危险和可操作性分析HAZOP

2024/5/5危险和可操作性研究（HAZOP)杜邦工艺安全管理系统目录HAZOPHAZOP简介简介HAZOPHAZOP的基本原理的基本原理HAZOPHAZOP基本概念和术语基本概念和术语HAZOPHAZOP分析方法步骤分析方法步骤为什么要进行为什么要进行HAZOPHAZOP分析分析HAZOPHAZOP练习练习123456为什么要进行为什么要进行HAZOPHAZOP分析分析1设计满足规范要求，并不代表设计是最优化，规范通常只是最低标准设计所采用的安全手段尚不能满足实际安全生产的要求，并不满足业主对安全的需求设计通常考虑实现各种工况下的设计意图，但有可能忽视某些可能出现的非正常操作所导致的极端后果或影响设计中的安全问题，根据统计：80%95%的设计问题可以通过安全分析发现和解决5%20%的设计中的安全隐患没有被发现，只不过大部分隐患尚未造成事故MARS（欧洲重大事故报告系统，2004）事后的补救措施中，39%的设计问题被改进因此，设计阶段的HAZOP分析至关重要HAZOP分析的好处提高设计安全水平的同时解决可能存在的操作问题是工厂或装置全生命周期内工艺过程安全管理的一部分，为后续的风险控制和工艺安全管理（PSM）提供必要输入使参与HAZOP分析的人员有机会充分了解设计意图，以及偏离设计意图可能产生的问题或危险HAZOP分析在完善设计的同时，也可用来编制、完善操作规程，同时为操作培训提供了很好的素材1234HAZOP分析的好处HAZOP分析所研究的状态参数都是操作人员需要控制的参数或指标，针对性强，有助于提高安全操作水平有助于发现在役装置的安全隐患，提供隐患整改、节能减排、优化工艺流程的机会对在役装置进行阶段性的回顾性分析，可以发现由于各种微小改动所累积而成的对系统的影响，并尽早地予以控制或消除。HAZOP方法易于掌握，其系统的、引导词引导方法，即避免了分析漫无边际、遗漏重点，又有助于启发思路、集思广益56782HAZOPHAZOP简介简介名词名词1HAZOPHazard and Operability StudyHazardOperabilityStudyHAZOP危险可操作性分析,研究危险与可操作性分析/研究在开展工艺危害分析工作中所运用到的，通过使用“引导词”分析工艺过程中偏离正常工况的各种情形，从而发现危害源和操作问题的一种系统性方法。HAZOP分析是一种用于辨识设计缺陷、工艺过程危害及操作性问题的结构化分析方法。定义定义2方法由来方法由来31960年代发展起来，英国帝国化学工业公司(ICI)依据失效模式和影响分析(FMEA)的思路开发了HAZOP分析方法，应用于连续的化工过程。1974年，英国化学工程师协会第一次提出HAZOP方法，1977年出版了HAZOP研究导则。目前是石油化工行业应用最广泛的危害分析方法4HAZOPHAZOP方法特点方法特点可全面挖掘工艺过程从开车、检维修、运行和停车等各个阶段中存在的危险及操作问题;对各物料系统从上游到下游进行各专业综合分析。系统性全面性可同时分析危险和可操作性问题，一般审查发现:危害性问题安全隐患(40%)可操作性问题稳定性、质量问题(60)危险与可操作性分析应用导则IEC61882:2002Hazardandoperabilitystudies(HAZOPstudies)-ApplicationGuide。