基于HAZOP的機場加油過程靜電危險因素辨識

趙曉剛，郭　湛，彭　楊，趙澤霖

(后勤工程學院 供油工程系，重慶 401331)

?

基于HAZOP的機場加油過程靜電危險因素辨識

趙曉剛，郭湛，彭楊，趙澤霖

(后勤工程學院 供油工程系，重慶 401331)

為預防機場加油靜電事故，將危險與可操作性分析(HAZOP)引入機場加油過程靜電危險因素辨識，并根據實際情況對HAZOP分析表作出改進，不僅提高了工作效率，而且充分發揮了其指向性強、識別危險因素全面的特點。根據機場加油系統的設備和工藝流程，劃分出使用罐、管線、泵站、過濾棚、各類閥門、加油車、飛機油箱、污油罐、消防和導靜電裝置等8個分析節點。對過濾棚的辨識結果表明：濾芯是影響過濾棚靜電安全的關鍵部件，需要進行重點檢測和維護，流速、壓力、溫度、油品質量等參數的異常波動都隱藏著靜電安全隱患，需要建立相應的監測記錄制度。對機場加油過程進行客觀全面的靜電危險因素辨識，不僅為預防靜電事故提供重要依據，而且為進一步的定量靜電安全評價提供了分析材料，從基礎上保證了后續評價的可信度。

HAZOP；危險因素識別；機場加油；靜電

隨著我國民航產業和空軍的飛速發展，機場油庫規模以及航空油料作業量快速增加。為了提高機場單位時間內起飛次數，加油時間有著嚴格的標準，需保持在20～30 min，因此飛機加油速度較高，靜電值更易超過安全閾值；另一方面，航空油料對油品質量有著極其嚴格的要求，在加油過程中需要經歷預過濾、粗過濾、精過濾，會大量產生靜電[1-2]，而且由于航空油料具有低電阻率、易燃、易爆等特點，產生的靜電難以逸散，一旦產生靜電火花，引發燃燒爆炸，將會帶來難以估量的損失。

關于油庫安全評價的研究很多，大多側重確定各因素的危險程度，卻忽略了基礎資料，即危險因素的識別是否全面客觀。危險因素識別的目的是分辨、識別、分析確定系統內存在的危險[3]。生產實踐中，最常用的危險因素辨識方法是直觀經驗法，具有簡單易行的優點，但面對機場加油這一較為復雜的系統時，難免出現疏漏。因此，需要引入系統安全分析方法，提高辨識結果的全面性與可靠性。危險和可操作性分析法(HAZOP)在系統工程理論的基礎上，通過關鍵詞的引導，尋找工藝和裝置中可能出現的偏差及其產生原因和可能引發的后果[4-5]，具有指向性強，識別危險因素全面的特點，廣泛應用于識別設備以及工藝流程中潛在的危險[6-7]。對機場加油過程進行全面客觀的靜電危險因素辨識，不僅可以有效預防和控制由靜電放電引起的火災爆炸事故，減少傷亡，而且可以為定量靜電安全評價打下基礎，提高評價結果的可靠性。

1　HAZOP介紹

HAZOP通過引導詞，經過一系列的分析討論，對工藝單元和操作流程中偏離設計的情況進行分析，要求不同專業人員共同參加討論，并對工藝流程十分熟悉，盡可能避免疏漏，識別更多的危險因素。這里的工藝單元是指具有確定邊界的設備，例如兩段管線之間的罐體。尋找具有潛在危險的偏差，具體可分為3個步驟：分析準備、完成分析和編制分析結果文件。

分析準備階段需要做的工作有確定分析目的和對象、組織評價人員、熟悉需要獲取的必要資料、制定表格并安排會議[8]。

在準備工作完畢后，進行HAZOP分析工作，圖1為HAZOP分析流程圖[9]。在進行分析的過程中，需要注意盡量保證對每個偏差進行分析，并且在提出建議措施后再對下一個偏差進行分析，直到每段工藝或每臺設備都被分析，最終完成HAZOP分析工作[10]。這里將HAZOP應用于機場加油過程靜電危險因素辨識，只需要分析這些偏差是否會增加靜電爆炸風險，不需要考慮偏差帶來的其他影響，并且應將工作重點放在全面識別危險因素，可以提高工作效率。

