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1安全系统工程樊运晓第八章危险与可操作性研究HAZARDANDOPERABILITYSTUDY樊运晓安全工程教研室2危险与可操作研究危险与可操作性研究1.概述2.基本原理3.分析步骤4.应用举例樊运晓安全工程教研室3危险与可操作研究1概述近年来，由于自动化、连续化、大型化的工业日益发展，生产工艺越来越复杂，特别是出于经济原因，单系列的生产装置更加普遍，工厂中任何一个环节发生故障就会对整个系统产生很大影响，甚至酿成事故。在设计过程中，如果从开始就注意消除系统的危险性，无疑能提高工厂生产后的安全性和可靠性。但是仅靠设计人员的经验和相应的法规标准，很难达到完全消除危险性的目的。特别是对于操作条件严格，工艺过程复杂的工厂，需要寻求新的方法，在设计开始时能对建议的工艺流程在安全方面进行预审定，在设计终了时能对工艺详细图纸进行详细的有关安全校核。生产是一个系统活动，是一个运动着的整体。不仅要考虑设备，还必须要考虑操作。很多潜在的危险在静止时往往被掩盖着，一旦运转起来便出现了。1974年，英国帝国化学工业公司开发的可操作性研究方法是在设计开始和定型阶发现潜在危险性和操作难点的一种方法，在许多化工厂实践后被证明有效。樊运晓安全工程教研室4危险与可操作研究1概述HAZOP的特点HAZOP是从生产系统中的工艺状态参数出发来研究系统中的偏差，运用启发性引导词来研究状态参数的变动、偏差可能引起各种故障及其产生原因、存在危险和相应措施。HAZOP是FMEA的发展，不仅直观有效，而且易于查找事故原因和发展结果。HAZOP使用引导词进行分析，既或启发思维，又可避免漫无边际的提出问题。HAZOP研究的状态参数正是操作人员需要控制的指标，针对性强。研究结果可用于设计评价和操作评价，也可用来编制、完善安全规程。该方法适用于化工企业。樊运晓安全工程教研室5危险与可操作研究2基本原理对危险性的严格检查：工艺流程的状态参数一旦与设计规定的条件发生偏离就会发生问题或出现危险。以中间过程为出发点，从中间过程分析事故原因和结果。采用引导词，以提纲方式简明扼要地概括中间状态。引导词＋工艺参数＝偏差樊运晓安全工程教研室6危险与可操作研究常用HAZOP分析术语修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究（如增加压力报警、改变操作步骤的顺序）的建议。措施或建议指设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果（如报警、联锁、操作规程）等。安全保护偏差所造成的结果（如释放有毒物质）；分析组常常假定发生偏差时已有的安全保护失效；不考虑那些细小的与安全无关的后果。后果发生偏差的原因，一旦找到发生偏差的原因，就意味着找到了对付偏差的方法和手段，这些原因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺状态（如组成改变），来自外部破坏（电源故障）等。原因分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数（如流量、压力等）进行分析发现的一系列偏离工艺指标的情况（如无流量、压力高）；偏差的形式通常是“引导词＋工艺参数”。偏差与过程有关的物理和化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、PH值及项目如温度、压力、相数及流量。工艺参数用于定性或定量设计工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程的危险。引导词确定装置如何按照希望的操作而不是发生偏差，即工艺过程的正常操作条件；采用一系列的表格，用文字或图表进行说明，如工艺说明、流程图、管道图、PID图。工艺指标间隙过程的不连续动作，或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤；可能是手动、自动或计算机自动控制的操作，间歇过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同。