FMEA在液氯儲罐安全風險分析中的應用

陳全

摘要： 為提高化工企業安全風險管理水平，以某化工企業的液氯儲儲罐為例，采用故障類型與影響分析（FMEA）的安全風險評價方法，首先將液氯儲罐設備劃分成不同功能部分及其所含部件，然后針對不同部件依次分析其可能產生的故障，故障可能帶來的風險，可能導致故障的原因，以及相應的控制措施，形成設備危險源辨識及風險評價信息表。最后根據危險源辨識的結果提出一系列意見建議，其中包括制定相關隱患排查標準，制作培訓課程、考試題庫，開發信息化系統。

Abstract： To increase the safety risk management level of chemical companies， the safety risk assessment method of failure mode and effect analysis are used for the example of liquid chlorine tank in a chemical enterprise. First，the liquid chlorine tank is divided into different functional parts and whose contained parts. Then， the different parts are analyzed about the possible faults， the possible risks caused by the faults， the causes of the failures， and the corresponding control measures， forming the equipment hazard identification and risk assessment table. Finally， according to the results of hazard identification， a series of suggestions are put forward， including the development of relevant hazard investigation standards， production of training courses， examination questions， and development of information systems.

關鍵詞： 化工;危險源辨識;風險分析;故障模式與影響分析

Key words： chemical industry;hazard identification;risk analysis;failure mode and effect analysis（FMEA）

中圖分類號：TE88 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0072-05

0 引言

一直以來，化工行業都在國家建設和社會發展中扮演著十分重要的角色，是國民經濟的重要組成部分，而化工企業的安全管理工作則顯得尤為重要。這是因為化工企業在生產或加工過程中所使用的材料大多是易燃易爆或有毒有害物質，且其生產環境也是多高溫、高壓或腐蝕等嚴酷條件，工藝技術往往比較復雜，危險因素較多，因此任何一種設備隱患或人員疏忽或其他不安全行為都可能導致安全事故。因此對危險化學品生產企業進行危險源辨識是保證企業長周期穩定生產的有效手段，也是企業實現事故預防的最有效方法。[1]本論文就內蒙古億利化學工業有限公司液氯合成車間中的主要設備——液氯儲罐這一設備進行重大危險源危險源辨識工作。

內蒙古億利化學工業有限公司成立于2004年，是由億利資源集團、華誼集團（上海氯堿）和神華集團共同出資組建。目前主要產品有PVC樹脂、燒堿、液氯、鹽酸等。公司采用國際先進的技術和設備，主要裝置有燒堿裝置、乙炔裝置、氯乙烯裝置、聚氯乙烯裝置及公用工程等五大裝置。我們本次研究分析的液氯儲罐重大危險源即來自燒堿裝置。一次鹽水精制通過電解槽電解產生氯氣，氯氣通過一系列工藝措施壓縮冷卻后進入液氯儲罐進行暫時儲存以備進一步生產加工或直接出售。由于氯氣是有毒有害氣體，儲存液氯設備作為儲存液氯的容器，該設備的安全運行起著十分重要的作用，故針對液氯儲罐設備采取適當的辨識方法進行系統危險源辨識，達到風險管控的目標是不可缺少的。

識別生產經營活動中存在的危險、有害因素應依據風險評價準則，選定合適的評價方法，全面系統的對分析對象的設備設施、工藝流程、操作程序、作業活動、場所環境進行危險、有害因素識別和風險評價。目前化工行業常用的辨識方法有如：工作危害分析（JHA）;安全檢查表分析（SCL）;預先危險性分析（PHA）;危險與可操作性分析（HAZOP）;失效模式與影響分析（FMEA）;故障樹分析（FTA）;事件樹分析（ETA）;作業條件危險性分析（LEC）等方法。根據此次分析的范圍和對象，即以化工企業中的某一重大危險源單元內的設備為研究對象，研究其可能存在的安全隱患和對策措施，故采用故障類型與影響分析的評價方法。

1 理論依據

1.1 安全風險原理

風險管理就是在識別，評價及分析風險的基礎上，運用科學的管理技術及手段對工程項目可能發生的風險進行一定的預防及處理[2]，盡可能的控制風險，使其向有利條件轉化，并能在風險發生后及時采取主動的補救措施。

