危險與可操作性研究

安全系統(tǒng)工程危險與可操作性研究HAZARDANDOPERABILITYSTUDY1危險與可操作研究1概述近年來，由于自動化、連續(xù)化、大型化的工業(yè)日益發(fā)展，生產(chǎn)工藝越來越復雜，特別是出于經(jīng)濟原因，單系列的生產(chǎn)裝置更加普遍，工廠中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障就會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，甚至釀成事故。在設計過程中，如果從開始就注意消除系統(tǒng)的危險性，無疑能提高工廠生產(chǎn)后的安全性和可靠性。但是僅靠設計人員的經(jīng)驗和相應的法規(guī)標準，很難達到完全消除危險性的目的。特別是對于操作條件嚴格，工藝過程復雜的工廠，需要尋求新的方法，在設計開始時能對建議的工藝流程在安全方面進行預審定，在設計終了時能對工藝詳細圖紙進行詳細的有關安全校核。生產(chǎn)是一個系統(tǒng)活動，是一個運動著的整體。不僅要考慮設備，還必須要考慮操作。很多潛在的危險在靜止時往往被掩蓋著，一旦運轉起來便出現(xiàn)了。1974年，英國帝國化學工業(yè)公司開發(fā)的可操作性研究方法是在設計開始和定型階發(fā)現(xiàn)潛在危險性和操作難點的一種方法，在許多化工廠實踐后被證明有效。34危險與可操作研究1概述HAZOP的特點

HAZOP是從生產(chǎn)系統(tǒng)中的工藝狀態(tài)參數(shù)出發(fā)來研究 系統(tǒng)中的偏差，運用啟發(fā)性引導詞來研究狀態(tài)參數(shù) 的變動、偏差可能引起各種故障及其產(chǎn)生原因、存 在危險和相應措施。

HAZOP是FMEA的發(fā)展，不僅直觀有效，而且易于 查找事故原因和發(fā)展結果。

HAZOP使用引導詞進行分析，既或啟發(fā)思維，又可 避免漫無邊際的提出問題。

HAZOP研究的狀態(tài)參數(shù)正是操作人員需要控制的指 標，針對性強。 研究結果可用于設計評價和操作評價，也可用來編 制、完善安全規(guī)程。 該方法適用于化工企業(yè)。

5危險與可操作研究2基本原理對危險性的嚴格檢查：工藝流程的狀態(tài)參數(shù)一旦與設計規(guī)定的條件發(fā)生偏離就會發(fā)生問題或出現(xiàn)危險。以中間過程為出發(fā)點，從中間過程分析事故原因和結果。采用引導詞，以提綱方式簡明扼要地概括中間狀態(tài)。引導詞＋工藝參數(shù)＝偏差

偏差原因后果6常用HAZOP分析術語危險與可操作研究

項目工藝單元分析節(jié)點操作步驟工藝指標引導詞工藝參數(shù)安全保護措施或建議

說明具有確定邊界的設備（如兩容器之間的管線）單元，對單元內(nèi)工藝參數(shù)的偏差進行分析；對位于PID圖上的工藝參數(shù)進行偏差分析。間隙過程的不連續(xù)動作，或者是由HAZOP分析組分析的操作步驟；可能是手動、自動或計算機自動控制的操作，間歇過程每一步使用的偏差可能與連續(xù)過程不同。確定裝置如何按照希望的操作而不是發(fā)生偏差，即工藝過程的正常操作條件；采用一系列的表格，用文字或圖表進行說明，如工藝說明、流程圖、管道圖、PID圖。 用于定性或定量設計工藝指標的簡單詞語，引導識別工藝過程的危險。 與過程有關的物理和化學特性，包括概念性的項目如反應、混合、濃度、PH值及項目如溫度、 壓力、相數(shù)及流量。 分析組使用引導詞系統(tǒng)地對每個分析節(jié)點的工藝參數(shù)（如流量、壓力等）進行分析發(fā)現(xiàn)的一系 列偏離工藝指標的情況（如無流量、壓力高）；偏差的形式通常是“引導詞＋工藝參數(shù)”。 發(fā)生偏差的原因，一旦找到發(fā)生偏差的原因，就意味著找到了對付偏差的方法和手段，這些原 因可能是設備故障、人為失誤、不可預見的工藝狀態(tài)（如組成改變），來自外部破壞（電源故 障）等。 偏差所造成的結果（如釋放有毒物質）；分析組常常假定發(fā)生偏差時已有的安全保護失效；不 考慮那些細小的與安全無關的后果。 指設計的工程系統(tǒng)或調節(jié)控制系統(tǒng)，用以避免或減輕偏差發(fā)生時所造成的后果（如報警、聯(lián)鎖 、操作規(guī)程）等。 修改設計、操作規(guī)程、或者進一步進行分析研究（如增加壓力報警、改變操作步驟的順序）的 建議。