操作步骤具有确定边界的设备（如两容器之间的管线）单元，对单元内工艺参数的偏差进行分析；对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析。工艺单元分析节点说明项目樊运晓安全工程教研室7危险与可操作研究HAZOP分析引导词及其意义出现和设计要求不相同的事或物；如发生异常事件或状态、开停车、维修、改变操作模式OTHERTHAN异常出现和设计要求完全相反的事或物；如流体反向流动，加热而不是冷却，反应向相反方向进行REVERSE相逆只能完成既定功能的一部分；如组分比例发生变化，无某些组分。PARTOF部分在完成既定功能的同时，伴随多余事件发生；如物料在输送过程中发生组分及相变化。ASWELLAS伴随同标准值相比，数值偏小；如温度、压力、流量等数值偏低LESS减少同标准值相比，数值偏大；如温度、压力、流量等数值偏高MORE过量设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量、无催化剂NONE空白意义引导词樊运晓安全工程教研室8危险与可操作研究常用HAZOP分析工艺参数流量时间频率混合温度PH值电压分离压力组成粘度添加剂液位速度信号反应樊运晓安全工程教研室9危险与可操作研究引导词工艺参数偏差NONE+FLOW=NONEFLOW空白流量无流量MORE+PRESSURE=HIGHPRESSURE过量压力压力高ASWELLAS+ONEPHASE=TWOPHASE伴随一相两相OTHERTHAN+OPERATION=MAINTENANCE异常操作维修樊运晓安全工程教研室10危险与可操作研究HAZOP分析工艺参数、偏差及可能原因工艺参数：流量偏差可能原因过量MORE泵的能力增加进口压力增加输送压头降低换热器管程泄漏未安装流量限制孔板系统互串控制故障控制阀进行了调整启动了多台泵泵损坏容器、阀门或孔板堵塞密度或粘度发生变化气蚀排污管漏阀门未全开单向阀装反了管道或容器破裂大量泄漏设备失效错误隔离压差不对气缚双向流动紧急放空误操作内嵌备用设备泵的故障泵反转减量LESS障碍输送线路错误过滤器堵塞空白NONE输送线路错误堵塞滑板不对相逆REVERSE单向阀失效虹吸现象压力差不对樊运晓安全工程教研室11危险与可操作研究3分析步骤分析步骤1分析准备2完成分析3编制分析结果报告1）确定分析的目的、对象和范围2）分析组的组成3）获得必要的资料4）将资料变成适当的表格并拟定分析程序5）安排会议次数和时间樊运晓安全工程教研室12危险与可操作研究3分析步骤－分析的准备确定分析的目的、对象和范围分析的目的、对象和范围尽可能明确。装置对公众安全影响－－偏差后果对办区外部影响。分析组组成分析组的组织者应当负责组成有适当人数且有经验的HAZOP分析组。必要的资料PID图、装置图、操作规程、仪表控制图、逻辑图、计算机程序、装置手册和设备制造手册。图纸和数据应当在分析仁义之前分发到每位分析人员手中。将资料变成适当的表格并拟定分析顺序为了让分析过程有条不紊，分析组的组织者通常在分析会议开始之前制定详细的计划，花一定时间根据特定的分析对象确定最佳的分析程序。安排会议次数和时间樊运晓安全工程教研室13危险与可操作研究3分析步骤HAZOP分析过程准备态度会议组织知识经验HAZOP分析经验分析资料分析组进行HAZOP分析分析结果文件表格分析结果处理、实施偏差原因后果建议措施安全保护樊运晓安全工程教研室14危险与可操作研究樊运晓安全工程教研室15危险与可操作研究3分析步骤－完成分析选择节点或操作步骤解释工艺指标或操作步骤选择某工艺参数或任务使用引导词与工艺参数建立有意义的偏差分析偏差后果（设所有保护失效）列出偏差的可能原因识别已有避免偏差的保护装置下一个节点的操作步骤下一个工艺参数下一个引导词提出措施根据后果、原因及保护估计风险樊运晓安全工程教研室16危险与可操作研究3分析步骤－完成分析每个偏差的分析及建议完成之后再进行下一偏差的分析；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。易于实现的解决方法。组织者需牢记：1.不要与分析组成员对抗；2.认真听取所有成员意见；3.在会议进行过程不允许任何有抵触；4.