風險管理科學提出的風險管理的基本過程包括：

風險識別：發現、認識、描述風險的過程，包括識別系統中風險源、事件，以及它們的起因和潛在后果;

風險分析：理解風險的性質和確定風險程度的過程;

風險評定：將風險分析的結果與風險準則進行比較，以確定風險和（或）其量是否可接受或可容許;endprint

風險處理：修正風險的過程。風險分析和風險評定的整個過程又可稱之為風險評價。

1.2 FMEA的基本原理

故障類型和影響分析（FMEA）是一種風險識別的方法，采用系統分割的方法，將系統根據實際情況分成不同的功能部分或根據需要進一步分為子功能部分，各功能部分具體細化至不同的部件，然后逐個分析不同部件的可能出現的所有故障、故障可能對系統安全運行造成的影響、可能導致故障的原因;最后根據評價結果采取相應的風險削減措施。[3-5]

1.3 FMEA的分析流程

FMEA的分析過程是一個自下而上的分析過程，分析過程需要不斷提問，不斷思考，從而能夠得到大量詳細的數據，例如其故障類型、導致故障的原因，故障帶來的影響等都會越發細化而準確。分析思路如圖1所示。

2 液氯儲罐FMEA分析

億利化學燒堿分廠在地上橢圓臥置著5個液氯儲罐，其中兩個在用，兩個備用，一個應急罐;每一個的外形尺寸為2800×13934mm，容積為81.4m3;設計壓力為1.62MPa，設計溫度：50℃，頂部最高工作壓力：0.9MPa;操作溫度：35℃;保溫層材料是厚度為80mm的聚氨酯。每一個液氯儲罐都配置全啟式安全閥一個，整定壓力：1.3MPa;超壓：10%，排放壓力：1.43MPa;密封試驗壓力：1.18MPa;泄放溫度：50℃。

2.1 分析前準備

2.1.1 成立辨識小組

該分析小組成員包括項目組負責重大危險源辨識的安全方面的專家和燒堿分廠安全技術員以及負責液氯儲罐罐區的車間班組班長和及其他一線操作人員等。

2.1.2 確定分析對象及范圍

項目組與企業安環部管理人員，燒堿分廠安全員，儀表部門主任、液氯冷凍車間班組組長進行商議和計算，確定重大危險源的范圍，確定處于重大危險源單元范圍內在用的設備，最終確定本次危險源辨識范圍為液氯儲罐罐區，使用FMEA方法分析的設備即為液氯儲罐。

2.1.3 資料收集

根據即將進行分析的設備和即將分析使用的方法和涉及方面，需要的資料主要包括：設備設施的出廠使用說明、質量合格證、設備驗收報告、設備設施的各項管理制度、“安全精細化管理制度、各項安全技術措施、各個工種的操作規程、設備檢修報告”保護試驗報告、歷年事故案例報告、隱患排查記錄、安全檢查表等。

其中可以作為評價準則或相關參考的有：有關安全生產法律、法規;設計規范、技術標準;企業的安全管理標準、技術標準;企業的安全生產方針和目標等。

2.1.4 小組培訓

項目組負責危險源辨識的分析人員對小組其他成員進行分析培訓，其中包括講解分析方法的培訓，確定各成員的指責范圍以及其能提供的分析內容支持。

2.2 分析與記錄

2.2.1 設備功能部分及部件的劃分

危險源辨識首先要進行功能部分劃分，億利化學現有五個相同液氯儲罐，則其中一個儲罐進行進行故障類型及影響分析。根據評價法的劃分原則，將液氯儲罐劃分成如表1的功能部分及部件。

2.2.2 故障及風險的描述

故障：即部件喪失預期功能的相關狀態。在分析設備部件故障時，首先要分析部件在設備使用運行中的預期功能，然后分析可能使其失去功能的各種狀態。

安全風險：故障可能導致生產系統的事故。把可能導致事故的因果連鎖事件描述出來。

2.2.3 危險源/危險因素的描述

危險源/危險因素就是把可能導致故障的因素都描述出來。由于FMEA 開始于產品設計和制造過程開發活動之前，并指導貫穿實施于整個產品周期。因此考慮危險源應從以下幾個方面考慮，盡量做到全面具體量化。

①技術缺陷原因因素分析（設計/選型問題）;

②質量問題原因因素分析（自制設備/采購設備質量驗收問題）;

③安裝缺陷原因因素分析（安裝質量驗收問題）;

