HAZOP安全分析法在化工機械設(shè)備安全評價中的應(yīng)用

摘 要：危險與可操作性（HAZOP）是一種常用的安全分析法，當前已在化工行業(yè)中推廣應(yīng)用。化工機械設(shè)備在實際應(yīng)用時需要考慮其運行的安全性和可操控性，HAZOP安全分析法恰好適用。以往復(fù)壓縮機為對象開展安全評價，首先，分析HAZOP安全分析法在往復(fù)壓縮機安全評價中的應(yīng)用優(yōu)勢；其次，構(gòu)建往復(fù)壓縮機的安全評價指標體系；再次，采取模糊綜合評價法對各指標展開定量分析，確定往復(fù)壓縮機的安全等級，并結(jié)合不同等級制定相應(yīng)的設(shè)備安全措施，確保該設(shè)備能在實際生產(chǎn)運行中安全使用；最后，制定化工機械設(shè)備安全評價工作有效開展的保障措施。

關(guān)鍵詞：HAZOP安全分析法；化工機械設(shè)備；安全評價

化工機械設(shè)備在日常運行過程中可能存在安全風險隱患，為了避免事故發(fā)生，必須采取科學有效的方法對化工機械設(shè)備的運行安全性進行評價。評價內(nèi)容主要包括危險因素識別和分析、危險性評價、可接受風險確定以及安全措施制定。從危險因素識別到安全措施制定，形成了安全評價整體流程，能對化工機械設(shè)備實現(xiàn)全過程安全評價。在此過程中，危險因素識別以及危險性評價可通過定量定性方式完成，可采用模糊綜合評價法開展定量評價，同時將危險與可操作性（Hazard and Operability，HAZOP）安全分析法納入研究中，構(gòu)建完整的化工機械設(shè)備安全評價相關(guān)指標體系，從而對化工機械設(shè)備的安全性作出準確評價。此外，由于化工機械設(shè)備的種類比較多，出于方便的考慮，本研究以往復(fù)壓縮機為對象，利用HAZOP安全分析法結(jié)合模糊綜合評價法對該設(shè)備開展安全評價，從而為該化工機械設(shè)備的安全運行提供支持。

1 " HAZOP安全分析法在化工機械設(shè)備安全評價中的應(yīng)用優(yōu)勢

化工機械設(shè)備有很多種，不同設(shè)備對應(yīng)的安全評價指標存在差異。本研究選擇一種常用的化工機械設(shè)備，即往復(fù)壓縮機，分析其安全評價指標。往復(fù)壓縮機在化工行業(yè)中比較常見，其作用一般是氣體增壓，工作原理如圖1所示。由圖1可知，活塞是該設(shè)備的關(guān)鍵部件，可實現(xiàn)氣體壓縮。在設(shè)備實際運行過程中，電動機驅(qū)動曲柄運動，同時附帶連桿一起運動，并在往復(fù)運動與回轉(zhuǎn)運動之間轉(zhuǎn)變。此外，活塞以及十字頭運動也是以往復(fù)的形式開展的。活塞極限點運動由上至下進行，此時氣缸氣壓非常小，而外界氣壓相對較大，會導(dǎo)致進氣門打開，氣體進入并充滿氣缸后，活塞運動會停止，此時氣缸氣壓比外界氣壓大，進氣門關(guān)閉，同時將氣體排出，直到氣缸氣壓低于外界氣壓，打開進氣門。以這樣的方式往復(fù)吸排氣，氣體會持續(xù)排放、壓縮，從而使往復(fù)壓縮機運作[1]。

往復(fù)壓縮機若要安全運行，必須根據(jù)其結(jié)構(gòu)建立安全評價指標體系。HAZOP安全分析法可在往復(fù)壓縮機投產(chǎn)后的安全評價中發(fā)揮重要作用，全面分析該化工機械設(shè)備出現(xiàn)的安全問題。HAZOP安全分析法在往復(fù)壓縮機安全評價中的應(yīng)用具有突出優(yōu)勢，具體表現(xiàn)為以下3點：首先，HAZOP安全分析法可對往復(fù)壓縮機以及其他化工機械設(shè)備的工藝流程設(shè)計進行全面分析和審查，找出其中的隱性問題，采取必要措施避免這些隱性問題；其次，該方法可以分析一線人員出現(xiàn)的失誤操作，并對其產(chǎn)生的后果展開分析和判斷，同時制定相應(yīng)的解決措施，使設(shè)備運行更加安全、高效；最后，該方法能及時避免操作人員操作失誤或不當、燃燒爆炸以及毒氣泄漏等原因造成的人員傷亡，不僅可以提升化工機械設(shè)備的安全性，還可以提升實用價值。HAZOP安全分析法憑借上述優(yōu)勢可以應(yīng)用于往復(fù)壓縮機一類的化工機械設(shè)備安全評價工作中，確保設(shè)備運行效果。