完成分析后根據分析結果處理文件，最主要的形式是HAZOP記錄表，主要包括潛在危險情況、操作性問題、設計疏漏，以及以上問題可能引發的后果。本研究工作重點在于針對靜電事故的危險因素識別，為后續安全評價做好準備，可將標準HAZOP分析記錄表進行針對性的改進，具體見表1。

圖1　 HAZOP分析流程

引導詞參數產生偏差可能原因對靜電事故的影響

在HAZOP分析中，確定偏差最常用的方法是引導詞法，即偏差=引導詞+參數[11]。完整的引導詞可以幫助完整地尋找工藝流程中每個可識別的偏差，表2為常用的引導詞。

2　機場加油過程的HAZOP分析

2.1機場加油通用流程

飛機地面加油有2種方式，分別是管道加油和加油車加油。前者將機場油庫的油料通過管線和泵機組輸送至停機坪，具有加油速度快、油料損耗小、易于實現自動操作和安全控制；后者是將油庫油料通過管道加油加注到車上油罐后，運送至停機坪，具有較高的機動性。隨著機場加油技術的發展，管道加油成為機場主要的加油方式，但仍會配備一定數量的加油車，方便戰時或特殊情況下使用。兩種方式都包括油罐、泵站、過濾棚、管道和控制系統，在對機場加油過程靜電危險因素進行HAZOP分析時，需要將加油車作為一個單獨節點加入進來。

表2　HAZOP分析常用引導詞

機場油庫系統較為復雜，包含航煤接卸、儲存中轉、管道輸送、沉降過濾、機坪加油，靜電的產生集中在沉降過濾過程。使用罐作為機坪加油前最后一個主要沉降罐，可以保證航煤有充足的靜置時間，配合有效的靜電消除方法和設施能夠將靜電各項參數降至安全閾值以下。因此，從靜電角度可以將使用罐作為機場加油過程靜電危險因素辨識的起點，在保證評價有效性的同時，降低了工作量。

典型的集中加油系統通常包括以下幾個環節：接收機組、油品罐、管線、泵站、過濾棚、計量裝置、控制系統、消防和導靜電裝置。當停機坪需油時，系統開始運行，航煤由使用罐發出進入過濾器，進行粗過濾，去除航煤中的部分固體雜質，接著由泵站發往過濾棚進行精過濾，過濾分離器可以去除油品中的水分和剩余的雜質，這部分是整個系統中產生靜電最多的環節，之后發往停機坪各個加油點或加油車，飛機加油量較大且每次需油量不同。由于控制系統具有一定滯后性，不可避免地會出現余油現象，需要通過管道輸送至使用油罐或污油罐。圖2為機場加油系統流程圖。

圖2　航煤儲運工藝流程

2.2靜電危險因素識別

首先需要組建分析評價小組，小組包含5名成員，研究領域包括油氣儲運、管道輸送、油料裝備、儲運安全技術等方面。在小組討論分析前一周將所需圖紙和設備參數發放至各成員手中，保證識別結果的全面性、準確性。

根據飛機加油系統的設備和工藝流程，可以劃分出8個分析節點，包括使用罐、管線、泵站、過濾棚、各類閥門、加油車、飛機油箱、污油罐、消防和導靜電裝置。通過小組討論分析，確定需要討論的關鍵參數主要包括:流速、壓力、溫度、油品質量、電阻等。組織分析小組會議，針對各個節點，使用引導詞建立有意義的偏差，分析偏差的原因、對靜電事故產生的影響。會議結束后對會議記錄進行整理、匯總，提煉出恰當的結果，形成HAZOP分析報告文件[12]。總結編制了不同節點靜電危險因素HAZOP分析表。由于機場加油過程的設備和工藝控制參數較多且復雜，瑣碎零部件和操作細節繁多，各節點偏差的類型和數目較多，故表3僅列出過濾棚的分析識別結果。