④磨損原因因素分析;

⑤損壞原因因素分析;

⑥劣化、老化等原因因素分析（包括壽命到期未更換問題）。

2.2.4 現有控制措施

針對前面識別出來的每一個危險因素，考慮目前是否有相應的控制措施，考慮時也從以下幾個方面考慮：

①自制設備的設計、制造管理（質量評審、驗收標準）;

②采購設備管理（質量驗收標準）;

③租賃設備管理（質量驗收標準）;

④設備的驗收、安裝調試管理（包括相關技術標準）;

⑤設備使用/運行管理（包括相關技術標準）;

⑥設備檢查（包括相關技術標準）/狀態監測管理;

⑦設備維護、潤滑和維修管理（包括相關技術標準）;

⑧設備的改造與更新管理（包括相關技術標準）。

2.3 FMEA方法危險源辨識分析結果

根據上文的所有提示信息，通過在作業現場與相關分析人員的共同分析及探討，得出最終的風險分析辨識結果。表2是液氯儲罐上安全閥這一部件的辨識結果。endprint

3 現有控制措施建議

基于危險源辨識結果，根據識別出的危險源、危險因素以及相應的控制措施可以采取一系列切實可靠的措施來實現風險控制。

3.1 建立完善全面隱患排查標準

企業缺乏完善的隱患排查管理制度，主要依靠工人經驗和簡單的安全檢查表格進行隱患排查，檢查人員沒有隱患排查清單和標準，檢查結果因人而異，且并不能做到全面，因此需要制定完善全面系統的隱患排查清單及隱患排查標準。隱患排查單上應體現檢查項目、檢查標準、檢查頻次等，見表3。使不同崗位的工作人員熟悉工作崗位和作業環境中存在的危險、有害因素，掌握、落實應采取的控制措施。

3.2 建立針對性培訓課程及考試內容

企業目前有的培訓和考試內容不夠具體和細化，應將危險源辨識的結果及所采取的控制措施對從業人員進行宣傳、培訓，并進行考試加強宣傳，使危險源辨識的內容深入人心，對各自崗位上的風險能夠更加熟悉。對此，我們針對液氯儲罐設備這一危險源辨識的結果制作了相關培訓課程和考試題庫，其中培訓課程要盡量做到圖表文字相結合，便于工人理解和吸收;考試題庫題型多樣，便于達到更好的培訓效果。分別如圖2和表4。

3.3 開發信息化系統，建立政府監管平臺

為方便政府監管以及企業自助，還可以利用信息化手段，開展設備設施安全風險管控培訓和考試;傳輸制度、規程信息;建立安全隱患排查治理、應急管理信息系統。開發的信息化系統見圖3。

4 結語

想實現企業安全風險管控的前提就是要對企業生產系統的各個環節進行系統的危險源辨識，其中故障類型和影響分析法是系統安全分析的一種重要方法，也是設備安全管理的一項有效手段。[6]通過結合企業具體實例，使用FMEA方法對液氯儲罐設備進行了全面系統的分析，得出了53條故障及風險，制定了248條不同層級的隱患排查項目及標準。對于使用安全系統評價方法來改進企業安全風險管理模式提供了新的有益的思路。同時為相關生產環節的崗位工人能夠更加清晰全面的了解自己崗位的風險和防控措施提供了有力依據，加強培訓方面也給出了更多更切實可行的建議，有效提高了工人安全意識和安全能力，從源頭上減少或避免了事故的發生。

參考文獻：

[1]陳義灶.危險化學品生產企業危險源辨識方法分析[J].中國石油和化工標準與質量，2012，33（12）：34.

[2]喻洪巖. 我國建筑工程項目風險管理模式分析探討[J].門窗，2014（12）：403.

[3]張悅，石超，方來華.基于FMEA和HAZOP的綜合分析方法及應用研究[J].中國安全生產科學技術，2011，7（07）：146-150.

[4]龐奇志，李艷芳，雷芳，魯順清.制氧企業安全現狀評價技術方法探討[J].中國安全生產科學技術，2007（02）：114-117.

[5]趙俊茹.石化企業重大危險設備模糊概率風險評價方法研究[D].大慶石油學院，2006.

[6]郭建平.故障類型和影響分析法在設備安全管理中的應用[J].設備管理與維修，2016（07）：27-29.endprint