危險性和可操作性研究

§2-5危險性和可操作性研究1危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!目的與要求：1.熟悉危險性和可操作性研究、了解HAZOP分析的引導詞及相關(guān)分析術(shù)語2.了解常用HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及產(chǎn)生原因2危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!重點、難點：1．危險性和可操作性研究的基本理念、危險性和可操作性研究的特點2．HAZOP分析引導詞及其意義、常用HAZOP分析術(shù)語3.常用HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及產(chǎn)生原因3危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!

危險性和可操作性研究（HAZOP，HazardandOperabilityAnalysis）方法是基于各個專業(yè)、具有不同知識背景的人員所組成的分析組一起工作，比他們獨自單獨工作更具有創(chuàng)造性與系統(tǒng)性，能識別更多的問題。該方法采用表格式分析形式，具有專家分析法的特性，主要適用于連續(xù)性生產(chǎn)系統(tǒng)的安全分析與控制，是一種啟發(fā)性的、實用的定性分析方法。4危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!一、概述

1危險與可操作性分析的基本理念

根據(jù)統(tǒng)計資料，由于設計不良，將不安全因素帶入生產(chǎn)中而造成的事故約占總事故的1/4。為此，在設計開始時就應注意消除系統(tǒng)中的危險性，這樣可以從本質(zhì)上提高工廠生產(chǎn)的安全性和可靠性。5危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!HAZOP分析方法就是為新設計或新技術(shù)而開發(fā)的危險性分析方法，但這種分析方法幾乎適合于項目發(fā)展過程的所有階段。HAZOP分析方法的本質(zhì)就是通過系列的分析會議對工藝圖紙和操作規(guī)程進行分析。在這個過程中，由各專業(yè)人員組成的分析組按照規(guī)定的方式，系統(tǒng)的分析偏離設計工藝條件的偏差。

頭腦風暴法6危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!HAZOP分析組分析每個工藝單元（或操作步驟），識別出那些具有潛在危險的偏差，這些偏差通過引導詞（也稱為關(guān)鍵詞）引出。使用引導詞的一個目的就是為了保證對所有工藝參數(shù)的偏差都進行分析。有時，分析組對每個工藝單元（或操作步驟）可能會提出很多的偏差，并分析它們的可能原因和后果，在對指定單元（或操作步驟）的所有偏差全部分析完畢后，繼續(xù)分析下一個“分析節(jié)點”，直至全部“分析節(jié)點”分析完畢。7危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!③HAZOP分析是故障模式及影響分析的發(fā)展。它研究和運行狀態(tài)參數(shù)有關(guān)的因素。它從中間過程出發(fā)，向前分析其原因，向后分析其結(jié)果。向前分析是事故樹分析，向后分析是故障類型和影響分析，它有兩種分析的特長，因為兩種方法都有中間過程。④HAZOP分析方法與故障類型和影響分析，不需要更多的可靠性工程的專業(yè)知識，因而很HAZOP分析易掌握。使用引導詞進行分析，既可啟發(fā)思維，擴大思路，又可避免漫無邊際地提出間題。8危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!開縣井噴事故9危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!表1為HAZOP分析中使用的引導詞。表中的引導詞可以根據(jù)分析的對象加以擴展，如“多”也可擴展為過多、過大、偏高、早于等含義，“少”則可擴展為過少、過小、偏低、遲于等含義。表2列出了常用的HAZOP分析術(shù)語。

10危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!表2常用HAZOP分析術(shù)語項目說明工藝單元或分析節(jié)點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)進行偏差分析操作步驟間隙過程的不連續(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)過程不同工藝指標確定裝置如何按照希望的操作而不發(fā)生偏差。即工藝過程的正常操作條件；采用一系列的表格，用文字或圖表講行說明。如工藝說明、流程圖、管道圖、PID圖等引導詞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工藝參數(shù)與過程有關(guān)的物理和化學特性，包括概念性的項目如反應、混合、濃度、pH值及具體項目如溫度、壓力、相數(shù)及流量等偏差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、壓力高等）；偏差的形式通常是“引導詞＋工藝參數(shù)”表達原因發(fā)生偏差的原因；一旦找到發(fā)生偏差的原因，就意謂著找到了對付偏差的方法和手段，這些原因可能是設備故隆、人為失誤、不可預見的工藝狀態(tài)（如組成改變），來自外部的破壞（如電源故障），等等后果偏差所造成的結(jié)果（如釋放出有毒物質(zhì)）；分析組常常假定發(fā)生偏差時已有安全保護系統(tǒng)失效；不考慮那些細小的與安全無關(guān)的后果安全保護指設計的工程系統(tǒng)或調(diào)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）措施或建議修改設計、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11危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!