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危險與可操作研究常用HAZOP分析工藝參數(shù)流量溫度壓力液位時間PH值組成速度頻率電壓粘度信號混合分離添加劑反應危險與可操作研究相逆樊運曉安全工程教研室7HAZOP分析引導詞及其意義引導詞意義NONE空白MORE過量LESS減少ASWELLAS伴隨PARTOF部分REVERSEOTHERTHAN異常設計或操作要求的指標和事件完全不發(fā)生；如無流量、無催化劑同標準值相比，數(shù)值偏大；如溫度、壓力、流量等數(shù)值偏高同標準值相比，數(shù)值偏??；如溫度、壓力、流量等數(shù)值偏低在完成既定功能的同時，伴隨多余事件發(fā)生；如物料在輸送過程中發(fā)生組分及相變化。只能完成既定功能的一部分；如組分比例發(fā)生變化，無某些組分。出現(xiàn)和設計要求完全相反的事或物；如流體反向流動，加熱而不是冷卻，反應向相反方向進行出現(xiàn)和設計要求不相同的事或物；如發(fā)生異常事件或狀態(tài)、開停車、維修、改變操作模式==9危險與可操作研究引導詞NONE空白MORE過量

工藝參數(shù)+FLOW

流量+PRESSURE

壓力

偏差

NONEFLOW

無流量=HIGHPRESSURE

壓力高ASWELLAS+ONEPHASETWOPHASE伴隨一相兩相OTHERTHAN+OPERATION=MAINTENANCE異常

操作維修誤操作10樊運曉

危險與可操作研究HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及可能原因

工藝參數(shù)：流量偏差可能原因過量MORE泵的能力增加進口壓力增加輸送壓頭降低換熱器管程泄漏未安裝流量限制孔板系統(tǒng)互串

控制故障 控制閥進行了調整啟動了多臺泵減量LESS障礙輸送線路錯誤過濾器堵塞泵損壞容器、閥門或孔板堵塞密度或粘度發(fā)生變化氣蝕排污管漏閥門未全開空白NONE輸送線路錯誤堵塞滑板不對單向閥裝反了管道或容器破裂大量泄漏設備失效錯誤隔離壓差不對氣縛相逆REVERSE單向閥失效雙向流動虹吸現(xiàn)象緊急放空壓力差不對安全工程教研室內(nèi)嵌備用設備泵的故障泵反轉第10頁使用引導詞時的注意事項引導詞用于兩類工藝參數(shù)：一類是概念性的工藝參數(shù)如反應、混合；另一類是具體的工藝參數(shù)如壓力、溫度。

parametersguidewordsguidewordsguidewordsguidewords第11頁對于概念性的工藝參數(shù)，當與引導詞組合成偏差時，常發(fā)生歧義，如“過量+反應”可能是指反應速度快，或者是指生成了大量的產(chǎn)品。此外有些引導詞與工藝參數(shù)組合后可能無意義或不能稱之為“偏差”，如“伴隨+壓力”。對具體的工藝參數(shù)，有必要對一些引導詞進行修改。此外，分析人員可能發(fā)現(xiàn)有些偏差的物理意義不確切。例如，當考慮“溫度”這個工藝參數(shù)時，一般只能選取“過量”和“減量”這兩個引導詞，而偏差就變成“過量十溫度”或“減量十溫度”，顯然其物理意義就不確切。

