輸油站場(chǎng)HAZOP分析原理與應(yīng)用研究

馬國(guó)立

摘? ? ? 要： HAZOP（Hazard and Operability Analysis，危險(xiǎn)與可操作性分析）在20世紀(jì)70年代由ICI公司提出，將其用于對(duì)站場(chǎng)的設(shè)備和操作流程及已有的方案進(jìn)行全面分析，或用來(lái)擬定新的工作方案，由于其全面性及客觀性，如今在各類生產(chǎn)工藝過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。在可操作性問(wèn)題上，它提供了檢查問(wèn)題及解決問(wèn)題的全面系統(tǒng)的方法，并且可以在檢查可操作性的問(wèn)題過(guò)程中判斷工藝流程和工藝設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，它的原理是在由各專業(yè)人員組成分析組，在研討會(huì)上分析工藝圖紙和操作流程，按規(guī)定系統(tǒng)全面的分析各個(gè)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，討論其偏差可能帶來(lái)的危害及解決辦法。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，可以系統(tǒng)有序的列出成品油站場(chǎng)的潛在危害并對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，站場(chǎng)運(yùn)營(yíng)公司根據(jù)該報(bào)告中的建議措施對(duì)站場(chǎng)中存在的高風(fēng)險(xiǎn)偏差進(jìn)行了控制，有效地減小了站場(chǎng)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)生災(zāi)害的可能性;在對(duì)事故后果進(jìn)行量化過(guò)程中，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法提高完善分析結(jié)果，同時(shí)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣，提高了HAZOP分析的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

關(guān)? 鍵? 詞：HAZOP分析;偏差;模糊綜合評(píng)價(jià)法;量化

中圖分類號(hào)：X913.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ?文章編號(hào)： 1671-0460（2019）09-2071-05

Abstract： The HAZOP （Hazard and Operability Analysis） method was proposed by ICI in the early 1970s，and it is now widely used in comprehensive analysis of equipments and operating procedures or developing a new work programme. It is also valuable for checking and solving operability issues， and identifying potential hazards in the process unit. Its essence is to analyze process drawings and operating procedures through a series of meetings. The analysis team consisting of various professionals can systematically study each analysis node in a prescribed manner and analyze the hazards and operability problems that may be caused by the deviation. Using this technology， the hazard identification and risk assessment of a certain oil product station was carried out. The station operation company controlled the high risk deviation existing in the station according to the recommended measures in the report， which effectively reduced the risk of station operation and the possibility of disasters. Meanwhile， the fuzzy comprehensive evaluation method combined with the risk evaluation matrix was used to quantify the accident consequences， which improved the accuracy and authenticity of HAZOP analysis.

Key words： HAZOP analysis; Deviation; Fuzzy comprehensive evaluation method; Quantification

HAZOP分析方法是20世紀(jì)70年代由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司提出來(lái)的一套危害分析方法，它以引導(dǎo)詞為主體，對(duì)檢查工藝流程的安全性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有重要作用[1]。HAZOP分析主要是由工廠各類專業(yè)人員組成分析團(tuán)隊(duì)，由一系列系統(tǒng)的會(huì)議詳細(xì)探討系統(tǒng)的過(guò)程和操作規(guī)范，分析流程中出現(xiàn)的偏差以及這些偏差的安全性，是否會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)后果，它列舉出引起偏差的原因、偏差產(chǎn)生的潛在后果、以及適用于這些偏差和后果的安全預(yù)防措施，當(dāng)分析組得出這些偏差的安全性結(jié)論后，對(duì)不完善的地方提出相應(yīng)的改進(jìn)辦法[2]。

HAZOP的主體是“引導(dǎo)詞分析”，即仔細(xì)尋找工藝過(guò)程中與設(shè)計(jì)意圖的偏差[3]。為了便于結(jié)果的分析和討論，分析人員通常先可以將系統(tǒng)劃分，逐個(gè)標(biāo)記，得到為多個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)意圖。所選節(jié)點(diǎn)的大小取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度和危險(xiǎn)的嚴(yán)重程度[4]。因?yàn)橛卸喾N組合可以實(shí)現(xiàn)分析目標(biāo)，故在某種程度上來(lái)看，分析要素的選擇是由主觀決定的[5]。此外，元素的選擇還可以取決于特定的應(yīng)用。元件可以是程序中的離散步驟或階段，或控制系統(tǒng)中的單個(gè)信號(hào)和設(shè)備組件，也可以是工藝或電子系統(tǒng)中的設(shè)備或零件等[6]。

本文采用HAZOP分析方法對(duì)某輸油站場(chǎng)進(jìn)行了危害識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，重點(diǎn)分析了站場(chǎng)中罐區(qū)外輸流程、收球流程、發(fā)球流程和計(jì)量流程，總結(jié)出了上述流程中可能存在偏差的原因、后果及其對(duì)應(yīng)的高、中、低風(fēng)險(xiǎn)值，預(yù)計(jì)可減少站內(nèi)運(yùn)行期間發(fā)生危險(xiǎn)災(zāi)害的可能性，確保站場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，將模糊綜合評(píng)價(jià)方法與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣相結(jié)合，量化事故后果，并采用專家打分法實(shí)現(xiàn)量化，最終將HAZOP報(bào)告從定性報(bào)告改進(jìn)為定量報(bào)告，提高了HAZOP分析的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

