原油油庫的安全評價

1、原油油庫的安全評價1 引言油庫是儲存、輸轉和供應石油及石油產品的專業(yè)性倉庫，是協(xié)調原油生產和加工、成品油運輸及供應的紐帶，也是國家石油儲存和供應的基地。油品儲存設施發(fā)生泄漏事故后，易發(fā)生火災、爆炸事故，并導致環(huán)境污染，會造成十分嚴重的后果。例如：在1988年，殼牌石油公司在加利福尼亞的一家工廠發(fā)生地面儲罐泄漏，導致400000加侖原油釋放到了排雨水的溝渠中，污染了15英畝受保護的濕地和11公里的海岸線。國內也發(fā)生過黃島油庫雷電引起的火災和爆炸等重大事故。在能源建設和原油儲備日益受到重視的今天，對油庫進行安全評價，保障油庫的安全運行，具有重大的現(xiàn)實意義。安全評價是企業(yè)災害風險評估的技術手段和管理

2、依據，已被國際、國內廣泛采用和重視。安全評價的目的是采用科學的分析方法來確認裝置或系統(tǒng)存在的危險性，并根據形成事故的風險大小和損失程度，提出相應的安全措施建議，將事故率和損失降到最低，獲得最佳的安全投資效益。盡管安全評價的方法很多，但在原油油庫的安全管理中怎樣應用這些方法仍然需要深入地探討和不斷實踐。筆者采用安全檢查表和風險矩陣評價方法對某原油油庫進行了安全評價。安全檢查表方法是油庫安全評價的傳統(tǒng)方法，易于為油庫安全管理人員所掌握。而風險評價是近年來迅速發(fā)展起來的一種評價方法，已在石油、石化以及壓力容器與管道等工業(yè)得到了廣泛的應用。20世紀90年代初，美國石油協(xié)會先后頒布了兩個推薦標準AP15

3、81和APl580，作為在石油和石化裝置風險評價的指導文件，進而完善了基于風險檢測的規(guī)范體系。對油庫的風險評價，也可以為油庫安全管理提供新的思路。2 油庫的安全評價運用安全系統(tǒng)工程中的檢查表法，根據油庫整體功能，采取“整、分、合”的原則，建立儲油系統(tǒng)、裝卸油和輸油系統(tǒng)、輔助作業(yè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、防護搶救系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)等6個安全度評估系統(tǒng)，每個系統(tǒng)內又包含若干個評測單元。對每一評測單元，以設備條件為主，作為每項的評估要素進行打分，按照評價分值范圍予以危險程度分級。評測單元的建立以油庫設備、設施能自成獨立的單元為原則，具體劃分如下：1)儲油系統(tǒng)：油庫以儲油罐組為一個評測單元。即以同一防火堤內所有

4、儲油罐為一個評測單元。2)裝卸油、輸油系統(tǒng)：裝卸油作業(yè)設備、設施以每處為一個評測單元：輸油泵房評測單元；輸油管路評測單元；計量間。3)輔助作業(yè)系統(tǒng)：鍋爐房評測單元；變、配電室評測單元；輸電線路和電纜評測單元；輔助作業(yè)場所評測單元。4)消防設施系統(tǒng)：固定消防設施評測單元；移動消防器材評測單元5)防護、搶救系統(tǒng)：基本檢測儀表、工具及防護裝具評測單元；應急設備及器材評測單元。6)安全管理系統(tǒng)作為一個評測單元評估要點包括：收集油庫的信息和資料，現(xiàn)場調查和評估，評測單元的安全等級劃分等。2.1 收集油庫的信息和資料被評裝置、系統(tǒng)以及危險介質的原始資料的準確性和完整性，對安全評價結果的真實性有很大影響，否

5、則會產生偏差，因此，收集油庫的信息和資料是安全評價中的一項最具基礎性的工作，直接影響到安全評價結果的可靠程度。有關資料包括以下內容：1)油庫事故以及設備故障記錄。2)油庫功能單元的員工組織結構。3)油庫整體平面布置圖。4)工藝流程圖，需標明工藝壓力、溫度和關鍵的遠距離遙控操作隔斷閥。5)設備清單，標明其類型、投產時間和運行記錄。6)工藝裝置、系統(tǒng)原油存量體積計算。7)消防資料。包括列出一份可移動式消防滅火器材設備、內裝滅火劑品種和數(shù)量及噴射速度清單；現(xiàn)場總消防泡沫和干粉量；消防泵以及消防供水系統(tǒng)的詳細情況。8)現(xiàn)場填寫若干調查表2.2 現(xiàn)場調查和評估按事先約定的評價日程和檢查表目錄，調查人員采

