HAZOP分析的方法

危险与可操作性分析（HAZOP）分析方法陈樑博士/教授昆明理工大学环境科学与工程学院2015-6-18盐化2020/2/71HAZOP分析方法1、HAZOP分析流程2、节点划分3、设计意图的描述4、偏离、参数、引导词5、参数优先和引导词优先的分析流程6、原因和后果分析7、现有安全措施分析8、风险矩阵及风险等级的确定9、提出建议措施等2020/2/72HAZOP分析工作流程分析流程HAZOP分析团队设备参数P&ID物性数据HAZOP分析工作流程从P&ID中选一个节点生成一个过程偏离识别导致该偏离的原因确定该偏离所能产生的后果安全保护设施是否足够?是Yes是还有过程偏离吗？否还有另外的节点吗？否给出能够减缓这些后果的建议循环次数：几百次到几千次！结束否2020/2/731、节点划分HAZOP分析团队设备参数P&ID物性数据HAZOP分析工作流程从P&ID中选一个节点2020/2/74（1）节点定义节点（Nodes）：在开展HAZOP分析时，通常将复杂的工艺系统分解成若干“子系统”，每个子系统称作一个“节点”。这样做可以将复杂的系统简化，也有助于分析团队集中精力参与讨论。各节点的设计意图应能充分定义。连续过程：①②③④⑤节点为流程的一部分，可能为工艺单元；可以是一条线，也可以是一台设备；也可以根据经验将一些管线和一些设备合并成一个节点；可以根据功能将复杂设备分成不同节点；应根据工艺的变化，划分不同的节点。间歇过程：HAZOP节点可能为操作步骤。2020/2/75（2）节点划分划分节点的前提是读懂P&ID传统的节点划分方法是：一般按照工艺流程的自然顺序进行，从进入的P&ID管线开始：a)继续直到设计意图的改变，或b)继续直到工艺条件的改变，或c)继续直到下一个设备。2020/2/76节点划分示例1--常规节点划分2020/2/77节点划分示例2--一条线作为节点例2一条线作为节点工艺流程说明PFDPID2020/2/78节点划分示例3--一台设备分为多个节点工艺流程说明PFDPID2020/2/79节点小结节点的划分主要考虑单元的目的与功能，由设计意图的变化、工艺物料的变化、过程参数的变化等多方面因素综合考虑而确定。连续过程：节点为流程的一部分，可能为工艺单元；间歇过程：HAZOP节点可能为操作步骤。节点范围过大，分析对象关系复杂，难于理解，忽略、疏漏的问题较多。节点范围过小，节点过小重复讨论的问题较多，影响分析进度；2020/2/7102、偏离、参数、引导词HAZOP分析团队设备参数P&ID物性数据HAZOP分析工作流程从P&ID中选一个节点生成一个过程偏离2020/2/711（1）偏离偏离（Deviation）：指偏离所期望的设计意图。例如:储罐在25℃,3MPaG下储存300吨某种液化烃物料，其设计意图是在上述工艺条件下，确保该物料处于所希望的储存状态。如果储存条件:压力低于3MPaG，温度高于25℃,实际情况就偏离了原本的意图。化工HAZOP偏离句法：参数+引导词=偏离例如：无+流量=XX流量无（IEC61882引导词参考附录2）2020/2/712（2）参数参数(Parameter）：与工艺过程有关的物理、化学特性例如温度、压力、液位、流量、组成等。在HAZOP分析中，参数除具体参数（如温度、压力、液位、流量、组成等）外，还包括概念性参数。概念性参数用于表达可能在装置出现的各种危险事件或活动（如泄漏、维护、仪表、启动停止、压力分界等）2020/2/713概念性参数连续系统中常用的概念性参数推荐列表（尤其对于在役装置的HAZOP分析）：概念性参数（事件）：泄漏（Leakage）仪表（Instrument）维护（Maintenance）采样（Sampling）压力分界（Pressurespecification）位置布置（Layout）启动和停止（Startup/Shutdown）振动（Vibration）静电（Static）其它（Other）调查表明：50-90%的事故发生在开停车、故障处理、非正常工况、采样、更换催化剂、不正确的维修等过程中！