美国联邦法规（CFR）第29篇第1910部分（29CFR1910）国际相关标准有关标准有关标准中石油QSY1362-2011工艺危害分析管理规范QSY1364-2011危险与可操作性分析技术指南5HAZOP分析的成功，很大程度上依赖于小组组长的领导力、小组成员的知识、经验和合作程度HAZOP分析只基于现有的设计图纸，不考虑设计图纸未说明的行动或操作任何一种风险分析技术都不能保证能辨识出所有的危险源和风险，HAZOP分析也是如此工艺安全管理有10个要素，PHA只是其中的1/10，而HAZOP分析只是PHA分析的方法之一，所以HAZOP分析不可能替代整个工艺过程的安全管理对复杂的工艺流程，HAZOP分析应与其他风险分析方法联合使用，才有助于实现全面、有效的工艺危险分析，进而推进工艺安全管理HAZOPHAZOP分析的分析的局限性局限性6没有人能保证进行了HAZOP分析的装置就不会发生事故分析研究所依据的图纸及有关数据的准确性小组成员的专业技术水平和洞察能力（经验）小组成员运用HAZOP方法分析偏差、原因和后果的能力小组成员对事故风险的分析能力：对已指出的偏差，在评估其可能性、严重性时能依据风险评价矩阵对偏差可能引起的事故的可能性、严重性的大小进行判定；小组成员参与的热情和程度取决于分析后建议措施的跟踪落实，如果建议措施不能得到切实响应，并在设计或操作过程中进行实质性修改或调整，原有的风险将依然存在，事故就有可能发生。HAZOPHAZOP分析的成败关键分析的成败关键73HAZOPHAZOP的基本原理的基本原理1危险来源于对设计意图的偏离危险来源于对设计意图的偏离如果一切按照设计意图进行生产和操作，就不大可能有危险。现实中装置完全按照设计意图运行的很少HAZOPHAZOP是在一个训练有素，经验丰富的评价组长的指导下执行的是在一个训练有素，经验丰富的评价组长的指导下执行的组长必须用逻辑的，分析的思想保证对分析系统的全面把握。分析领导最好有记录员帮助，记录员记录辨识的危险和/或操作干扰以备进一步评估和分析。2各各个个专专业业、具具有有不不同同知知识识背背景景的的人人员员所所组组成成的的分分析析组组一一起起工工作作比比他他们们独独自自一一人人单单独独工工作作更更具具有创造性与系统性，能识别更多的问题。有创造性与系统性，能识别更多的问题。3通过引导词引出那些具有潜在危险的偏差通过引导词引出那些具有潜在危险的偏差使用引导词就是为了保证对所有工艺参数的偏差都进行分析，并分析它们的可能原因、后果和已有安全保护措施等，同时提出应该采取的安全保护措施。45HAZOPHAZOP研究的侧重点是工艺部分或操作步骤的各种具体值研究的侧重点是工艺部分或操作步骤的各种具体值HAZOP的基本过程就是以引导词为引导，对过程中工艺状态（参数）可能出现的变化（偏差）加以分析，找出其可能导致的危害。故障模式故障模式与影响法与影响法HAZOPHAZOP故障树法故障树法故障假设故障假设/检查表法检查表法原原 因因后后 果果偏偏 差差4HAZOPHAZOP基本概念和术语基本概念和术语分析节点分析节点即工艺单元，指具有确定边界的设备单元，对单元内工艺参数的偏差进行分析。1分析节点划分的基本原则如下:从进入的P&ID管线开始一继续直至设计意图的改变，或一继续直至工艺条件的改变，或一继续直至下一个设备工艺参数工艺参数与工艺过程有关的物理和化学特性，是单元定性或定量的特征定量工艺参数定性工艺参数流量温度反应放空压力液位操作搅拌组分浓度振动开车重量添加剂停车维修速度时间公用工程混合相PH值腐蚀/磨损安全设施布置泄露2设计意图设计意图工艺流程的设计思路、目的和设计运行状态或工作范围。3设计功能运行参数设计意图在危险源辨识的过程中，为了启发人的思维，对设计意图定性或定量描述的简单词语引导词引导词4No空白Less减量More过量Part of部分As Well As伴随ReverseOther Than相逆异常引导词含义No(空白)设计或操作要求指标或事件完全不发生Less(减量)同设计值相比，相关参数的量化减少More(过量)同设计值相比，相关参数的量化增加Partof(部分)相关性能的定性减少，只完成既定功能的一部分AsWellAs(伴随)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组分变化，产生静电，产生杂质）Reverse(相逆)出现和设计要求完全相反的事或物(如反向流动，加热变冷却，反应向相反的方向进行)OtherThan(异常)出现和设计意图不相同的事或物，完全代替（如发生异常事件或状态、开停车、维修）引导词及其含义4引导词引导词与时间和顺序或序列有关的引导词引导词含义EARLY(超前)相对于时钟时间LATE(迟后)相对于时钟时间BEFORE(先)相对于顺序或序列AFTER(后)相对于顺序或序列4引导词引导词偏差偏差与设计意图的情况不一样。