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海洋石油工程股份有限公司2020年4月15日 安全专业基础知识培训 安全生产的方针 安全第一 预防为主 三同时 安全设施必须与主体工程同时设计 同时施工 同时投入使用 安全生产法 内容简介 一 平台设施安全目标二 安全设计标准 规范三 安全专业工作内容四 安全专业设计前提及计划五 需要澄清的几个问题六 气田平台为什么做FEA分析 一 平台设施安全目标 一 平台设施安全目标 保证人员安全是平台设计首要考虑因素 消除危害因素 减小事故发生的可能性 防止事故扩大 一 平台设施安全目标 Prevention预防 Control控制 Causes原因 Failures失效 Consequences后果 HazardControlMeasures危险源控制措施 Mitigation缓和 减轻 Detection预警 UnderstandingMajorAccidents了解重大意外 二 安全设计标准 规范 二 安全设计标准 规范 安全设计常用标准 规范有 国家经贸委 海上固定平台安全规则国际海事组织 IMO 海上人命公约 SOLAS 二 安全设计标准 规范 美国石油协会 API APIRP14G敞开式海上生产平台防火与消防推荐做法APIRP500石油设施电气设备安装一级一类和二类危险区域划分推荐做法 二 安全设计标准 规范 美国消防协会 NFPA NFPA10手提式灭火器NFPA11低倍泡沫系统NFPA12二氧化碳灭火系统NFPA13喷水系统 SPRINKLER NFPA15喷淋系统NFPA20消防泵 三 安全专业工作内容 三 安全专业工作内容 安全专业主要工作内容包括 安全篇 环保篇安全原理消防系统规格书消防水系统 气体灭火系统危险区划分逃生路线 三 安全专业工作内容 火区划分消防设备布置消防设备采办配合安全分析相关专业图纸 文件安全审查 三 安全专业工作内容 安全篇安全篇是国家法规要求的必需文件 其核心内容是针对 安全预评价报告 提出的危害因素和推荐的安全措施 将设计过程中的解决 落实情况反映在报告中 安全篇内容根据国家安全生产监督管理总局安监总管一字 2005 29号令 安全专骗 编写提纲的要求编写 内容主要包括 三 安全专业工作内容 设计依据安全篇编写依据主要为 安全预评价报告 总体开发方案 ODP 基本设计工程方案相关法律 法规和设计标准工程描述工程描述主要包括对工艺系统描述 总体布置描述以及各专业主方案描述 三 安全专业工作内容 预评价阶段主要危害因素描述主要危害因素控制措施关键系统安全分析安全管理机构结论和建议 三 安全专业工作内容 环保篇环保篇也是国家法规要求的必需文件 其核心内容是针对 环境影响评价报告 提出的主要环境污染因素和推荐的环保措施 将设计过程中的解决 落实情况反映在报告中 环保篇内容根据SYT10047 2003海上油气田开发工程环境保护设计规范的要求编写 内容主要包括 三 安全专业工作内容 设计依据环保篇编写依据主要为 环境影响评价报告 总体开发方案 ODP 基本设计工程方案相关法律 法规和设计标准工程描述工程描述主要包括工程设施描述 工艺系统描述 总体布置描述 三 安全专业工作内容 各阶段污染源和污染物强度本节主要找出工程建设和生产阶段各种环境污染源和污染物强度 主要污染防治措施和清洁生产本节主要针对各阶段污染源 描述工程设计阶段采取的防治措施 防治措施应与 环境影响评价报告 中的推荐措施对比描述 对于方案变化的地方要有充分的分析说明 三 安全专业工作内容 溢油污染和防治措施环境管理和环境监测环保投资估算结论和建议 三 安全专业工作内容 安全原理安全原理是整个工程设计的重要文件 它涵盖了所有专业设计的安全要求 是所有专业设计前提 安全原理内容主要包括 工程设计安全目标安全设计原理是建立可行的安全准则和对人员 