24危险和可操作性分析(HAZOP)

12.4.1危险和可操作性研究概述危险与可操作性分析(HazardandOperabilityAnalysis,HAZOP)技术又称为危险与可操作性研究，是英国帝国化学工业公司(ImperialChemicalIndustriesLtd.)于1974年建立的，主要目标是对化工装置的工艺过程进行危险与可操作性分析。历经几十年实践应用和发展完善，HAZOP技术以其系统、科学的突出优势，在装置工艺危险辨识领域独占鳌头，在发达国家得以广泛应用，并备受推崇。危险与可操作性分析是一种以系统工程为基础，针对化工装置而开发的一种危险性评价方法。该方法的本质就是通过系列的会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按规定的方式系统地研究每一个单元(即分析节点)，分析偏离设计工艺条件的偏差所导致的危险和可操作性问题。HAZOP分析组通过分析每个工艺单元或操作步骤，识别出那些具有潜在危险的偏差，这些偏差通过引导词的方式引出，使用引导词的一个目的就是保证对所有工艺参数的偏差都进行分析。HAZOP分析组对每个有意义的偏差都进行分析，并分析它们的可能原因和后果。22.4.2危险和可操作性研究分析方法1.分析内容(1/2)危险和可操作性分析的理论依据是“工艺流程的状态参数(如温度、压力、流量等)一旦与设计规定的基准状态发生偏离，就会发生问题或出现危险”。HAZOP的基本过程是针对系统中的某个节点的某项操作，对照其工艺指标采用引导词辨识有关的偏差，从而辨识系统的危险，继而分析偏差的原因及可能导致的后果，最后提出控制措施加以解决。HAZOP分析组以正常操作运行的工艺参数为标准值，分析过程中工艺参数的变动(即偏差)，这些偏差通过关键词和工艺参数引出。此处的工艺参数是指有关系统工艺的物理和化学特征，包括一般参数，如反应、混合、浓度、pH值等;还包括特殊参数，如温度、压力、相态、流量等。而关键词又称引导词，是在辨识危险过程中，引导、启发人的思维，对设计意图定性或定量描述的简单词语。HAZOP分析中的关键词是事先写好的，分析时按其逐一进行分析。32.4.2危险和可操作性研究分析方法1.分析内容(1/2)常用的关键词见表2-4偏差的形式通常是“关键词+工艺参数”。表2-5是几个偏差的示例。42.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤界定确定分析范围和目标确定职责选择分析小组准备制定分析计划收集数据商定记录样式估算时间安排时间进度分析将系统分解为若干部分选择某一部分对每个要素使用引导词确定偏差识别原因和后果确定是否存在重大问题识别保护、检测和显示装置确定可能的补救/减缓措施对建议措施达成一致意见依次对每个要素重复以上步骤，然后对系统每个部分重复以上步骤文档和跟踪记录分析情况签署分析资料完成分析报告跟踪措施的执行情况需要时重新分析系统某些部分完成最终输出报告分析程序框图52.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤1)分析准备(1/2)(1)确定分析的目的、对象和范围①分析的目的、对象和范围必须尽可能的明确。②分析对象通常是由装置或项目的负责人确定。③应当按照正确的方向和既定目标开展分析工作，而且要确定可能的危险后果。(2)分析组的组成①HAZOP分析组最少由4人组成，包括组织者、记录员、两名熟悉过程设计和操作的人员。②一般来说，5~7人的分析组比较理想。以3^-5人自始至终参加分析为宜。参加人员要有实践经验，并具备有关安全法令、工艺方面的知识，特别是小组负责人在HAZOP分析方面一定要有经验，当遇到具体问题时能够迅速做出决策。③专业构成:负责人、记录员、工艺设计人员、化学专家、操作人员、仪表及控制工程师、安全专家。62.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤1)分析准备(2/2)(3)获得必要的资料HAZOP研究最重要的文件是工艺仪表流程图((P&1D)，但是下面的文件在HAZOP研究时也非常重要:工程流程图(PFD)、平面布置图、安全排放原则、化学危险数据、管道数据表、工艺数据表、以前的安全报告。