2020/2/714（3）引导词引导词（Guidewords）：一个简单的词或词组，用来限定或量化意图，并且联合参数以便得到偏离。例如“无”、“较多”、“较少”等等。分析团队借助引导词与特定“参数”的相互搭配，来识别异常的工况，即所谓“偏离”的情形。例如，“无”是其中一个引导词，“流量”是一种参数，两者搭配形成一种异常的偏离“没有流量”。引导词的应用使得HAZOP分析的过程更具结构性和系统性2020/2/715引导词（续）--IEC61882规定的11个标准引导词无过多过少伴随部分相反异常早晚先后（NO或者NOT）（MORE）（LESS）（ASWELLAS）（PARTOF）（REVERSE）（OTHERTHAN）（EARLY）（LATE）含义正常状态的完全否定定量增加定量减少定性修改/增加定性修改/减少正常状态的逻辑取反完全替代相对于时钟时间相对于时钟时间相对于顺序或序列相对于顺序或序列（BEFORE）（AFTER）2020/2/716产生偏离化工HAZOP偏离句法（组合法得到合理偏离）:引导词+参数例如：无（NO）＋过多（MORE）＋伴随（ASWELLAS）＋早（EARLY）＋=偏离无流量压力高两相操作超前流量（FLOW）＝压力（PRESSURE）＝相（PHASE）＝操作（OPERATION）＝2020/2/717产生偏离--参数优先和引导词优先的分析流程可以选择“参数优先”，也可以选择“引导词优先”，理论上两者无太大差别。参数优先选择节点或操作步骤解释工艺指标或操作步骤下一个节点的操作步骤引导词优先选择节点或操作步骤解释工艺指标或操作步骤下一个节点的操作步骤选择某工艺参数下一个工艺参数选择某一个引导词下一个引导词使用工艺参数+引导词建立有意义的偏差下一个引导词使用引导词+工艺参数建立有意义的偏差下一个参数提出措施分析偏差后果（假设所有保护失效）分析偏差后果（假设所有保护失效）提出措施根据后果、原因及保护估计风险根据后果、原因及保护估计风险列出偏差的可能原因列出偏差的可能原因识别已有避免偏差的保护装置识别已有避免偏差的保护装置2020/2/718偏离矩阵引导词/参数一览表无流量压力√过多√√过少√√伴随√部分√相反√异常√√温度组成液位相态（汽相）√√√√√√√√√√√√√偏离矩阵：在实际应用中，将参数与引导词的组合能形成有实际意义的偏离，构成一个偏离矩阵来进行使用。参考教材附录32020/2/719建立偏离矩阵偏离矩阵——时间引导词设计参数流量温度过多流量偏高过少流量偏低无无流量相反回流部分浓度错误伴随污染物异常材料错误温度偏高温度偏低压力偏高压力偏低时间偏长时间太短缺少步骤压力时间太慢太快反向步骤采取多余错误时间缺少部分行动的行动2020/2/720偏离与设备的应用矩阵举例高流量低/无流量高液位低液位高界面低界面高压力低压力高温度低温度高浓度低浓度逆/反向流动管道泄漏管道破裂泄漏破裂塔贮槽/容器节点类型管线√√热交换器泵√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√2020/2/721√√√√关于偏离的问题（2）问题：设计文件有两类参数操作参数和设计参数，偏离哪个参数HAZOP审查要重点关注的呢？偏离操作参数会可能会导致操作问题;偏离设计参数可能会导致安全问题,HAZOP审查产生的偏离一般指相对设计参数的偏离?2020/2/722偏离小结所有事故工况都是远离正常操作、超出控制范围。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（偏差），就会发生问题或出现危险。化工HAZOP偏离句法：引导词+参数=偏离借助引导词与参数分析团队可以系统全面地识别各种异常工况，综合分析事故剧情，激发分析团队的创新思维，弥补分析团队在某些方面的不足。