环境和设施提供充足的的保护措施 三 安全专业工作内容 工程设计安全目标 续 工程设计应确保在生产过程和重大事故中 人员伤亡 环境污染和设施破坏尽可能降至最低 安全原理的主要目标是提供一个设计框架和基础 以使所有潜在的危及设施完整的危害保持最低水平 安全设计重点应放在事故防范 由于危害发生无法预测 因此 设计过程中应提供足够的控制和缓解措施 防止事故扩大或控制其影响 三 安全专业工作内容 总体布置原则危险区划分和设备选择工艺安全系统释放和降压系统火炬系统排放系统被动防火 三 安全专业工作内容 消防系统消防水系统气体灭火系统辅助消防器材火气探测系统通讯系统应急关断系统通风系统 三 安全专业工作内容 通风系统噪音和震动控制应急电源和应急照明人员防护逃生救生系统导航系统 三 安全专业工作内容 消防系统规格书安全专业涉及的规格书主要有三个 消防水系统规格书气体灭火系统规格书消防器材规格书规格书主要规定了系统设计原则和技术要求 是各系统设计的基础文件 三 安全专业工作内容 消防水系统5 1消防水系统适用范围固定平台的消防水系统主要用于工艺设备和井口区的消防以及生活楼水喷淋系统 三 安全专业工作内容 5 2消防水系统主要组成消防泵消防水主环路水喷淋系统消防软管站直升机甲板泡沫系统生活楼喷水系统 三 安全专业工作内容 三 安全专业工作内容 5 3消防水量确定不同防火区域不同时发生火灾单一区域消防水量应为喷淋水量加两个消防水枪水量根据火区保护设备面积和喷淋强度计算各火区需要的喷淋水量根据单个火区最大消防水量确定消防泵排量 三 安全专业工作内容 5 4喷淋强度根据NFPA15 石油平台不同设备采用的喷淋强度一般为 井口 20 4L m2 min工艺设备 10 2L m2 min油气输送泵 20 4L m2 min其它需要冷却设备 6L m2 min对于气田 井口区喷淋强度一般采用400L min Wellhead 三 安全专业工作内容 5 5消防水压力确定泡沫系统最不利点压力不小于7kPa 如消防炮 喷淋系统最远端喷头压力不小于350kPa 消防水枪最低操作压力为350kPa 消防泵扬程应满足所有用户的操作压力要求 三 安全专业工作内容 5 6消防泵至少有两台由不同动力源驱动的消防泵消防泵能力应满足任何一个火区一次火在需要的消防水量消防泵一旦启动 只能在现场停泵消防泵布置应尽远离燃料源和点火源消防泵布置应满足两台消防泵在同一事故下不同时失效 三 安全专业工作内容 5 6消防主环路确保消防水可同时从两个方向向同一消防区域供水消防主环路流速不宜大于3m s消防主管不应连接与消防无关的管线 设备至少配备一个符合SOLAS规范的国际通岸接头消防水环路应用隔离阀分割成若干段 保证部分管线损坏不影响整个消防水系统 三 安全专业工作内容 5 6喷淋系统喷淋阀必须能够自动 手动启动喷淋阀启动后 应有信号反馈给中控喷头布置应注意水量重叠和遮挡喷头布置应使各喷头水量 压力均匀喷淋系统使用后应排空管线内积水 三 安全专业工作内容 5 6喷淋系统喷淋阀必须能够自动 手动启动喷淋阀启动后 应有信号反馈给中控喷头布置应注意水量重叠和遮挡喷头布置应使各喷头水量 压力均匀喷淋系统使用后应排空管线内积水 三 安全专业工作内容 5 7消防软管站每层甲板至少布置两个软管站 每个软管站应包括20m长 38mm或50mm软管 消防水枪 每个软管站消防水量一般为23 25m3 h 在考虑池火的区域设置泡沫软管站 泡沫软管一般采用硬软管 三 安全专业工作内容 气体灭火系统6 1气体灭火系统适用范围电气火灾其它不适合用水作消防介质的封闭区域 三 安全专业工作内容 6 2气体灭火系统种类二氧化碳系统FM200灭火系统其他惰性气体灭火系统目前主要应用的气体灭火系统为二氧化碳灭火系统 FM200系统也有应用 三 安全专业工作内容 6 