通過對HAZOP辨識結果進行整理可以得到過濾棚處影響靜電安全的危險因素，包括濾芯堵塞、出口閥未打開、聚結濾芯損壞、管道壓力過大、過濾器安裝不正、過濾器破損泄漏、濾芯破損物混入航煤、泵站出口處壓力過大、油品中含有超出標準的固體雜質、油品雜質過多、濾芯性能降低或極性發生轉變、實際流量大于過濾器設計流量、作業后未放沉淀、未按照標準操作流程執行等14項。

同時，對識別結果進行分析可得，在過濾棚這一節點處，流速、壓力、溫度、油品質量等參數的異常波動都會帶來靜電安全隱患，因此在機場加油過程中需要對過濾棚處的流速、壓力、溫度進行重點監測，并對油品質量進行抽檢。通過對可能原因的總結可以發現，濾芯的狀況對過濾效果、靜電隱患有著最為密切的影響，因此在安裝、使用過濾分離器時需要按照標準方法進行操作，定期對濾芯進行檢測，當出現以下狀況時及時更換濾芯：① 壓差達到規定標準；② 超過使用期限；③ 濾芯破損；④ 分離濾芯淋水試驗不合格。此外，需要對工作人員進行培訓考試，正確的操作和定期的裝備檢修可以大大降低事故發生的概率，并在故障出現時能及時實施正確的應對方法，避免事故的發生。

表3機場油庫過濾棚HAZOP分析結果

工藝名稱：機場加油分析節點：過濾棚制圖號：

目標功能：滿足加油要求的前提下確保靜電安全日期：

引導詞參數產生偏差可能原因對靜電事故的影響NONE(不或沒有)流量無流量1．過濾器完全堵塞；2．出口閥未打開。損壞設備，引起航煤泄露MORE(數量增加)流速流速增加1．聚結濾芯損壞；2．管道壓力增加；3．泵站出口處壓力過大。靜電荷產生增多壓力壓差增大1．濾芯堵塞；2．泵站出口處壓力過大；3．油品中含有超出標準的固體雜質。損壞設備，引起航煤泄露；增加固液之間的摩擦；過濾器內航煤流速增加，都會增大靜電的產生溫度油溫升高1．濾芯堵塞，過濾器內消耗能量增加；2．油品雜質過多。雜質增多會加大靜電產生；濾芯堵塞會增加導致過濾器內油品流速增大，加快靜電的產生含水率出口處含水率高于標準值1．濾芯破損；2．濾芯性能降低或極性發生轉變；3．濾芯安裝不正確；4．實際流量大于過濾器設計流量。含水率越高，油水之間摩擦增加，會增加靜電荷產生量，加劇靜電隱患雜質雜質含量高于高于標準1．濾芯破損；2．過濾器安裝不正；3．實際流量大于過濾器設計流量。油品流動時雜質會產生大量靜電LESS(減量)流速流速降低異常1．濾芯堵塞；2．過濾器出現泄漏。航煤泄露，增加爆炸隱患壓力壓差低于標準值濾芯破損或安裝不當過濾效果降低，增大靜電隱患REVERSE(相逆)含水率含水率上升上次作業后未放沉淀增大靜電隱患雜質雜質含量增加濾芯破損并混入航煤增大靜電隱患OTHERTHAN(異常)過濾分離器過濾分離器損壞1．未按照標準操作流程執行；2．入口壓力過大；3．濾芯堵塞嚴重。油氣泄露，過濾效果不達標，增加隱患

3　結束語

將HAZOP分析法引入機場加油過程靜電危險因素識別，提高了識別結果的全面性，保證了后續定量安全評價的可靠性；

以航煤過濾棚為例，根據危險因素識別需求和過濾棚特點改進并編制了相應的HAZOP分析表，提高了工作的針對性和效率，結果表明：HAZOP可以全面、客觀地對危險因素進行識別；

通過對識別結果的分析，歸納總結了過濾棚節點處14項影響靜電安全的危險因素及其偏差表現形式，指出濾芯狀況是決定靜電安全的關鍵，可以從流速、壓力、溫度等方面入手進行重點監測。

[1]崔靜，邱玉宇，盧杭詣,等.共混與同軸靜電紡載藥納米纖維的制備、表征及比較[J].功能材料，2016，47(4):55-59.