分析小组使用引导词系统的对节点工艺参数进行分析发现的系列偏离工艺指标的情况；偏差=引导词+工艺参数5引导词工艺参数偏差MORE（过量）PRESSURE（压力）HIGHPRESSURE（高压力）OTHERTHAN（异常）OPERATION（操作）MAINTENANCE（维修）常用HAZOP偏差5偏差偏差发生偏差的原因；这些原因可能是设备故障、人为失误、不可预料的工艺状态、外界干扰等原因原因常见的原因常见的原因6设备故障操作失误设备腐蚀疲劳组成改变电源故障常见原因偏离设计意图所造成的结果。后果分析时假定发生偏差时已有的安全保护系统全部失效；不考虑细小与安全无关的后果。后果后果7火灾有毒气体泄漏爆炸污染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。保护措施保护措施硬件控制措施，如报警、联锁安全阀、爆破片等软控制措施(取样分析、巡检、作业许可等)8工艺的安全设计工艺的安全设计基本工艺报警基本工艺报警&控制系统控制系统&报警报警关键工艺报警关键工艺报警&控制系统控制系统&报警报警安全连锁系统安全连锁系统(开关开关,自动关闭自动关闭)物理性的防护装置物理性的防护装置(释放阀释放阀)缓解系统缓解系统(围堰，洗涤器，火炬围堰，洗涤器，火炬)厂内紧急计划厂内紧急计划社区紧急计划社区紧急计划5HAZOPHAZOP分析方法步骤分析方法步骤分析流程分析流程分析的准备构建偏差矩阵划分节点HAZOP分析会议编制分析结果追踪落实分析的准备分析的准备（1）制定章程明确了解领导对工作组的工作期望确定分析工作的范围、要求完成的时间确定PHA工作组已有何种资源、向何处求助、以及如何解决优先的矛盾等制定一个分析的工作计划，包括工作组成员任务、完成计划的总体时间表1最少由4人组成，一般57人是比较理想的。主持人记录员工艺、设备、仪表、电气、HSE、操作等人员HAZOP分析组（2）组建小组分析的准备分析的准备1物料危害数据资料MSDS每种危险品最大库存量物料反应矩阵分析的准备分析的准备1（3）准备资料a)物料的危害信息b)设备设计资料设备的设计基础资料（包括设计依据、制造标准、设备结构图、安装图及操作维护手册或说明书等）；设备数据表（包括设计温度、设计压力、制造材质、壁厚、腐蚀余量等设计参数）；设备的平面布置图；管道系统图；安全阀和控制阀的计算书和相关文件；自控系统的联锁配置资料或相关的说明文件；安全设施资料c)工艺设计资料装置的工艺流程图（PFD图）；装置的工艺管道及仪表流程图（P&ID图）；装置的工艺流程说明和工艺技术路线的说明；装置的平面布置图；自控系统的联锁逻辑图及说明文件；紧急停车系统(ESD)的因果示意图；爆炸危险区域划分图；消防系统的设计依据及说明；废弃物的处理说明；排污放空系统及公用工程系统的设计依据及说明；其他相关的工艺技术信息资料。d)装置运行信息装置历次分析评价的报告；相关的技改、技措等变更记录和检维修记录；装置历次事故记录及调查报告；装置的现行操作规程和规章制度；其他的资料。e）操作规程装置工艺技术规程装置安全技术规程作业指导书或操作规程装置维护手册（检维修规程）与工艺安全有关的管理制度l工艺报警联锁装置管理制度l可燃气体和有毒气体报警装置管理制度应急救援预案l应急救援设备、设施的配备及位置等信息（4）HAZOP培训分析的准备分析的准备1在HAZOP分析工作开始前，分析小组主持人应对小组人员进行HAZOP分析相关知识培训。