3CO2灭火系统分类全淹没灭火系统和局部灭火系统高压灭火系统和低压灭火系统均衡管网系统和非均衡管网系统平台一般采用全淹没均衡管网组合分配式高压灭火系统 三 安全专业工作内容 6 4CO2灭火系统组成高压储存容器 瓶头阀高压金属连接软管管汇管网和喷头释放控制站 三 安全专业工作内容 三 安全专业工作内容 6 5CO2灭火系统设计启动方式 自动 遥控手动 现场手动释放延时 20 60s海上平台CO2系统必须100 管网和喷头满足一分钟释放和喷头最低释放压力要求 三 安全专业工作内容 6 6CO2灭火系统计算设计浓度一般在34 75 之间灭火剂量 M Kb K VCO2系统释放时要求通风系统 风机 风闸必须关闭 如有不能关闭的开口 应考虑一定的补偿 三 安全专业工作内容 6 7气体灭火系统管网布置注意问题为保证二氧化碳能够均匀喷洒 二氧化碳管网要求为均衡管网按NFPA12要求 二氧化碳管网试验压力为4 17MPa 2分钟内压力降不能超过10 三 安全专业工作内容 三 安全专业工作内容 直升机甲板消防 直升机甲板消防设备包括 一套固定式泡沫灭火系统 包括比例尺泡沫罐 泡沫炮等消防软管站总容量不小于45kg的干粉灭火器总容量不小于18kg的二氧化碳灭火器 三 安全专业工作内容 辅助消防器材8 1辅助消防器材主要包括 手提式灭火器推车式灭火器消防员装备箱 三 安全专业工作内容 8 2灭火器类型 平台常用灭火器有干粉灭火器 二氧化碳灭火器 泡沫灭火器干粉灭火器主要用于油气处理区和非电气房间泡沫灭火器主要用于有内燃机的A类机械处所和油气处理区CO2灭火器一般布置在电气房间 用于电气火灾 三 安全专业工作内容 8 3灭火器布置 灭火器应布置在走道附近人员易于接近的地点 每层甲板至少布置两具灭火器 从任何一点到灭火器的距离不超过10m 超过四人的住人房间应布置一个灭火器 大型油气生产设备附近应布置推车式灭火器 三 安全专业工作内容 8 4消防员装备 平台至少配备四套消防员装备箱 其中一套需布置在直升机甲板附近 每套消防员装备箱至少配有 消防服 头盔 防火鞋和手套 呼吸器 手提灯 消防斧 刀具 马尼拉绳等 三 安全专业工作内容 危险区划分9 1危险区划分的功能 目的和作用用于电气仪表设备的选择 设计和安装9 2危险区划分原则0类危险区1类危险区2类危险区 三 安全专业工作内容 0类危险区 在正常操作条件下 连续出现达到引燃或爆炸浓度的可燃气体或蒸汽的区域1类危险区 在正常操作条件下 断续或周期性出现达到引燃或爆炸浓度的可燃气体或蒸汽的区域2类危险区 在正常操作条件下 不大可能出现达到引燃或爆炸浓度的可燃气体或蒸汽 但在不正常操作条件下有可能出现达到引燃或爆炸浓度的可燃气体或蒸汽的区域 三 安全专业工作内容 9 3危险区划分依据的规范海上固定平台安全规则APIRP500石油设施电气设备安装一级一类和二类危险区划分推荐做法 SY T10041 三 安全专业工作内容 火区划分10 1防火区划分的功能 内容和目的防火区划分的目的在于火气探测 消防灭火设计提供依据10 2防火区划分原则首先确定消防灭火区域 它的大小直接影响消防系统的规模 火区的划分应遵从一下原则 以距离或防火隔断为边缘划分 三 安全专业工作内容 10 2防火区划分原则 续 火区划分应兼顾关断等系统设计相邻的两个火区无法隔断时 应按一个防火区考虑火区划分为立体空间 三 安全专业工作内容 逃生与救生11 1逃生方式借助直升机借助救生艇借助救生筏借助救生船只跳海 三 安全专业工作内容 11 2逃生路线 逃生路线一般沿甲板外围 连接各主要区域和各层甲板在平台任何一点应有两条可供逃生的通道逃生路线一般宽1m 局部区域可为800mm走廊超过7m应设两条逃生通道沿逃生通道应有应急照明和指示 三 安全专业工作内容 11 3救生设施配备 救生艇 必须为全封闭机动耐火救生艇 载人人数按照平台最大人数100 配备 救生筏 一般为气胀式 