淺談人員暴露概率在保護層分析中的應(yīng)用

胡川，孫佳佳，趙振峰

(青島諾誠化學品安全科技有限公司，山東 青島 266000)

保護層分析(LOPA)是一種簡化的半定量風險評估方法，可以有效地幫助人員分析識別危險場景中各個保護層的有效性，并計算場景的事故風險。

近年來，隨著各個危化品企業(yè)對過程安全的重視程度逐步加大，安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估項目的廣泛開展應(yīng)用，LOPA分析也被越來越多地應(yīng)用于過程生命周期的各個階段，如保護層功能分配、安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估、保護層維護、工藝變更、停用等。

本著“以人為本”的要求，在事故后果分析中，人員方面被越來越重視，其中人員暴露概率作為LOPA分析中修正因子的重要部分，對危險場景的風險評估結(jié)果有著重要影響。因此更準確的使用人員暴露概率修正對風險評估的準確性有著重要意義。

1 保護層分析簡介

LOPA分析技術(shù)是使用初始事件頻率、后果嚴重程度和獨立保護層(IPL)失效頻率的數(shù)量級大小來近似表征場景的風險；是建立在危險識別的基礎(chǔ)上，進一步評估事故場景中保護措施的有效性，確保事故場景的風險減少到可接受水平的一種方法。

LOPA分析的典型分析步驟為： 識別后果，篩選場景；選擇一個原因/后果場景；識別場景初始事件，并確定初始事件頻率(次數(shù)/年)；識別IPL，評估每個IPL的需求時的失效概率(PFD)；計算初始事件減緩后的發(fā)生頻率，根據(jù)后果和減緩后的發(fā)生頻率評估場景風險；進行風險決策。LOPA分析步驟如圖1所示。

在進行風險評估時，需要調(diào)整減緩前的后果頻率，以反映人員暴露于危險中的概率、點火概率、發(fā)生爆炸后人員傷害或死亡概率等因素。

人員暴露概率是指泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故發(fā)生時，人員出現(xiàn)在影響區(qū)域內(nèi)的時間比例。要考慮影響區(qū)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的人員，包括所有的操作人員、維護人員、承包商、保衛(wèi)、工程師等。

圖1 LOPA分析步驟示意

2 人員暴露概率與獨立保護層的關(guān)系

在LOPA分析中，識別IPL是其中重要的一個環(huán)節(jié)，采用IPL削減風險時，IPL應(yīng)滿足獨立性、有效性與可審計性。

因此在考慮人員暴露概率時，應(yīng)注意危險場景分析中，人員出現(xiàn)在現(xiàn)場的情況與各IPL的相關(guān)性問題。

IPL包含本質(zhì)安全設(shè)計、基本過程控制系統(tǒng)(BPCS控制、BPCS聯(lián)鎖)、關(guān)鍵報警及人員響應(yīng)、安全儀表功能(SIL1～SIL3)、物理保護(安全閥、爆破片等)、釋放后保護(防火堤、防爆墻等)、應(yīng)急響應(yīng)。

IPL中關(guān)鍵報警及人員響應(yīng)是操作人員或其他工作人員對報警響應(yīng)，或在系統(tǒng)常規(guī)檢查后，采取的防止不良后果的行動。很多企業(yè)的操作習慣中，在操作人員接收到過程變量的儀表報警后，會讓外部操作員到現(xiàn)場進行檢查或確認等工作。如果此時發(fā)生可燃有毒氣體泄漏，極易導致現(xiàn)場人員發(fā)生傷亡事故。

因此在危險場景分析中，當使用了關(guān)鍵報警及人員響應(yīng)作為IPL時，此時人員暴露概率的使用根據(jù)危險場景的不同主要可分為以下三種情況：

1)人員響應(yīng)中不包含操作人員前往現(xiàn)場的動作。該情況下，如果危險場景分析中后果影響區(qū)域在裝置區(qū)域內(nèi)，則可以考慮使用人員暴露概率修正初始風險的發(fā)生頻率。

2)人員響應(yīng)中包含操作人員前往現(xiàn)場的動作，并且操作人員前往區(qū)域為危險場景分析中后果影響區(qū)域。在該情況下，當操作人員接收到關(guān)鍵過程變量的報警信號后前往現(xiàn)場，此時一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸或有毒氣體泄漏的事故時，危險區(qū)域內(nèi)存在人員的概率非常大，從保守角度考慮，此時不宜考慮采用人員暴露概率修正初始風險的發(fā)生頻率。

保護層關(guān)鍵報警及人員響應(yīng)的不同情況將影響危險場景后果人員方面的嚴重性，具體事件樹分析如圖2所示。

圖2 人員響應(yīng)與后果影響故障樹示意

3)人員響應(yīng)中包含操作人員前往現(xiàn)場的動作，但操作人員前往區(qū)域不是危險場景分析中后果影響區(qū)域。如高壓設(shè)備液位空造成高壓氣相竄至下游低壓設(shè)備，當下游低壓設(shè)備在其他裝置區(qū)域或距離較遠的不同單元時，此時操作人員前往的現(xiàn)場區(qū)域不會發(fā)生危險事件。因此該危險場景下，可以考慮使用人員暴露概率修正初始風險的發(fā)生頻率。

3 人員暴露概率與后果場景

根據(jù)人員暴露概率定義，在計算人員暴露概率時考慮影響區(qū)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的人員。

分析危險場景后果時，如影響區(qū)域中可能發(fā)生多人傷亡的事件，可根據(jù)人員情況修正人員暴露概率。

1)如裝置周邊的廠內(nèi)馬路或停車場處于影響范圍區(qū)域，當上下班期間一旦發(fā)生事故可能造成群死群傷的較大或重大事故，而如果在其他時間，影響范圍內(nèi)一般只有裝置區(qū)域內(nèi)1～2個外操或巡檢人員。

該情況下可考慮根據(jù)不同嚴重性后果分開分析計算危險場景。當危險場景分析下多人傷亡事故的剩余風險在可接受區(qū)域以外時，可考慮改變員工的上下班路線或增加防爆墻等措施。當危險場景分析下裝置區(qū)域內(nèi)人員傷亡的剩余風險在可接受區(qū)域以外時，可考慮增加額外的保護層對風險降級。

2)如裝置在運行期間，危險場景分析的后果影響范圍內(nèi)存在定期的檢維修工作時，則在分析中應(yīng)考慮事故發(fā)生在檢維修期間造成多人傷亡的較重大事故后果。

該情況下可根據(jù)檢維修工作的時間比例修正人員暴露概率。當剩余風險在可接受區(qū)域以外時，如無法增加額外的工程措施對風險降級時，可考慮控制同時在影響范圍內(nèi)參與檢維修任務(wù)的人員，以此來降低事故后果的嚴重性等級。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合LOPA分析方法，分別分析修正因子中的人員暴露概率與IPL、后果場景的關(guān)系，并舉例說明不同情況下人員暴露概率的取值條件或取值修正依據(jù)。幫助LOPA分析人員更好地了解與使用該方法，得到更準確的風險分析結(jié)果，更加有針對性的執(zhí)行風險管控活動。