HAZOP分析原理和方法分析对象的情况及工作范围HAZOP分析工作计划分析工作的相关纪律和要求（4）会场准备分析的准备分析的准备1会议室投影仪计算机和备份磁盘荧光笔或记号笔签到簿分析用的资料构建构建偏差矩阵偏差矩阵 引导词参数No(空白)Less(减量)More(过量)Partof(部分)AsWellAs(伴随)Reverse(相逆)Other Than(异常)压力温度流量操作压力低 压力高负压温度低 温度高无流量 流量小 流量大 含量不足 污染物 逆流 物质错误缺少步骤时间太短时间偏长遗漏部分操作进行额外操作步骤做反错误时间地点2划分节点划分节点3从进入的P&ID管线开始一继续直至设计意图的改变，或一继续直至工艺条件的改变，或一继续直至下一个设备分析节点划分的基本原则如下:1234划分节点的注意事项3所有设备，管线都要化到节点内同一台设备要化在同一节点内同一节点尽量在一张流程图内每个节点应能执行某一具体工艺功能节点划分没有错与对，只有大与小的问题划分节点划分节点3选择节点的大小可依赖于系统的复杂度和危险的严重度在复杂系统或者那些显现有高危险的节点可能范围很小在简单系统或者显现低危险的系统中，采用将节点的范围扩大能加速分析划分节点划分节点序号节点类型序号节点类型1管线8鼓风机2泵9炉子3间歇式反应器10热交换器4连续式反应器11软管5罐、槽、容器12操作步骤6塔13公用工程和服务设施7压缩机14其他常见节点类型3划分节点划分节点划分节点示例3划分节点划分节点HAZOPHAZOP分析会议分析会议4选择节点或操作步骤描述此节点的设计意图选择某工艺参数或引导词确定有意义的偏差分析偏差后果（假设所有保护失效）列出偏差的可能原因识别已有避免偏差的保护装置根据后果、原因及保护措施评估风险提出措施重复所有的引导词沿着节点工艺流程的走向，用简练的语言按照顺序依次描述主要设备、设施、安全附件、主要仪表控制阀等。同时应将节点内其他管件等尽量描述清楚。4（1）节点描述设计意图列出本节点内所有有控制要求的工艺参数详细描述本节点的设计功用和意图由工艺专家做一次讲解与解释确保小组中的每个成员都知道设计意图HAZOPHAZOP分析会议分析会议（2）后果分析4分析可能产生的各种后果，重点是对安全、环境或可操作性方面产生的影响偏差可能导致的工艺危害后果应考虑全局（在不考虑任何保护措施前提下)。后果重点在节点内，特殊情况下，可以扩展到本节点前后的2-3台设备。原因是引起偏差发生的原因；偏差的原因在本节点内找；原因可能是设备故障、人为失误、物料变化、外部干扰（停电）等。（3）原因分析HAZOPHAZOP分析会议分析会议推测可能引起偏差的原因偏差可能的原因泄露软管、膨胀节，腐蚀介质的管线，换热器芯子，阀门内漏，没有装盲板，液位/界位高进料大于出料，液位指示虚低，液位控制阀/泵失效，出料口堵塞，错误进料液位/界位低进料小于出料，液位指示虚高，液位控制阀/泵失效，进料口堵塞，错误出料温度高反应放热，热媒过量，温控失效，热物料过多，环境温度高，温度低热媒不足，温控失效，热物料过少，反应吸热，环境温度低，混合/搅拌不足搅拌器失效，时间不足，物料过多，粘稠，沉淀，分层压力高、低释放阀/呼吸阀失效，抽空，压力控制阀失效，泄露软管，膨胀节，腐蚀介质的管线，换热器芯子，阀门内漏，没有装盲板，可能引起偏差的原因偏差可能的原因流量无机泵故障停/误停，阀故障关或误关，仪表误读数，下游压力升高，管线堵塞或破裂，上游无物料，少流量管线/过滤器部分堵塞，阀芯脱落，泵汽蚀，操作失误，仪表虚高，下游压力高，压缩机/泵回流阀开，多流量泵入口压力增大，回流量减少，阀门开度读数虚低，多台机/泵同时运行，下游接受罐压力减低，其他管线物料流入反流量泵/机故障停，虹吸，下游接受罐压力升高，压力高释放阀失效，机/泵下游关闭或堵塞，静压高，沸腾，热膨胀，满罐，高压系统物料泄露到低压系统，反应释放气体，压力低系统堵塞或关闭，回流开，系统物料去错误管线，泄露