[2]馮建，許峰，李莉，等.恒負載放電測量超級電容器靜電容量的方法[J].電子元件與材料，2016,35(9):88-91.

[3]國家安全生產監督管理局.[M].北京.煤炭工業出版社,2004:24-52.

[4]張乃祿.安全評價技術[M].西安.西安電子科技大學出版社,2011:94-99.

[5]K1ETZ,T A.Hazop-past and future[J].Reliability Engineering and System Safety，1997,55(11):263-266.

[6]趙勁松，趙利華，崔林，等.基于案例推理的HAZOP分析自動化框架[J].化工學報,2008，59(1):111-117.

[7]錢鈞，魏利軍，李少鵬.安全儀表系統等級劃分與HAZOP分析的結合應用[J].中國安全生產科學技術,2009,5(5):148-151.

[8]崔英,楊劍鋒,劉文彬.基于HAZOP和LOPA半定量風險評估方法的研究與應用[J].安全與環境工程,2014,(03):98-102.

[9]曹濤,張華兵,周利劍,等.HAZOP在油氣管道站場風險分析中的應用實踐[J].中國安全生產科學技術,2011,10:129-133.

[10]高艷霞.HAZOP分析在關鍵設備危險識別中的應用[J].現代職業安全,2012 (4):91-93.

[11]趙文芳,姜春明,姜巍巍,等.HAZOP分析核心技術[J].安全、健康和環境,2005,5 (3):1-3.

[12]齊海桃,蔣軍成.HAZOP技術在氨合成塔危險辨識中的應用[J].中國安全生產科學技術,2011,03:104-108.

(責任編輯楊文青)

Electrostatic Hazard Identification of Airport Refueling Process Based on HAZOP

ZHAO Xiao-Gang, GUO Zhan, PENG Yang, ZHAO Ze-lin

(Fuel Supply Engineering Department, Logistical Engineering University of PLA，Chongqing 401331, China)

In order to prevent the electrostatic accidents in airport refueling hazard, hazard and operability study (HAZOP) was introduced into the airport refueling process static risk factors identification. According to the actual situation, we got HAZOP analysis table improved, which not only tincreased the efficiency, but also took advantage of its directivity and comprehensiveness. The aircraft refueling equipment technological process were divided into 8 analysis nodes, including used tanks, pipelines, pumping stations, filters studio, all kinds of valves, bowser, airplane oil tank, sewage tank, fire and static protection according to the airport refueling system equipment and technological process. The identification results of filters studio prove that the condition of the filter element is the key to affect electrostatic safety, which should be focal monitored and maintained. Abnormal fluctuations of parameters such as flow rate, pressure, temperature, oil quality have electrostatic risk and need to set up a corresponding system of monitoring records.The objective and comprehensive electrostatic hazard identification of airport refueling process not only provide basis for prevention of electrostatic accidents and provide a reliable data for quantitative electrostatic safety assessment.

HAZOP; hazard identification; airport refueling; static electricity

2016-05-11

重慶市重點攻關項目(cstc2014yykfB930001)

趙曉剛(1965—)，男，博士，教授，主要從事油料儲運研究；通訊作者 郭湛(1992—)，男，河南輝縣人，碩士研究生，主要從事油氣儲運安全相關技術的研究，，E-mail:981814180@qq.com。

format：ZHAO Xiao-Gang, GUO Zhan, PENG Yang, et al.Electrostatic Hazard Identification of Airport Refueling Process Based on HAZOP[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2016(10):129-134.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.10.020

TE88

A

1674-8425(2016)10-0129-06

引用格式：趙曉剛，郭湛，彭楊，等.基于HAZOP的機場加油過程靜電危險因素辨識[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2016(10):129-134.