（3）其雙向推理機(jī)制雖然可以找出所有系統(tǒng)危險(xiǎn)傳播路徑，但并非每條都會(huì)真實(shí)發(fā)生，這會(huì)產(chǎn)生龐大的HAZOP分析結(jié)果，較難制定合適的安全措施與預(yù)警方案。

模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)估過(guò)程是：評(píng)估對(duì)象是一個(gè)集合體，它由許多單一因素的評(píng)價(jià)值的權(quán)重分配計(jì)算得來(lái)。首先根據(jù)他們的評(píng)估等級(jí)求出逐級(jí)的隸屬程度，在按加權(quán)法計(jì)算目標(biāo)值的模糊矩陣后，得到目標(biāo)的模糊集合的定量解[18]。

評(píng)價(jià)步驟：

（1）確定因素集U={u1，u2，…，un}

（2）確定評(píng)判集V={v1，v2，…，vm}

（3）確定模糊關(guān)系矩陣R=（rij）n×m

（4）評(píng)判因素權(quán)向量的確定A=（a1，a2，…，an），A是權(quán)向量，在因素模糊集合U中，A的含義為各元素與評(píng)價(jià)目標(biāo)之間的隸屬關(guān)系，其權(quán)重值由各元素的評(píng)估等級(jí)分配;

（5）應(yīng)用合成算法，將權(quán)向量A與模糊關(guān)系矩陣R合成得到B=（b1，b2，…，bn）;

（6）對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B進(jìn)行處理分析（按加權(quán)平均原則處理）。

構(gòu)造出判斷矩陣后，還需檢驗(yàn)其是否是一致性矩陣。因?yàn)閷?shí)際工程的復(fù)雜性和工作人員認(rèn)識(shí)上的誤差，可能會(huì)導(dǎo)致與一致性的偏離過(guò)大，使判斷結(jié)果出錯(cuò)。檢驗(yàn)公式為：

為提高判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文參照廖思超[19]選取專家的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建立分析團(tuán)隊(duì)。采用AHP層次分析法進(jìn)行估計(jì)，來(lái)確定專家權(quán)重。各專家的特點(diǎn)如表4-5。

為根據(jù)各專家的分析能力確定其不同的權(quán)重，建立判斷矩陣（本文不一一列出， 詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[19]表3.11-3.15），經(jīng)分析得到專家影響權(quán)重的層次總排序見(jiàn)表3-3。結(jié)果表明，專家1的總權(quán)重最大，專家4的總權(quán)重最小。

利用模糊綜合評(píng)價(jià)法結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)矩陣對(duì)事故后果進(jìn)行量化，并采用專家打分法實(shí)現(xiàn)量化，最終將定性的HAZOP報(bào)告改進(jìn)成定量的HAZOP報(bào)告，提高了HAZOP分析的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，當(dāng)系統(tǒng)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)偏差時(shí)，也能增強(qiáng)其安全決策的合理性。

4? 結(jié) 論

經(jīng)實(shí)踐可得，輸油氣站場(chǎng)以及化工流程的工藝安全分析均可用HAZOP方法分析，一方面顯著提高站場(chǎng)工作人員的操作水平，另一方面可以分析出工藝裝置中潛在風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)危險(xiǎn)性判斷潛在后果及其對(duì)系統(tǒng)可能造成的危害，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過(guò)HAZOP分析，能明確裝置的工藝及設(shè)備中存在的危險(xiǎn)及采取的相應(yīng)的安全措施。由此可見(jiàn)，HAZOP分析是工藝過(guò)程中安全保障的有效方法，并已在世界范圍內(nèi)得到了認(rèn)可。

本文以某成品油輸油站場(chǎng)為例，列舉了其中油品經(jīng)泵加壓外輸這一節(jié)點(diǎn)的分析記錄報(bào)告，表明了通過(guò)HAZOP分析過(guò)程，研究總結(jié)其所有偏差的原因后果及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值，可以使站場(chǎng)工作人員對(duì)操作設(shè)備有更清晰的認(rèn)知，減少日后工作中可能出現(xiàn)的因工作人員操作問(wèn)題導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，更深刻認(rèn)識(shí)節(jié)點(diǎn)的各個(gè)偏差導(dǎo)致的后果，對(duì)及時(shí)采取安全措施，確保站內(nèi)裝置的平穩(wěn)高效的運(yùn)行。

最后針對(duì)傳統(tǒng)HAZOP分析報(bào)告只能定性描述偏差的問(wèn)題，通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法，量化了HAZOP分析事故后果，將HAZOP報(bào)告改進(jìn)成定量報(bào)告，增進(jìn)了HAZOP分析結(jié)果的精準(zhǔn)性和說(shuō)服力，同時(shí)增強(qiáng)了決策的合理性。

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