6、用查閱、核對、記錄、交流、考試、測試等形式，現(xiàn)場實際考察，并借助必要的儀表、工具。根據“安全度評估表”所列評測項目和考評內容逐項評測、判分。評分標準如表1所示。表1 油庫安全度評估判分標準類別/程度不符合要求有嚴重缺陷基本符合要求符合要求高危險性0148中危險性0135低危險性01232.3 安全等級評定根據安全度值的大小將油庫安全分為A，B，C，D，E等5個等級。其標準如表2所示。表2 油庫安全度分級標準級別A級B級C級D級E級優(yōu)良安全型安全型基本安全型臨界安全型不安全型安全度值0.950.900.850.800.8通過對各評價單元、系統(tǒng)安全情況匯總，確定整個油庫的最終評價得分和等級(見表3

7、)。最終確定了油庫的最終安全度評價為0.855，屬基本安全型，說明油庫的安全生產和安全管理方面遵循國家有關安全標準，基本符合安全要求。表3 安全度評價結果分析評估系統(tǒng)系統(tǒng)裝、卸油、輸油系統(tǒng)輔助作業(yè)系統(tǒng)消防設施系統(tǒng)防護、搶救系統(tǒng)安全管理系統(tǒng)單元儲油罐泵房輸油管路計量間變、配電室輔助作業(yè)場所鍋爐固定消防設施移動設施檢測防護裝具應急器材安全管理單元分值0.9170.7300.5700.9171.0000.8000.9280.8570.8670.7300.9000.886系統(tǒng)分值0.9170.7390.9090.8620.8150.886油庫評估值0.855安全度等級基本安全型但同時，通過安全度的評價

8、查出了一些不完善或隱患內容，如油罐基礎周圍有不同程度裂縫，泵房局部基礎沉陷、裂縫、房屋頂部漏雨水等幾十余項不同程度的隱患。為最大限度降低事故的發(fā)生，建議油庫管理部門對存在的隱患逐項進行整改。3 庫區(qū)單項設備的風險評價安全檢查表法的優(yōu)點是評價技術成熟、可靠，易于操作。但缺點是評價結果不是定量的，不適用于對庫區(qū)設備或評測單元的風險排序。3.1 風險矩陣評價方法對油庫區(qū)單項設備的風險評價采用風險矩陣的分析方法，該方法是根據風險的定義，將評價的結果放入5 5的矩陣中(見圖1)，按高、較高、中等、較低及低風險來分級的，垂直軸代表可能性的大小，水平軸代表失效后果的嚴重程度。采用美國石油學會(API)對石油

9、及石油化工設備的風險評價方法，對油庫區(qū)各功能單元的原油泄漏風險進行風險評價。關于APl581的風險評價方法簡述如下。 可能性分析可能性分析是以設備類型劃分的通用失效頻率或概率為基礎，然后用2個因子設備修正因子(FE)和管理修正因子(FM)進行修正，得到經過調整的設備失效頻率或概率如下：設備失效頻率或概率=通用失效頻率或概率FEFM其中，通用失效頻率或概率來自于多種工業(yè)部門的設備失效歷史數(shù)據的統(tǒng)計分析，設備修正因子(FE)要識別對指定設備的失效頻率或概率起主要影響的特定條件。管理系統(tǒng)修正系數(shù)(FM)是根據具體的安全管理體系來判斷其對通用失效頻率或概率的影響，該系數(shù)區(qū)分了不同管理體系對設備安全狀況