2 " HAZOP安全分析法下化工機械設(shè)備安全評價指標體系的構(gòu)建

2.1 "體系構(gòu)建思路

化工機械設(shè)備安全評價的方法眾多，HAZOP安全分析法僅為其中一種，可對設(shè)備安全問題進行全方位的審查，還可對已形成但未投用的流程開展安全評價，發(fā)現(xiàn)化工機械設(shè)備投用時存在的危險問題，制定相應(yīng)措施減少損害。往復(fù)壓縮機的安全性與其內(nèi)部各系統(tǒng)的運行存在密切關(guān)系，其內(nèi)部各系統(tǒng)又會受溫度、壓力、壓差、振動等因素影響，造成系統(tǒng)故障，進而直接造成往復(fù)壓縮機運行問題，導(dǎo)致此設(shè)備出現(xiàn)不同程度的隱患。本研究主要利用HAZOP安全分析法構(gòu)建往復(fù)壓縮機安全評價指標體系，從而對該設(shè)備展開安全評價，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，減少設(shè)備運行時對化工企業(yè)生產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。

2.2 "體系構(gòu)建過程

相關(guān)工作人員在判斷往復(fù)壓縮機能否正常運行時，通常會采取多因素判斷法。化工機械設(shè)備不同，則判斷依據(jù)也有差異。往復(fù)壓縮機可以根據(jù)各系統(tǒng)的溫度、壓力、壓差、振動等因素進行判斷[2]。相關(guān)工作人員必須了解這些因素導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障的具體機制，從而在對該設(shè)備進行安全評價時選取有效的因素，第一時間掌握故障因素，進而確定安全評價指標。往復(fù)壓縮機的安全性能評價可以將其劃分為6個內(nèi)部子系統(tǒng)，并確定各子系統(tǒng)中能反映安全性能的參數(shù)，采取科學評價方法分析各參數(shù)指標，最終得出往復(fù)壓縮機安全評價結(jié)果。

3 " 基于模糊綜合分析法的指標定量分析

各種事物和現(xiàn)象均會受各類模糊因素影響，模糊綜合分析法是對各類模糊因素展開分析和評價的一種方法，實質(zhì)上是對事物出現(xiàn)的不良因素展開定量分析和評價，具體實施步驟如下[3]。

3.1 "確定權(quán)重分配集

模糊綜合分析法的權(quán)重分配集表達式為：

（1）

式中：，。委托專門從事化工機械設(shè)備安全研究的專家進行評價，得出各評價指標的權(quán)重值，根據(jù)往復(fù)壓縮機安全評價指標體系，可確定各指標的權(quán)重值分布。

3.2 "構(gòu)建評價集

化工機械設(shè)備的安全評價必須堅持科學合理、適用便捷的原則。以往復(fù)壓縮機的性能特點為依據(jù)，可將該設(shè)備的各項評價指標對應(yīng)的評價標語劃分成優(yōu)、良、中、及格、差5個等級，構(gòu)建的評價集為：

（2）

式中：m=5。

3.3 "構(gòu)建指標的評價矩陣

結(jié)合現(xiàn)有的往復(fù)壓縮機資料信息，同時咨詢相關(guān)專家，假設(shè)子指標Bi的指標數(shù)量為k，可以得出指標的評價矩陣：

（3）

各子指標中均包含若干指標，通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，不同子指標包含的指標數(shù)量存在差異，因此得出的評價矩陣必然存在差異。本研究以B1這一子指標為例，其包含的評價指標共有4個，分別為潤滑油溫度（指標X11）、潤滑油壓力（指標X12）、過濾器兩端壓差（指標X13）以及潤滑油油箱油位（指標X14），根據(jù)評價標語的5個等級打分，可以得出評價矩陣：

（4）

3.4 "計算子指標綜合評價向量

以子指標B1為例，由權(quán)重結(jié)果可知，該子指標的評價矩陣已獲得，并且Wxi={0.200，0.200，0.522，0.078}，則子指標B1的綜合評價向量可通過公式計算得出：

Ti=Wxi·Ri " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（5）

通過這種計算方法，可以依次計算出其余5個子指標的綜合評價向量，本研究的6個子指標綜合評價向量可以組成子指標評價矩陣T，即T=（T1，T2，T3，T4，T5），然后可以計算出模糊綜合評價向量。