由圖可見，HAZOP分析的整個過程可分為分析的準備、實施分析、編制分析結(jié)果報告三個階段。應該注意在分析過程中，根據(jù)分析需要分析步驟可交替進行，如分析組在完成某個分析節(jié)點后（不是全部），可將結(jié)果提交給設計人員，讓設計人員著手對原設計進行修改。12危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!例如，如果要求HAZOP分析確定裝置建在什么地方才能使對公眾安全的影響減到最小，這種情況下，HAZOP分析應著重分析偏差所造成的后果對裝置界區(qū)外部的影響。②HAZOP分析組的組成HAZOP分析組應有適當人數(shù)且有經(jīng)驗的人員組成。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。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(zhì)量的分析結(jié)果。13危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!有時，組織者也可以提出一個初步的偏差目錄提交會議討論，以及準備一份工作表作分析記錄用。但是這個初步偏差目錄不能作為“唯一”進行分析的內(nèi)容。HAZOP分析方法的精髓就是發(fā)揮集體的智慧，如果把這份初步的偏差目錄當作“唯一”的分析內(nèi)容，肯定是不全面的，而且也不符合HAZOP分析的要求。同樣，因為HAZOP分析過程也是一個學習過程，當然在分析過程中允許進行修改。14危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!⑤確定分析會議的次數(shù)和時間當有關(guān)數(shù)據(jù)和圖紙收集整理完畢，就要開始著手制定會議計劃。首先需要確定分析會議所需時間，一般來說每個分析節(jié)點平均需20~30分鐘。若某容器有兩個進口，兩個出口，一個放空點，則需要3小時左右；另外一種方法是每個設備分配2~3小時。確定了所需時間后，可以開始安排會議的次數(shù)和時間，每次會議持續(xù)時間不要超過4~6小時，會議時間越長效率越低，而且分析會議應連續(xù)舉行，以免因時間間隔太長在每次分析開始之前都15危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2HAZOP分析的實施HAZOP分析需要將工藝圖或操作程序劃分為分析節(jié)點或操作步驟，然后用引導詞找出過程的危險。圖2是HAZOP分析流程圖。分析組對每個節(jié)點或操作步驟使用引導詞進行分析，得到一系列的結(jié)果：

16危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!①偏差的原因、后果、保護裝置、建議措施；

②需要更多的資料才能對偏差進行進一步的分析。

a．每個偏差的分析及建議措施完成之后，再進行下一偏差的分析；b．在考慮采取某種措施以提高安全性之前，應對與分析節(jié)點有關(guān)的所有危險進行分析。在分析會議過程中去尋找解決方法，即使可能，也是不合適的，因為過程危險性分析的主要目的是發(fā)現(xiàn)問題，而不是解決問題。但是，如果解決方法是明確和簡單的，應當作為意見或建議記錄下來。17危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!3編制分析結(jié)果文件

分析記錄是HAZOP分析的一個重要組成部分，應根據(jù)分析討論過程提煉出恰當?shù)慕Y(jié)果，不可能把會議上說的每一句話都記錄下來（也沒有這個必要），但是必須記錄所有重要的意見。有些分析人員為了減少編制分析文件的精力，對那些不會產(chǎn)生嚴重后果的偏差不予深究或不寫入文件中，但一定要慎重。也可舉行分析報告審核會，讓分析組對最終報告進行審核和補充。通常，HAZOP分析會議以表格形式記錄，如表3所示。

18危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!四、常用HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及產(chǎn)生原因