其他需要的文件包括操作与维护指导手册、安全程序文件、管道单线图。每种研究需要的文件是不同的，项目与项目信息组成的方式也是不同的，尽管如此，对于HAZOP研究始终应有足够的将设计意图表达清楚的文件，并有详细的工艺参数。(4)安排会议次数和时间①一般来说每个分析节点(工艺单元或操作步骤)平均需要20min-30min，每个设备需要分配3-4小时。②每次会议持续不超过4h(最好安排在上午)，会议时间越长效率越低，而且分析会议应连续进行。72.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(1/7)按照分析计划，组织分析会议，在分析组长领导下组织讨论。HAZOP分析会议开始时，分析组长或熟悉分析过程及问题的小组成员应进行以下工作：概述分析计划，确保分析成员熟悉系统以及分析目标和范围；概述设计描述，并解释要使用的建议要素和引导词；审查已知的危险和操作性问题及潜在的关注区域。分析应沿着与分析主题相关的流程或顺序，并按逻辑顺序从输入到输出进行分析。HAZOP等危险识别技术的优势源自规范化的逐步分析过程。分析顺序有两种：“要素优先”和“引导词优先”，分别见图2a和图2b。8开始解释整个设计选取一个部分检查并同意设计目的确定相关要素确定每个要素是否能有效地进一步分解成多个特性选择一个要素（和特性，若有）把引导词用于所选要素（及相关的每个特性）得到具体的解释偏差可信？引导词和要素/特性组合的所有解释均已应用？所有引导词均已用于所选要素？所有要素均已分析完毕？所有部分均已分析完毕结束选择一个引导词分析原因、后果和保护或指示措施，并记录好分析文档否是否否否否是是是是开始解释整个设计选取一个部分检查并同意设计目的确定相关要素确定每个要素是否能有效地进一步分解成多个特性选择一个引导词把引导词用于所选要素（及相关的每个特性）得到具体的解释偏差可信？引导词和要素/特性组合的所有解释均已应用？所选引导词已用于所有要素？所有引导词均已应用？所有部分均已分析完毕结束选择一个要素（和特性，若有）分析原因、后果和保护或指示措施，并记录好分析文档否是否否否否是是是是（图b)HAZOP分析程序流程图——“引导词优先”顺序（图a)HAZOP分析程序流程图——“要素优先”顺序92.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(3/7)“要素优先”顺序可描述如下：a)分析组长选择系统设计描述的某一部分作为分析起点，并做出标记。随后，解释该部分的设计目的，确定相关要素以及与这些要素有关的所有特性。b)分析组长选择其中一个要素，与小组商定引导词应直接用于要素本身还是用于该要素的单个特性。分析组长确定首先使用哪个引导词。c)将选择的引导词与分析的要素或要素的特性相结合，检查其解释，以确定是否有合理的偏差。如果确定了一个有意义的偏差，则分析偏差发生的原因及后果。有些应用中会发现，按照后果的潜在严重性或根据风险矩阵得到的相对风险等级对偏差进行分类是有用的。102.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(4/7)“要素优先”顺序可描述如下：d)分析小组应识别偏差现有的保护、检测和指示装置（措施），这些保护措施可能包含在当前部分或者是其他部分设计目的的一部分。在识别危险或可操作性问题时，不应考虑已有的保护措施及其对偏差发生的可能性或后果的影响。e)分析组长应对记录员记录的文档结果进行总结。当需要进行额外的后续跟踪工作时，也应记录完成该工作的负责人的姓名。f)对于该引导词的其他解释，重复以上c)-e)过程；然后依次将其他引导词和要素的当前特性相结合，进行分析；接着对要素的每个特性重复c)-e)过程（前提是对要素当前特性的分析达成了一致意见）；然后是对分析部分的每个要素重复b)-e)过程。一个部分分析完成后，应标记为“完成”。重复进行该过程，直到系统所有部分分析完毕。112.