10、的影響。設備修正因子(FE)可以劃分為4個次級因子(子因子)：1)技術模量因子，用于檢查結構損傷狀態(tài)、生產過程環(huán)境和損傷檢驗程序；2)通用子因子，對所有的設備均有影響；3)機械子因子，每個設備都不一樣；4)工藝子因子，生產工藝過程可以影響設備的完整性。技術模量對于風險和檢測程序優(yōu)化是很關鍵的，是用于評價特定的失效機制對失效頻率或概率影響的系統(tǒng)方法。技術模量用于評價兩類信息，由于運行環(huán)境所致該設備損傷或材料性能的退化率；在失效發(fā)生前設備的檢測程序對于運行損傷機制的識別和監(jiān)視的有效性。分析服役中的損傷和檢測兩者對失效頻率或失效概率的影響包括如下7個步驟：1)查明損傷機制并建立預期損傷速率；2)確定

11、損傷速率的置信度水平；3)在一定置信度的損傷水平和損傷速率基礎上確定檢測程序的有效性；4)計算檢測程序對于改進損傷速率置信水平的影響；5)計算在給定損傷水平時會導致設備失效的損傷容限的概率(這可以通過概率適用性評價進行)；6)計算技術模量子因子：7)計算對于所有運行損傷機制的綜合的技術模量子因子。 后果分析失效后果計算的概況如圖2表示，按以下7個步驟估計：1)確定有代表性的流體及其性質；2)選擇一套孔洞的尺寸，以得到風險計算中后果的可能范圍：3)估計流體可能釋放的總量；4)估計潛在的釋放速率；5)確定釋放的類型以確定模擬擴散和后果的方法；6)確認流體的最終相態(tài)，是液態(tài)還是氣態(tài)：確定潛在的受流體

12、釋放影響的區(qū)域面積或泄漏的費用，即燃燒或爆炸、毒害、環(huán)境污染以及生產中斷的后果等。3.2 油庫設備的定量風險評價通過對單項設備的風險評價、排序，可以找出油庫安全中的重點環(huán)節(jié)，合理配置檢測、監(jiān)測和維修資源。該油庫有5個10萬立方米的原油儲罐及其配套設施，如泵房、閥組間、計量間等。罐區(qū)5個罐的泄漏可能性如圖3所示，儲油罐區(qū)泄漏可能性最大的設備為儲罐，其中以1英寸孔徑泄漏的可能性最大。并且破裂的可能性要大于4英寸泄漏的可能性。在5個儲罐中，1#，2#和3#儲罐的各種情形的泄漏可能性均大于4#和5#罐，主要是因為4#和5#罐建造得比較晚，無論是建造工藝還是材料均比前幾個儲罐好，所以其泄漏的可能性要小。

13、油罐的風險后果如圖4所示，經過比較，儲油罐區(qū)內設備風險值最大的設備為5個儲罐，其風險值遠大于其他設備。究其原因，主要是因為儲罐的可泄放流體總量遠遠大于其他設備。另外，在計算時處于保守的原則，考慮的泄漏情景均為儲罐裝滿液體時罐底的泄漏，也就是說計算出的各種風險值均為儲罐的最大風險值，這也是造成這5個儲罐的各種風險結果大致相同的一個重要原因。整個庫區(qū)風險較高的前30個設備的風險后果如圖5所示，其中15是儲罐，6，7是兩臺熱油循環(huán)泵，811是5臺輸油泵，其余是油庫中的各種管線。從圖5可以看出儲罐的風險值遠遠大于油庫中的其他設備，其次是熱油循環(huán)泵和輸油泵，再次是計量間內的各種管線。按照意大利經濟學家維爾佛雷德帕雷圖(Vilfredo Pareto)提出的帕雷圖二八規(guī)則(20%的大客戶貢獻了公司80%的利潤)相對大比例風險集中在相對小比例的設備上，80%的風險集中在20%的設備上。所以，從整個庫區(qū)的角度考慮，這些設備屬于風險較高的設備，比其他設備需要更多的維護與監(jiān)測。4 油庫風險評價軟件為了方便在油庫中應用風險矩陣的分析方法，筆者開發(fā)了應用軟件，該軟件為油庫設備建立數(shù)據庫，可以及時計算設備風險，并排序、用戶可以實時瀏覽每個評估過程中的各種數(shù)據(這些數(shù)據是只讀的)和中間結果，并可以從風險矩陣圖形上直觀地看到該設備的風險情況，允