必要的休息以保持旺盛的精力。樊运晓安全工程教研室17危险与可操作研究FromKletz,1992SelectLineSelectdeviation(eg.Moreflow)IsmoreflowpossibleIsithazardousordoesitpreventefficient?Willtheoperatorknowthatthereismoreflow?Whatchangeinplantormethodswillpreventthedeviationormakeitlesslikelyorprotectagainsttheconsequences?IsthecostofchangejustifiedApprovechangesFollowuptoverifychangeimplementedMovetonextdeviationConsiderothercausesOfmoreflow.WhatchangeinPlantwilltellhim?ConsiderotherChangeoragreeToaccepthazard.YYYYNNNN樊运晓安全工程教研室18危险与可操作研究3分析步骤－编制分析结果文件分析人员：图纸号：会议日期：版本号：序号偏差原因后果安全保护建议措施分析节点或操作步骤，说明、确定设计工艺指标樊运晓安全工程教研室19危险与可操作研究其它形式的HAZOP分析方法偏差的识别基于库的方法基于知识的方法编制分析结果文件的方法偏差到偏差的HAZOP表原因到原因的HAZOP表只有异常情况的HAZOP表只有建议措施的HAZOP表樊运晓安全工程教研室20危险与可操作研究例：原料A和B分别用泵送入反应器，经过化学反应产生产品C。假定原料B的成分大于原料A就会发生爆炸性反应，对原料A泵吸入口到反应器的入口一段管线进行可操作性研究。产品C排气口原料A原料B溢流反应器输送系统樊运晓安全工程教研室21危险与可操作研究否NO未按设计要求输送原料A原料A的贮槽是空的泵发生故障管线破裂阀门关闭反应器内B的浓度大会发生爆炸反应从泵吸入口阀门流进别的物质泵吸入口阀门流出管线和泵内发生相的变化泵流量过大阀门开度过大A贮槽内压力过大阀门部分关闭管线部分堵塞泵的性能下降多MORE原料中A的成分不足输送到其它反应器了反应器满了，压力上升，向管线或泵逆流反应器内A量过剩可能对工工艺造成影响发生溢流可能造成灾害与“否”情况相同可能生成危险性混合物，发生火灾、静电或腐蚀对A成分不足和对其它反应器的影响要进行评价原料A向外泄漏，应了解其危险性少LESS以及ASWELLAS反向REVERSE部分PARTOF输送了过量的原料A输送原料的同时，发生了质的变化A量只达到设计要求的一部分原料A的输送方向变反输送A原料量过少偏差引导词可能原因对系统造成影响樊运晓安全工程教研室22危险与可操作研究DAP工艺过程分析节点：连接DAP反应器的磷酸溶液进料管线设计工艺指标：磷酸以某规定流量进入DAP反应器引导词：空白工艺参数：流量偏差：空白＋流量＝无流量原料站来原料站来氨水贮槽磷酸贮槽DAP反应器DAP贮槽封闭工作区域ABCD樊运晓安全工程教研室23危险与可操作研究原因：1）磷酸贮槽无原料2）流量指标器、控制器因故障显示高3）操作人员将流量控制器设置过低4）磷酸流量控制阀因故障关闭5）管道堵塞6）管道泄漏或破裂樊运晓安全工程教研室24危险与可操作研究后果：1）反应器中氨过量2）未反应的氨进入DAP贮槽3）未反应的氨从DAP贮槽中逸出到封闭的工作区域4）损失DAP产品樊运晓安全工程教研室25危险与可操作研究安全保护：定期维护阀门B建议措施：1）考虑安装当进入反应器的磷酸流量低时报警或停车系统2）保证定时检查和维护阀门B3）考虑使用DAP封闭贮槽，并连接洗涤系统樊运晓安全工程教研室26危险与可操作研究DAP工艺过程HAZOP分析结果表分析人员：HAZOP分析小组图纸号：97－0BP－57100会议日期：99.10.10版本号：3序号偏差原因后果安全保护建议措施1.0容器－液氨贮槽；在环境温度和压力下进料1.1高液位氨站来液氨量太大，液氨贮槽无足够容积氨贮槽液位指示器因故障显示液位低氨可能释放到大气中贮槽上装有液位显示器氨贮槽上装有安全阀检查氨站来液氨量以保证液氨贮槽有足够容积考虑将安全阀排出的氨