2020/2/7233、原因和后果分析HAZOP分析团队设备参数P&ID物性数据HAZOP分析工作流程从P&ID中选一个节点生成一个过程偏离识别导致该偏离的原因确定该偏离的所能产生的后果2020/2/724（1）原因原因（Cause）：是指导致偏离(影响)的事件或条件。原因是偏离发生的缘由。例如：设备故障；腐蚀或外力冲击使得管道或储罐破裂；操作人员操作失误；管理不善或缺乏管理；外部事件等。2020/2/725原因--各种原因举例1.容器失效（例如）：管线、导管、储罐、容器、胶管、玻璃视镜、垫片、密封等失效。2.设备故障（例如）：泵、压缩机、搅拌器、阀门、仪表、传感器、控制器、虚假联锁、排放、释放等失效。3.公用工程失效（例如）：停－电、氮气、水、制冷、压缩空气、加热、流体输送、蒸汽、通风等失效。4.人员失误（例如）：操作失误、维修失误等。5.外部事件（例如）：吊车冲击、天气条件、地震、相邻装置事故冲击、人为破坏、消极怠工等。2020/2/726原因--原因分类直接原因：直接导致事故发生的原因。起作用的原因：是指对事故的发生起作用，但其本身不会导致事故的发生。根原因：根原因如果得到矫正，能防止由它所导致的事故或类似事故再次发生。2020/2/727原因--HAZOP寻找原因的标准HAZOP分析的原因是指引起偏离发生的事件，即直接原因或初始原因。必要时再深入一步到基本原因。初始原因+基本原因初始原因一般分为三大类：设备失效（阀门失效、管线断裂、泄漏）人员因素（没有明确的操作规程造成人员操作不当）环境因素（考虑超出设计基础的外部环境，如异常天气）寻找原因小窍门-具体化失效事件:某台设备故障了、坏了、出问题了某个操作步骤做错了外部环境某个参数偏离设计基础2020/2/728原因–初始原因、基本原因、根原因涉及到管理问题的根原因在HAZOP审查会上不做分析偏离能当原因吗？什么情况下偏离可当原因?根原因可当原因吗?什么情况下根原因可当原因？2020/2/729原因–分析原因时的注意事项产生偏离的原因，多指系统中某个设备或元件失效或误操作，可以是节点外资料不详的区域，导致节点内的工艺参数产生偏离。清楚描述原因，不同的原因可能导致完全不同的后果，应对不同的原因进行单独分析。可以考虑多个设备损坏同时发生，只要引发数个设备损坏的原因是同一个。也可以考虑多个原因同时发生的情况，但仅限于后果非常严重的情景。2020/2/730原因–举例例4：原因举例蒸馏塔CWR偏原因差液出料阀关位高液位指示故障进料阀开后果液位高，泛塔，……液位高，泛塔……塔温降低,泛塔,……塔温降低,泛塔,……防范措施液位高报警无流量高报警，液位高报警液位高报警建议项CWCWRFICCW流量指示故障液出料阀开位低液位指示故障进料阀关LICLS窜气，下游超液位低报警压……窜气，下游超无压……温度升高、压液位低报警，力升高，液位流量低报降低……温度升高、压液位低报警，力升高，液位降低……流量指示故障LC2020/2/731原因–原因分析问题问题：在节点内找原因，还是节点内外都找原因？?能够导致节点内的设备产生偏离的所有原因，既包括节点内又包括节点外问题：根原因：管理不善、维修不及时、培训不到位、安装质量不好等，这些是否可以作为偏离原因？由分析对象决定,安全设计分析/操作规程分析物料偏离：来料温度高，来料有杂质是否可以作为原因？究竟什么情况下偏离能当原因？原因来自界外未知的设备或资料不详的工况。2020/2/732原因小结原因是指引起偏离发生的原因，是产生某种影响的条件或事件。HAZOP分析原因的标准是找初始原因（即直接原因），是指导致事故发生的原因。原因分析可以增进对事故发生机制的了解,有助于确定相关的安全措施.直接原因（初始原因）一般分为三类：设备因素（阀门失效、管线断裂、泄漏）人员因素（操作不当）环境因素（异常天气）2020/2/733（2）后果后果（Consequence）：是指偏离所导致的结果(不利后果)；偏离设计意图时导致的结果例如：储罐压力超高导致有毒物料的