大型原油儲備庫完整性管理方法及應用*

王 十，白 健，邢 述

(1.中國特種設備檢測研究院，北京 100029；2.天津中航億達科技有限公司，天津 300450)

近年來，隨著石油需求的穩步增長及石油戰略地位的不斷加強，儲罐呈大型化、集中化趨勢發展。國內大型原油儲罐建設已進入高速增長期，但由于儲存介質的易燃性、易爆性和儲罐的集中化以及單罐容積的大幅增加，儲罐的安全問題令人擔憂，傳統的安全生產管理模式面臨挑戰[1]。

完整性管理作為一種全新的管理模式，是在眾多油氣管道事故后應運而生的，并伴隨著檢測技術的發展，在一些大型油氣公司和研究機構實踐后迅速推廣，但目前儲罐的完整性管理仍處于應用初期[2]。該文基于完整性管理的理念，結合標準GB/T 37327—2019《常壓儲罐完整性管理》，闡述完整性管理在當前原油儲備庫管理中的應用，構建系統化和程序化的完整性管理體系。

1 完整性管理的概念

完整性管理的概念來源于美國職業安全與健康管理局(OHSA)1992年頒布的《高度危險性化工過程安全管理辦法》，之后應用于設備的一系列風險評估和完整性管理標準得以制定，這些理念和方法在油氣開發、儲運及煉化等行業得到了廣泛認同。

完整性管理是指為使設備保持其完整性而進行的系統的管理活動，具體來說就是借助于科學的風險評估方法和先進的完整性檢測技術，采取各種措施降低風險，不斷地識別和消除各種風險因素，將風險控制在合理、可接受的范圍內，最終達到持續改進，減少和預防事故，實現設備安全、可靠、經濟運行的目的[3]。

2 完整性管理方法

基于風險的理念是完整性管理的核心，針對原油儲備庫的常壓儲罐及其附屬的動設備、靜設備、電氣設備、儀表設備等各類設備設施，需要選取不同的技術方案開展分析評估，通過加強完整性管理來提高原油儲備庫的本質安全水平。參照國內外原油儲備庫的風險管理經驗與風險評估技術，結合大型原油儲備庫的運行與管理模式，提出一種基于風險的完整性管理方法，如圖1所示。

2.1 蝴蝶結(Bowtie)分析

通過收集資料、識別危險源、選取頂上事件、分析威脅和后果建立大型原油儲備庫的蝴蝶結(Bowtie)模型， 再以Bowtie模型為基礎，識別出事故主要發展路徑，即各頂上事件之間的主要演化途徑，從而識別出與之密切相關的活動及設備設施，即關鍵活動和設備設施；為保障Bowtie模型中的各屏障能夠有效運行，起到保護作用，需要對各屏障的責任崗位進行識別，從而確定關鍵崗位[4]。

圖1 基于風險的完整性管理方法

2.2 關鍵設備設施的完整性分析

針對識別出的關鍵動設備(泵)開展RCM分析，識別動設備的失效模式及其風險，并有針對性地制定維修策略，保證動設備安全運行，減少維修費用，最后提交關鍵設備的風險控制策略和相應的維護策略。

針對識別出的關鍵靜設備(儲罐)開展RBI分析，識別常壓儲罐的損傷模式，并對其進行定性或定量評估，根據風險評估結果制定基于風險的檢驗策略，優化檢驗檢測方案[5]。

針對識別出的關鍵電氣設備開展FMEA分析，識別系統中發生故障的位置和原因，確定不同故障模式的影響程度，從而識別系統中最需要改進的環節，并采取相應的改進措施。

針對原油儲備庫的安全儀表系統(SIS)應用SIL分析，評估其安全儀表功能達到的安全性等級和可靠性水平，將風險控制在可接受范圍內。

2.3 關鍵活動的分析

針對原油儲備庫的工藝流程開展HAZOP分析，識別操作偏差及其不利后果；評估工藝系統設計的安全性與可操作性，防止或減小危害后果。

針對原油儲備庫的關鍵活動(收付油、倒罐等)開展可操作性分析，識別關鍵活動在執行過程中可能產生的潛在風險及操作偏差，為優化關鍵活動的操作規程提供支持。收付油可操作性分析見表1。