第12頁引導詞的外延和內(nèi)涵的拓展，如：對“時間”而言，引導詞“異?！本褪侵浮翱臁被颉奥?；對“位置”、“來源”、“目的”而言，引導詞“異常”就是指“另一個”；對“液位”、“溫度”、“壓力”而言，引導詞“過量”就是指“高”和“低”。11危險與可操作研究3分析步驟

分析步驟1分析準備2完成分析3編制分析結果報告1）確定分析的目的、對象和范圍2）分析組的組成3）獲得必要的資料

4）將資料變成適當?shù)谋砀癫M定分析程序5）安排會議次數(shù)和時間

3樊運曉12危險與可操作研究分析步驟－分析的準備確定分析的目的、對象和范圍分析的目的、對象和范圍盡可能明確。裝置對公眾安全影響－－偏差后果對辦區(qū)外部影響。分析組組成分析組的組織者應當負責組成有適當人數(shù)且有經(jīng)驗的HAZOP分析組。必要的資料PID圖、裝置圖、操作規(guī)程、儀表控制圖、邏輯圖、計算機程序 、裝置手冊和設備制造手冊。圖紙和數(shù)據(jù)應當在分析仁義之 前分發(fā)到每位分析人員手中。將資料變成適當?shù)谋砀癫M定分析順序為了讓分析過程有條不紊，分析組的組織者通常在分析會議開始 之前制定詳細的計劃，花一定時間根據(jù)特定的分析對象確定 最佳的分析程序。安排會議次數(shù)和時間3選擇節(jié)點或操作步差的保護裝置識別已有避免偏15

危險與可操作研究分析步驟－完成分析

使用引導解釋工藝指標或操作步驟選擇某工藝參數(shù)或任務詞與工藝參數(shù)建立有意義的偏差分析偏差后果（設所有保護失效）列出偏差的可能原因驟根據(jù)后果、原因及保護估提出措施下一個引導詞下一個工藝參數(shù)下一個節(jié)點的操作步驟C22DAP工藝過程危險與可操作研究原料站來原料站來分析節(jié)點：氨水貯槽

ADAP磷酸貯槽

B

連接DAP反應器 的磷酸溶液進料

管線設計工藝指標：

磷酸以某規(guī)定流 量進入DAP反應器反應器封閉工作區(qū)域引導詞：空白

工藝參數(shù)：流量 偏差：空白＋流量＝

無流量

DDAP貯槽

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危險與可操作研究原因：1）磷酸貯槽無原料2）流量指標器、控制器因故障顯示高3）操作人員將流量控制器設置過低4）磷酸流量控制閥因故障關閉5）管道堵塞6）管道泄漏或破裂

24危險與可操作研究后果：1）反應器中氨過量2）未反應的氨進入DAP貯槽3）未反應的氨從DAP貯槽中逸出到封閉的工作區(qū)域4）損失DAP產(chǎn)品25危險與可操作研究安全保護：定期維護閥門B建議措施：1）考慮安裝當進入反應器的磷酸流量低時報警或停車系統(tǒng)2）保證定時檢查和維護閥門B3）考慮使用DAP封閉貯槽，并連接洗滌系統(tǒng)產(chǎn)品C課堂作業(yè)

原料A和B分別用泵送入反應器，經(jīng)過化學反應產(chǎn)生產(chǎn) 品C。假定原料B的成分大于原料A就會發(fā)生爆炸性反應，對 原料A泵吸入口到反應器的入口一段管線進行可操作性研究

。

排氣口原料A原料B反應器輸送系統(tǒng)

溢流20否多少以及部分反向21危險與可操作研究引導詞偏差可能原因對系統(tǒng)造成影響未按設計要求輸送原料A的貯槽是空的反應器內(nèi)B的濃度大NO原料A泵發(fā)生故障會發(fā)生爆炸反應管線破裂閥門關閉MORELESS輸送了過量的原料A輸送A原料量過少泵流量過大閥門開度過大A貯槽內(nèi)壓力過大閥門部分關閉管線部分堵塞泵的性能下降反應器內(nèi)A量過?？赡軐すに囋斐捎绊懓l(fā)生溢流可能造成災害與“否”情況相同輸送原料的同時，發(fā)生從泵吸入口閥門流進別的物質可能生成危險性混合物，ASWELL了質的變化泵吸入口閥門流出發(fā)生火災、靜電或腐蝕AS