能力平台最大人数100 配备 救生衣 应按平台定员210 配备 其他如救生圈 遇险信号 抛绳装置等按 海上固定平台安全规则 配备 三 安全专业工作内容 安全分析12 1风险评估的目的 辨识潜在危险源 进行量化风险分析 QRA 针对现有的安全措施进行审查 以评价其应变危险状况和重大事故的足够性 建立危险源识别一览表 可以提供业主 供以后作业中作为风险评估的工具 三 安全专业工作内容 12 2安全分析方法平台常用的安全分析方法有 危险识别 HAZID 危险和可操作性分析 HAZOP 定量风险分析 QRA 火灾和爆炸分析 FEA APIRP14C APIRP14J检查 CHECKLIST 其他单项分析 气体扩散 火炬热辐射计算等 三 安全专业工作内容 12 3HAZIDHAZID分析的目的是找出设计中存在的危害以及危害发生时可能产生的后果 以使我们改进设计 消除危害或减小危害后果 三 安全专业工作内容 12 4HAZOP分析HAZOP分析是检查工艺安全设计的一种常用分析方法 该方法通过对工艺系统各单元设计参数可能存在的偏差进行分析 找出发生原因和可能产生的后果 分析设计中的安全保护措施是否足够或正确 可操作性如何 三 安全专业工作内容 12 5QRAQRA分析是将识别的危险源进行量化风险分析 计算事故发生频率 以期提供切实有效的降低风险的措施 使平台处于一个可接受的风险水平 最低合理可行原则ALARP原则 三 安全专业工作内容 12 6ALARP原则 三 安全专业工作内容 12 6ALARP原则 三 安全专业工作内容 12 6ALARP原则 三 安全专业工作内容 12 7关于安全分析国家安全生产监督管理总局文件 安监总管一字 2005 29号 规定 为提高安全评价结果的公正性 对同一建设项目的安全预评价和安全验收评价工作 不得由同一中介机构承担 设计单位也不得对其设计的建设项目进行安全评价 因此 目前公司各项目安全分析均委托一家中介机构完成 四 安全专业设计前提及计划 四 安全专业设计前提及计划 1 前提除规格书外 安全专业大部分图纸 文件多以总体为基础 如计算书 流程图 P ID 逃生路线图 危险区图等 因此 总图是制约安全专业进度的关键 在项目做计划时 应适当考虑总图在审定 批准和专业会签过程中修改时间对后期专业的影响 四 安全专业设计前提及计划 2 文件图纸设计顺序在以往项目计划中 出现过图纸文件计划点倒排的情况 因此 这里对安全专业各图纸文件设计顺序作一介绍 如图所示 四 安全专业设计前提及计划 2 文件图纸设计顺序 五 需要澄清的几个问题 五 需要澄清的几个问题 1 危险区 Classifiedarea 非危险区 Non classifiedarea 安全区 Safetyarea 非危险区 安全区 非危险区英文直译应为非分类区 即正常操作情况下不大可能出现可燃气体的区域 如公用设备区 安全区的概念比较模糊 相关规范没有明确定义 简单可以理解为不大可能出现事故的区域 但也不完全 如 工艺设备排放口在P ID上经常标注排放到安全区 此时排放到工艺区是安全的 相反排放到非危险区却不安全 对着逃生通道排放也不安全 五 需要澄清的几个问题 1 危险区 Classifiedarea 非危险区 Non classifiedarea 安全区 Safetyarea 非危险区 非防爆区 按规范要求 布置在危险区的电气设备必须满足防爆要求 而布置在非危险区的电气设备 尤其毗邻危险区的设备 应通过分析确定是否需要防爆 五 需要澄清的几个问题 2 安全不只是安全专业的工作一个项目是否是安全的设计产品 是各专业依据各自的标准 规范设计的结果 安全系统设计包括很多内容 如 工艺安全系统 ESD PSV BDV等 电气安全 电器防爆 应急电 UPS 高压保护 漏电保护 接地等 仪控安全 火气探测 异常报警 防爆等 通讯安全 平台报警 导航 应急通讯等 