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(5/7)“引导词优先”引导词优先是将第一个引导词依次用于分析部分的各个要素。这一步骤完成后，进行下一个引导词分析，再一次把引导词依次用于所有要素。重复进行该过程，直到全部引导词都用于分析部分的所有要素，然后再分析系统下一部分（见图2b）。在进行某一分析时，分析组长及其HAZOP小组成员应决定选择“要素优先”还是“引导词优先”。HAZOP分析的习惯会影响分析顺序的选择。此外，影响这一决定的其他因素还包括：所涉及技术的性质、分析过程需要的灵活性以及小组成员接受过的培训。122.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(6/7)132.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤2)执行分析(7/7)HAZOP分析应该遵循以下三个基本原则：(1)每个偏差的分析及建议措施完成之后再进行下一偏差的分析。(2)在考虑采取某种措施以提高安全性之前应对与分析节点有关的所有危险进行分析。(3)对偏差或危险应当主要考虑易于实现的解决方法，而不是花费大量时间去“设计解决方法”。过程危险性分析的主要目的是发现问题，而不是解决问题。142.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤3)编制分析结果文件分析记录必须包括所有重要的意见，这些是HAZOP分析的一个重要组成部分。主要结果包潜在危险情况、潜在的操作性问题、设计疏漏和主要有关问题。研究主要成果为各系统HAZOP研究报告工作表。HAZOP秘书的任务是繁重的，需要做大量的书面工作。鉴于这个原因，HAZOP研究很显然需要借助于计算机系统，以便提高工作效率及工作质量。许多企业和咨询公司已在这方面做了大量的系统开发工作。最常用的是字处理包，通常包括帮助负责人迅速处理HAZOP研究记录与报告。这些系统一般能够产生与人工HAZOP等价的记录或工作表格，也能产生要求的行动方案或推荐措施，另外也具有记录和报告功能。152.4.2危险和可操作性研究分析方法2.分析步骤4)跟踪（审查）对HAZOP进行设计跟踪修改是不可避免的，部分修改内容可作为HAZOP结果的一部分。在某些适当的阶段，应对项目进行进一步的审查，最好由原来的负责人负责进一步审查工作。这种审查有三个目标:①确保所有的修改不损害原来的研究;②审查资料，特别是制造厂商的数据，这些数据在最初研究时尚不具备参与HAZOP研究的条件;③确保已经执行了所有提出的行动方案和推荐措施。部分行动是不能采取包括定量的危险分析、成本效益分析和应用ALARP(P合理降低风险)原理等方法来解决的，尽管HAZOP小组不直接参与这部分的研究，但是毫无疑问，应将这部分行动的有关情况通知HAZOP小组，以使HAZOP小组跟踪审查报告中已经实施条目和未完成的条目，对HAZOP是有利的。162.4.2危险和可操作性研究分析方法3.分析格式HAZOP分析结果通常以工作表的形式体现。表2-6是一种HAZOP分析工作表。尽管HAZOP工作表的形式并不是十分严格，但通常包括的信息有:关键词、偏差、可能原因、后果和控制措施等。4.分析方法的特点(1)从生产系统中的工艺参数出发来研究系统中的偏差，运用启发性引导词来研究因温度、压力、流量等状态参数的变动可能引起的各种故障的原因、存在的危险以及采取的对策。(2)HAZOP分析所研究的状态参数正是操作人员控制的指标，针对性强，利于提高安全操作能力。(3)HAZOP分析结果既可用于设计的评价，又可用子操作评价;既可用来编制、完善安全规程，又可作为可操作的安全教育材料。(4)HAZOP分析方法易于掌握，使用引导词进行分析，既可扩大思路，又可避免漫无边际地提出问题。175.HAZOP适用条件HAZOP方法对系统中的某个节点或某项操作通过找偏差的方法辨识危险以提出控制措施的分析方法，它的适用范围较为广泛，可对任何类型的系统或设备进行分析，当然也可分析系统、子系统、单元直至元器件的层次。危险及可操作性分析方法既适用于设计阶段(最为有效)，又适用于现有的生产装置;既可以用于连续过程的危险性分析，