管線和泵內(nèi)發(fā)生相的變化A量只達到設計要求的原料中A的成分不足對A成分不足和對其它反PARTOF一部分輸送到其它反應器了應器的影響要進行評價REVERSE原料A的輸送方向變反反應器滿了，壓力上升，向管線或泵逆流原料A向外泄漏，應了解其危險性第22頁第五節(jié)、適用范圍它通過系統(tǒng)分析新設計或已有工廠的生產(chǎn)工藝流程和工藝功能，來評價設備、裝置的個別部位因誤操作或機械故障而引起的潛在危險，并評價其對整個工廠的影響。特別適合于化學工業(yè)系統(tǒng)的風險評價。第23頁分析的目的HAZOP分析的目的是系統(tǒng)、詳細地對工藝過程和操作進行檢查，以確定過程的偏差是否導致不希望的后果。該方法可用于連續(xù)或間歇過程，還可以對擬訂的操作規(guī)程進行分析。HAZOP分析組將列出引起偏差的原因、后果，以及針對這些偏差及后果已使用的安全裝置，當分析組確信對這些偏差的保護措施不當時，將提出相應的改進措施。第24頁該分析方法的優(yōu)點相互促進、開拓思路因此，成功的HAZOP分析需要所有參加人員自由地陳述他們各自的觀點，不允許成員之間的批評或指責以免壓制這種創(chuàng)造性過程。但是，為了讓HAZOP分析過程高效率和高質量，整個分析過程必須有一個系統(tǒng)的規(guī)則、按一定的程序進行。第25頁分析的成敗關鍵分析研究所依據(jù)的制造過程圖表及有關數(shù)據(jù)；小組成員的專業(yè)技術和洞察能力；小組成員運用此方法幫助其想象動作偏離、原因和后果的透視能力；小組成員具備事故嚴重性分析能力，尤其是對已指出的危害，在評估其嚴重性之時能對危害可能引起的嚴重性大小，具有衡量其輕重之感。第26頁附

分析工作程序第27頁一、分析的基本步驟分析的準備；完成分析；編制分析結果報告。第28頁第29頁二、分析的準備1、分析組的組成危險分析組的組織者應當負責組成有適當人數(shù)且有經(jīng)驗的HAZOP分析組。HAZOP分析組最少由4人組成，包括組織者、記錄員、兩名熟悉過程設計和操作的人員。雖然對簡單、危險情況較少的過程而言，規(guī)模較小的分析組可能更有效率，但5～7人的分析組是比較理想的。如果分析組規(guī)模太小，則由于參加人員的知識和經(jīng)驗的限制將可能得不到高質量的分析結果。小組召集人應具備工業(yè)安全及實際進行危害分析及實際進行危害及可操作性分析經(jīng)驗的資深工程師擔任。生產(chǎn)工程師：熟悉基本設計、程序模擬；系統(tǒng)工程師：熟悉生產(chǎn)線及儀器圖及基本設計規(guī)范；品質工程師：熟悉標準操作步驟及標準；儀控工程師：具備設備及控制系統(tǒng)選擇經(jīng)驗；安全工程師：了解安全標準、法規(guī)、安全管理等；其他專業(yè)人員：工業(yè)衛(wèi)生專業(yè)人員、電機工程師、維修工程師等。第30頁2、確定分析的目的、對象和范圍分析的目的、對象和范圍必須盡可能的明確。分析對象通常是由裝置或項目的負責人確定的，并得到HAZOP分析組的組織者的幫助。應當按照正確的方向和既定目標開展分析工作，而且要確定應當考慮到哪些危險后果。第31頁3、獲得必要的資料在進行HAZOP分析工作之前，必須收集下列資料或數(shù)據(jù)：流程圖、管線及儀表圖、設計標準流程說明、質能平衡、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)目標設備規(guī)格、設備布置圖公共及支援設施說明操作步驟及維修計劃第32頁4、將資料變成適當?shù)谋砀癫M定分析順序為了讓分析過程有