，节流，静压低，冷凝，机/泵入口阀门关，系统抽空，温度高换热器冷媒不足，热介质流量大，环境温度高，介质死循环温度低换热器冷媒过量，热介质流量小，环境温度低，伴热不足4（4）识别保护措施工艺的安全设计工艺的安全设计基本工艺报警基本工艺报警&控制系统控制系统&报警报警关键工艺报警关键工艺报警&控制系统控制系统&报警报警安全连锁系统安全连锁系统(开关开关,自动关闭自动关闭)物理性的防护装置物理性的防护装置(释放阀释放阀)缓解系统缓解系统(围堰，洗涤器，火炬围堰，洗涤器，火炬)厂内紧急计划厂内紧急计划社区紧急计划社区紧急计划从根除偏差的角度考虑出发，设置的保护措施能彻底杜绝偏差产生条件。从监测和预防角度出发，寻找节点内工艺流程中的监控仪表和报警等。从控制和降低偏差引起的危害出发，遇到某些偏差无法避免的情况，应需寻找有效地防护措施HAZOPHAZOP分析会议分析会议4评估严重性(C)不考虑任何保护措施起作用下的工艺危害。如，火灾，爆炸，中毒等工艺危害事件/影响的类别后果类别C-1：轻微的后果类别C-2：中等的后果类别C-3：较严重的后果类别C-4：灾难性的火灾、有毒物质泄漏、爆炸、不可逆的健康影响公共安全和健康没有人员伤害或健康影响轻微的伤害或可恢复的健 康 影 响；一 次 轻 伤（1-2人）人员伤害或中等程度的健康影响；伤害和损失的法律责任50100万；一次重伤（1-2人）；一次轻伤（3-10人）人员死亡或不可逆的健康影响；伤害和损坏的法律责任超过100万；一次死亡（1人以上）；一次重伤（3人以上）；一次轻伤（11人以上）员工的安全和健康没有人员伤害或健康影响急救箱事件(FAC)；医疗事件(MTC)；限工事件(RWC)；一次轻伤（1-2人）损工事件(LWC)或中等程度的健康影响；一次重伤（1-2人）；一次轻伤（3-10人）一人或多人死亡或不可逆的健康影响；一次重伤（3人以上）；一次轻伤（11人以上）后果评估矩阵（节选）风险评价HAZOPHAZOP分析会议分析会议考虑现有的保护措施完全发挥其作用后，发生工艺危害的综合可能性可能性(F）分析性质F-1极不可能F-2一般不可能F-3可能F-4很可能工程控制措施多道防护层a两道或两道以上的被动防护系统，互相独立，可靠性较高。两道或两道以上，其中至少有一道是被动和可靠的一个或两个复杂的、主动的系统，有一定的可靠性，可能有共因失效的弱点。没有或有一个复杂、主动的系统，可靠性差。检测（针对联锁、机械完整性和应急系统）有完善的书面检测程序，进行全面的功能检查，效果好、故障少。定期的检测，功能检查可能不完全，偶尔出现问题不经常检查，历史上经常出问题，检测未被有效执行。检测工作不明确，没检查过或对出现的问题没有正确处理。以往事故曾经发生过轻微事故，没有发生过重大事故，近期有几次轻微事故。一次重大事故。发生过很多事故和未遂事件。及时的采取了整改行动未充分找出原因。事故原因没有完全掌握，对整改措施是否合适存有疑问。不清楚事故原因可能性评估矩阵（节选）4HAZOPHAZOP分析会议分析会议人的失误概率1必然的失误在日常工作场所检测错误非日常，在紧急情况下复杂操作非日常，同时还有其他职责日常操作，需要注意日常，简单没有失误0.50.250.10.010.0010评估风险等级F4IVIIIIF3IVIIIIIIF2IVIVIIIIIF1IVIVIVIII可能性严重性风险等级风险等级描述描述需要的行动需要的行动PHAPHA改进建议改进建议IV级风险严重风险（绝对不能容忍）必须通过工程和/或管理上的专门措施，限期（不超过六个月内）把风险降低到级别II或以下。需要并制定专门的管理方案予以削减III级风险高度风险（难以容忍）应当通过工程和/或管理上的控制措施，在一个具体的时间段（12个月）内，把风险降低到级别II或以下。需要并制定专门的管理方案予以削减II级风险中度风险（在控制措施落实的条件下可以容忍）具体依据成本情况采取措施。