表1 收付油可操作性分析

2.4 關鍵崗位的工作梳理

針對識別出的關鍵崗位，結合已識別出的風險及采取的控制措施，梳理每個關鍵崗位的標準工作流程，工作流程梳理見圖2。

圖2 崗位標準工作流程

3 完整性管理方法應用

某原油儲備庫建設規模為100×104m3，其中10×104m3雙盤式外浮頂儲罐10座。通過查閱原油儲備庫歷史事故資料，并結合其實際情況，開展危險源識別，最終選取21個頂上事件，見表2。

表2 某原油儲備庫頂上事件

利用荷蘭某公司的Bowtie XP軟件，對21個頂上事件開展威脅、后果、屏障及屏障失效因素的分析，共識別威脅127個、主動性屏障337個、被動性屏障126個。其中儲罐起火的Bowtie分析見圖3。

通過對該原油儲備庫開展Bowtie分析，識別出事故主要發展路徑，即各頂上事件之間的主要演化途徑，從而識別出與之密切相關的活動，經識別其關鍵活動共有5個，見表3。

對關鍵活動可能導致的傷害或事故(包括財產損失、人員傷害、環境污染以及生產損失等)進行識別和可操作性分析，共發現問題136項，并提出了相應的建議，降低或消除了潛在的可操作性風險。通過對關鍵活動進行可操作性分析，對作業步驟進行風險辨識分析，以提高操作人員辨識風險的能力，同時確定合理的操作要領，制定更加合理可行的操作規程，提高關鍵活動操作規程的質量，強化關鍵活動的操作規程有效執行，以便降低操作失誤的風險。

圖3 儲罐起火Bowtie分析

表3 原油儲備庫關鍵活動

為保障Bowtie模型中的各屏障能夠有效運行，起到保護作用，需要對各屏障的責任崗位進行識別，從而確定關鍵崗位，做好原油儲備庫事故防范工作，表4為原油儲備庫的關鍵崗位統計。

表4 原油儲備庫的關鍵崗位統計

在表4中，采用不同顏色填充屏障方框，每一種顏色對應一個崗位，表示該崗位對此屏障負責。對事故主要發展路徑上各色塊的出現次數進行統計，出現次數較高的色塊對應的崗位應識別為該原油儲備庫的關鍵崗位。

分析關鍵崗位在關鍵活動中的責任屏障，并結合原油儲備庫管理手冊、操作規程、崗位工作手冊和風險告知清單等資料，梳理出每個關鍵崗位的標準工作流程。

通過設備的完整性分析，共識別出關鍵動設備65臺，包括循環泵、喂油泵、外輸泵、消防泵、柴油機、攪拌器等，再針對這65臺關鍵動設備開展詳細的RCM分析，識別出高風險設備7臺，中高風險設備40臺，中風險設備6臺，低風險設備12臺。以其中1臺高風險設備循環泵為例進行分析，共識別出7種失效模式，包括循環泵不按指令啟動、振動過大、流量或揚程過小、嚴重損壞、介質外漏、聲音異常和誤停機，其中循環泵不按指令啟動為高風險失效模式，分析認為其失效原因主要包括電機軸承損壞、聯軸器零部件損壞、轉動部件卡死、自保聯鎖啟動、電機啟動信號故障和電機缺相等。針對上述關鍵動設備的失效模式及風險，分別提出了相應的維修建議。

4 結 語

基于完整性管理的理念，通過Bowtie分析全面識別大型原油儲備庫可能存在的風險及控制風險的屏障，并識別出相應的關鍵崗位、設備和活動，針對這些關鍵點開展RCM分析、RBI分析、FMEA分析、SIL分析和HAZOP分析等，通過管理優化和技術提升，可有效管控風險，提高效率，降低成本，實現管理目標。

大型原油儲備庫完整性管理方法應用只是完整性管理的一部分。完整性管理主要有兩個特點：一個是全生命周期的管理，另一個是基于風險的管理。為了更好地開展原油儲備庫的完整性管理，還需要從以下幾個方面開展相應工作：第一，開展原油儲備庫完整性管理調研，摸清完整性管理現狀和不足；第二，基于調研情況，明確原油儲備庫完整性管理的內容、要求和流程；第三，基于風險的管理以及全生命周期的管理，開展原油儲備庫的完整性管理，構建完整性管理評價模型，最終提高其安全性、可靠性與經濟性。