在對化工企業(yè)進行HAZOP分析時，其主要分析的工藝參數(shù)有：流量、溫度、時間、頻率、電壓、混合、PH值、分離、壓力、組成、粘度、添加劑、液位、速度、信號、反應等。對一些常用的工藝參數(shù)分析時，其可能的偏差和產(chǎn)生的原因參見表4。19危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!將引導詞用于工藝參數(shù)，對連接DAP反應器的磷酸溶液進料管線進行分析。分析節(jié)點：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反應器引導詞：空白工藝參數(shù)：流量偏差：空白十流量＝無流量20危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!原因：①磷酸貯槽中無原料②流量指示器／控制器因故障顯示值高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(guān)閉⑤管道堵塞⑥管道泄漏或破裂安全保護：定期維護閥門B21危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!表5DAP工藝過程HAZOP分析結(jié)果表（部分）序號偏差原因后果安全保護建議措施1.0容器-液氨貯槽，在環(huán)境溫度和壓力下進料，如圖31.1高液位氨站來液氨量太大，液氨貯槽無足夠容積氨貯槽液位指示器因故障顯示液位低氨可能釋放到大氣中貯槽上裝有液位顯示器氨貯相上裝有安全閥檢查氨站來液氨量以保證液氨貯槽有足夠容積考慮將安全閥排出的氨氣送入洗滌器考慮在氨貯槽上安裝獨立的高液位報替器分析人員：HAZOP分析組圖紙?zhí)枺?7-OBP-57100會議日期：10/10/2005版本號：3分析人員：HAZOP分析組圖紙?zhí)枺?7-OBP-57100會議日期：10/10/2005版本號：3序號偏差原因后果安全保護建議措施2.0管線–氨送入DAP反應器的管線，進入反應器的氨流量為xkmol/h，壓力zPa2.1高流量氨進料管線上的控制閥A因故障打開流量指示器因故障顯示流量低操作人員設置的氨流量太高未反應的氨帶到DAP貯槽并釋放到工作區(qū)域定時維護閥門A氨檢側(cè)器和報警器考慮增加液氨進入反應器流量高時的報警／停車系統(tǒng)確保定時維護和檢查閥門A在工作區(qū)域確保通風良好，或者使用封閉的TAP槽22危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!圖4石油化工典型HAZOP分析檢查表示例

23危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!一、概述二、HAZOP分析的引導詞及相關(guān)分析術(shù)語三、HAZOP分析四、常用HAZOP分析工藝參數(shù)、偏差及產(chǎn)生原因五、HAZOP分析舉例24危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!要達到此目的，僅依靠設計人員的經(jīng)驗和相應的標準、規(guī)范、手冊，是很難實現(xiàn)的。特別是對于那些工藝過程復雜、操作條件嚴格的系統(tǒng)，更需要用新方法，在設計開始時能對擬議中的工藝流程的安全性進行預先審查，在設計定型時能對工藝圖紙進行詳細的有關(guān)安全的校核。25危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!HAZOP分析的最初定義是（ICI提出的，英國帝國化學工業(yè)公司）：HAZOP分析是各專業(yè)人員組成的分析組對工藝過程的危險和操作性問題進行分析，這些問題實際上是一系列的“偏差”（即偏離設計工藝條件）。HAZOP分析是對工藝或操作的特殊點進行分析，這些特殊的點稱為“分析節(jié)點”（或工藝單元，或操作步驟）。26危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2危險與可操作性分析的特點

①HAZOP分析方法對新建裝置和已投入運行的裝置都適用。②HAZOP分析是從生產(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)性引導詞來研究因溫度、壓力、流量等狀態(tài)參數(shù)的變動可能引起的各種故障的原因、存在的危險以及采取的對策。27危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!⑤HAZOP分析研究的狀態(tài)參數(shù)正是操作人員控制的指標，針對性強，利于提高安全操作能力。⑥研究結(jié)果既可用于設計的評價，又可用于操作評價；既可用來編制、完善安全規(guī)程，又可作為可操作的安全教育材料。⑦HAZOP在分析不同的分析系統(tǒng)時，雖然其應用原理不變，但分析的過程、方式和表達形式可以根據(jù)分析對象的實際不同而靈活變化。該方法一般應用于化工企業(yè)的安全分析。28危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!二、HAZOP分析的引導詞及相關(guān)分析術(shù)語由于化學工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，為了使系統(tǒng)安全分析保持較強的邏輯性和系統(tǒng)性，對HAZOP分析方法定義了一些專用的詞匯，這些詞匯能夠引導和啟發(fā)人們的思考，保證對系統(tǒng)HAZOP分析的質(zhì)量，所以把這些在HAZOP分析中專用的詞匯稱為引導詞。