需要确认程序和控制措施已经落实，强调对它们的维护工作。个案评估。评估现有控制措施是否均有效。I级风险可以接受不需要采取进一步措施降低风险。不需要。可适当考虑提高安全水平的机会。（在工艺危害分析范围之外）风险等级划分标准（6）建议措施消除原因,建议举例：“建议原油进入脱水脱烃前进行脱酸处理”预防和监测.建议举例：“建议增加注水管线的在线腐蚀监测。”控制和降低危害后果,建议举例：“建议增加人体静电消除仪”4HAZOPHAZOP分析会议分析会议注意事项、残余风险必须提出建议措施或者研究方向提出的建议应能降低残余风险等级应注意建议增加的保护措施是否可能存在对后续或前端工艺流程和系统的安全性有带来不安全的隐患问题当需要提出建议，而HAZOP小组成员由于自身能力和技术等原因无法准确提出时，建议措施内容应以研究方向等类似的形式出现，而勿勉强。1234编制分析结果编制分析结果5HAZOP分析小组人员信息目录正文（至少包括以下内容）1233.2概工艺描述3.3技术资料3.4风险标准说明3.5节点信息3.6方法及分析人员说明3.7分析结论4附件：分析记录表工作组章程危险化学品危险特性表HAZOP分析方法简介定性风险评估规则分析记录表建议措施确认表图纸（P&ID图）追踪落实追踪落实在HAZOP分析结束后，分析小组应将HAZOP分析报告初稿提交委托方进行沟通和交流，向委托方说明整个HAZOP分析过程和所提出建议措施的依据,征询委托方方面的意见，并对HAZOP分析报告初稿进行进一步的修改、完善。HAZOP分析报告作为工艺危害分析工作的成果之一，委托方应按照工艺危害分析管理规范（Q/SY1362-2011）中的第4.10.4条沟通中的要求，将HAZOP分析报告的相关内容与受影响的所有人员进行沟通，必要时进行培训。6沟通和交流追踪落实追踪落实6评审评审的主要内容包括：分析小组人员组成是否合理分析所用技术资料的完整性和准确性分析方法的应用是否正确分析报告的准确性和可理解程度建议措施的可行性12345追踪落实追踪落实6指定责任人预计完成日期出现下述情况可拒绝接受建议方案建议方案基于错误事实不需要保护人员的安全和健康技术上不可行不足以减轻危险实施跟踪6HAZOPHAZOP主持人技巧主持人技巧经过培训能保持独立性(不受潜在进度或成本的影响)领导能力以及解决问题的前瞻性创造性思维及激发小组热情的能力(因为HAZOP是一长期而又容易厌烦的工作)熟悉计算机操作(助理需要具备此能力)控制会议进展的能力设计经验(至少三年以上)操作经验(十年以上)主持人能力要求主持人能力要求1主持人职责主持人职责2负责HAZOP分析小组成员的交流提出分析计划讨论决定分析小组成员的组成。确保有足够的设计陈述信息提供给分析小组。对分析过程中需要用到的引导词或特性的引导词提供建议负责会议的准时开始和结束确保每个成员为共同目标积极努力地工作确保结果被归档。主持人技巧主持人技巧3善于聆听目的自己完全理解发言者的内容让发言的人明白你己经完全理解他说的内容方法集中精神复述小结理解他人目的更深入地理解和掌握他人的观点和关心的地方。方法通过提问题来达到目的这是什么时候出现的情况?怎么发生的?为什么这么说呢?12主持人技巧主持人技巧3理解他人目的求同存异1.表现出坦率的态度关于这个问题，我所知道的是。在我的工厂也有这样的情况，我的感觉是。2.找到大家都同意的部分3.集中在分歧上以前面的互信和意见一致的地方为基础，讨论处理分歧。1.这能鼓励大家踊跃发言，尽其所知2.让其他人以此为基础，将讨论进一步深入。这一点提得很好，能给我们说个例子吗?能具体解释一下吗?我很想知道。34主持人技巧主持人技巧356推动会议进程提醒组员注意:时间和其他的限制条件分析的目的个人的感情色彩现在只有下分钟了，而我们的目标是。我知道你不同意这点，这样，我们先记下回头再讨论。处理障碍尊重和重视不同意见弄清反对理由探讨问题保持冷静和正面积极的态度尊重和重视不同意见问题