救生系统 救生艇 救生筏 救生衣 救生圈等 总体布置安全 每个系统存在不安全因素都可能导致事故发生 六 气田平台为什么做FEA分析 六 气田平台为什么作FEA 气田平台由于天然气的易燃易爆性和生产系统压力较高 因此存在较大的危险性 天然气一旦泄露 会对平台和作业人员造成很大的威胁 为了更好的理解气田平台的危险性 现介绍一个海洋石油界知名的事故 PIPERALPHA事故 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 海管分布 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 平台布置 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 平台布置 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 事故原因维修作业将凝析油泵A的安全阀拆掉 用盲法兰代替 泵没有被隔离 当天没有按计划完成安全阀维修 也没制定防范措施 B泵跳脱 试图启动A泵以避免停产 凝析油从盲法兰处泄漏 探测系统报警 蒸气云点燃并首次爆炸 爆炸摧毁了模块C两侧的防火墙 A60级 模块D的中控室和消防泵被摧毁 通讯中断 油外输管线自动关闭 但三条气管线ESD为手动 无法启动 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 事故原因 续 水喷淋系统无法启动 潜水作业消防泵有自动转为手动 立管失效 三条天然气立管先后破裂 海管内天然气反输回平台引起更大火灾和爆炸生活区被烟气笼罩 生活区避难人员无法到达救生艇逃生 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 发生过程 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 主要教训作业管理程序缺陷 设计缺陷防火墙 防爆墙 A60级 无防爆 消防系统的可操作性 因人为因素失去功能 其他应急系统生存能力存在问题 如供电 天然气立管ESD手动设计立管ESD阀布置位置易受烟火影响的生活区和集合区 需要临时避难所主要撤离方法是直升机 但直升机甲板无法使用 六 气田平台为什么作FEA 英国北海PIPERALPHA事故 主要教训 六 气田平台为什么作FEA 从PIPERALPHA事故发生后 世界海洋石油界安全理念发生了很大的转变 具体表现为 把安全分析作为评估平台安全的主要手段 加强安全管理措施平台设置临时避难所 TR 作为作业人员等待救援的防护处所 H级防火墙以及防爆墙的使用 六 气田平台为什么作FEA 从PIPERALPHA事故发生后 世界海洋石油界安全理念发生了很大的转变 具体表现为 把安全分析作为评估平台安全的主要手段 加强安全管理措施平台设置临时避难所 TR 作为作业人员等待救援的防护处所 H级防火墙以及防爆墙的使用 六 气田平台为什么作FEA 从PIPERALPHA事故可以看出 爆炸对平台的危害非常大 如果防护设施不利 一旦发生天然气泄漏引起爆炸 将可能摧毁整个平台 造成无法挽回的后果 因此 气田平台非常有必要设置防爆墙 关于结构防爆 DNV OS 101A中有如下规定 如果控制盘或墙可能因爆炸而毁坏 其最大承受压力应为静释放压力的2 3倍 六 气田平台为什么作FEA 敞开甲板工艺区域面积小于20X20m 设备布置不拥挤 设计爆炸压力为0 2Barg 脉动周期0 2s 敞开甲板工艺区域面积较大的 可以认为是拥挤区域 爆炸压力为0 5Barg 脉动周期0 2s 如果采用低的爆炸压力 必须根据详细的分析确定 规范推荐的爆炸压力比较保守 因此 我们有必要采用火灾爆炸分析 FEA 确定爆炸压力 以减少结构材料和重量 谢谢