29危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!引導詞意義備注沒有（否或空白）(NONE)完全實現(xiàn)不了設計或操作規(guī)定的要求未發(fā)生設計上所要的事件，如沒有物料輸入（如流量為零），或溫度、壓力無顯示等多（過大或過量）(MORE)比設計規(guī)定的標準值數(shù)量增大或提前到達如溫度、壓力、流量比規(guī)定值要大，或?qū)υ谢顒樱纭凹訜帷焙汀胺磻钡脑黾由伲ㄟ^小或減量）(LESS)比設計規(guī)定的標準值少或遲后到達如溫度、壓力、流量比規(guī)定值要小，或?qū)υ谢顒?，如“加熱”和”反應”的減少多余（以及或伴隨）(ASWELLAS)在完成規(guī)定功能的同時，伴有其他（多余）事件發(fā)生如在物料輸送過程中消失或同時對幾個反應容器供料，則有一個或幾個沒有獲得物料部分（局部或部分）(PARTOF)只能完成規(guī)定功能的一部分如物料某種成分在輸送過程中消失或同時對幾個反應容器供料，則有一個或幾個沒有獲得物料相反（反向或相逆）(REVERSE)出現(xiàn)與設計或操作要求相反的事件和物如發(fā)生反向抽送或逆反應等其他（異常）(OTHERTHAN)出現(xiàn)了不相同的事和物發(fā)生了異常的事或狀態(tài)，完全不能達到設計或操作標準的要求表1HAZOP分析引導詞及其意義30危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!三、HAZOP分析

HAZOP分析過程參見圖1。

圖1HAZOP分析過程

PID－管道及儀表流程圖PFD－工藝流程圖

31危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!1HAZOP分析的準備準備工作對成功地進行HAZOP分析是十分重要的，準備工作的工作量由分析對象的大小和復雜程度決定的。

①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和HAZOP分析組共同確定的。要按照正確的方向和既定目標開展分析工作，而且要明確應考慮到哪些危險后果。32危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!③獲取必要的資料最重要的資料就是各種圖紙，包括PID圖（管道及儀表流程圖）、PFD圖（工藝流程圖）、布置圖等。此外，還包括操作規(guī)程，儀表控制圖、邏輯圖，計算機程序，有時還應提供裝置手冊和設備制造手冊。④資料的前處理對收集獲得的資料在正式分析前要作一定的處理，將資料變成適當?shù)谋砀癫M定分析順序。在分析會議之前要使用最新的圖紙，確定分析節(jié)點，每一位分析人員在會議上都應有這些圖紙。33危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!對間隙過程來說，準備工作量非常大。主要是因為操作過程更加復雜，分析這些操作程序是間隙過程HAZOP分析的主要內(nèi)容。在某些情況下（如有兩個或兩個以上的間隙過程同時在過程中出現(xiàn)），應當將過程中每個步驟下每個容器的狀態(tài)表示出來。如果過程中需要操作人員的參與（如容器裝料而不是簡單地控制這個容器），他們的活動也應當在流程圖上反映出來。為了讓分析過程有條不紊，在分析會議開始之前要制定詳細的計劃，根據(jù)特定的分析對象確定最佳的分析程序。34危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!需要重復上一次討論的內(nèi)容，最好把裝置劃分成幾個相對獨立的區(qū)域，每個區(qū)域討論完畢后，會議組作適當修整，再進行下一區(qū)域的分析討論。對于大型裝置或工藝過程，若由一個分析組來進行分析可能需要很長時間，在這種情況下可以考慮組成多個分析組同時進行，設立一個協(xié)調(diào)員。協(xié)調(diào)員首先將過程分成相對獨立的若干部分，然后分配給各個組去完成。35危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!圖2HAZOP分析流程圖

36危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!HAZOP分析涉及過程的各個方面，包括工藝、設備、儀表、控制、環(huán)境等，HAZOP分析人員的知識及可獲得的資料總是與HAZOP分析方法的要求有距離，因此，對某些具體問題可聽取專家的意見，必要時對某些部分的分析可延期進行，在獲得更多的資料后再進行分析．37危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!表3HAZOP分析記錄表分析人員：圖紙?zhí)枺簳h日期：版本號：38危險性和可操作性研究共43頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!五、HAZOP分析舉例

用HAZOP分析方法對DAP（磷酸氫二銨）反應系統(tǒng)進行系統(tǒng)安全分析。DAP工藝流程簡圖如圖3所示。圖3DAP工藝流程簡圖

39危險性和