3.5 "計算評價總分

通過往復(fù)壓縮機安全評價指標研究的過程可知，可對各級評語設(shè)置權(quán)重值，即Si，其中，i=1、2、3、4、5。設(shè)置這一權(quán)重值的主要原因是個別評語有一定的重要性，但也有一些評語無關(guān)緊要，通過設(shè)置該權(quán)重值可以更準確地判斷往復(fù)壓縮機投產(chǎn)過程中的安全性，還可計算出模糊綜合評價向量的加權(quán)平均值，最終獲得評價結(jié)果。加權(quán)平均值越大，評價指標的綜合表現(xiàn)越好。

3.6 "安全等級劃分及相應(yīng)的安全措施

完成評價總分的計算后，還需要劃分安全等級。安全等級同樣可分為5個等級，即好、較好、中等、較差、差。當安全得分在90分以上時，安全等級可評定為“好”；當安全得分在80～90分時，安全等級可評定為“較好”；當安全得分在60～79分時，安全等級可評定為“中等”；當安全得分在40～59分時，安全等級可評定為“較差”；當安全得分在40分以下時，安全等級則為“差”，如表1所示[4]。不同的安全等級需要采取不同的安全措施。

4 " 提升化工機械設(shè)備安全評價效果的措施

為了提升安全評價工作在化工機械設(shè)備運行中的作用，還需要采取必要的保障措施。

4.1 "重視人才梯隊的培養(yǎng)

化工機械設(shè)備的應(yīng)用需要一個完整的人才梯隊。首先，需要培養(yǎng)具有安全意識的操作人員。目前，雖然自動化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于化工機械設(shè)備中，但基本操作仍需要人工完成。因此，操作人員是與化工機械設(shè)備聯(lián)系最緊密的人。操作人員必須了解化工機械設(shè)備的正常運行狀態(tài)、異常運行狀態(tài)的表現(xiàn)，一旦出現(xiàn)運行異常，說明化工機械設(shè)備很有可能已經(jīng)出現(xiàn)故障，在不知道如何維修的情況下，必須第一時間通知檢修人員前來現(xiàn)場檢修，確保化工機械設(shè)備的正常使用。化工企業(yè)應(yīng)該定期邀請化工機械設(shè)備廠商技術(shù)人員開展培訓，使操作人員能全面掌握化工機械設(shè)備的使用方法和故障表現(xiàn)等內(nèi)容，出現(xiàn)問題時第一時間采取應(yīng)對措施[5]。其次，需要培養(yǎng)技術(shù)高超的化工機械設(shè)備維修維護人員，這類人員必須具備處理化工機械設(shè)備各類故障問題的能力，同時要掌握化工機械設(shè)備監(jiān)測技術(shù)，確保化工機械設(shè)備能正常使用。最后，應(yīng)該加強現(xiàn)場管理人員的安全監(jiān)管意識。在對現(xiàn)場進行管理時，管理人員必須監(jiān)管機械設(shè)備的運行情況，一旦出現(xiàn)險情，必須及時召集專業(yè)人士處理，同時要掌握上述安全評價方法，定期開展化工機械設(shè)備的安全評價工作，從而了解化工機械設(shè)備的運行狀態(tài)。

4.2 "重視先進技術(shù)和方法的應(yīng)用

化工機械設(shè)備安全評價人員必須不斷總結(jié)化工機械設(shè)備的故障規(guī)律，將該規(guī)律作為化工機械設(shè)備安全評價的重要參考，還要借助大數(shù)據(jù)技術(shù)收集和整理相關(guān)化工機械設(shè)備故障信息，將整理好的資料作為化工機械設(shè)備安全評價的依據(jù)，確保安全評價工作順利開展。同時，化工企業(yè)還要持續(xù)完善信息處理系統(tǒng)，利用信息處理系統(tǒng)提升化工機械設(shè)備安全評價的效率，準確分析化工機械設(shè)備出現(xiàn)的故障。例如，化工機械設(shè)備安全評價人員在對設(shè)備故障進行分析評價時，可以利用傳感器、監(jiān)控設(shè)備等裝置對可能出現(xiàn)故障的子系統(tǒng)進行監(jiān)測，并通過這些裝置獲取設(shè)備故障的數(shù)據(jù)信息，判斷設(shè)備存在的安全問題，從而對化工機械設(shè)備作出準確的安全評價，確保化工機械設(shè)備運行的安全性。此外，掌握有效的安全評價方法也非常重要，本研究采用的HAZOP安全分析法能全面反映化工機械設(shè)備各系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，使所有可能導(dǎo)致故障的因素形成評價指標并納入安全評價指標體系中，通過科學分析方法實現(xiàn)化工機械設(shè)備安全評價。

5 " 結(jié)語

化工機械設(shè)備投用后通常會面臨比較惡劣的運行環(huán)境，并且工作強度非常大，容易出現(xiàn)各種各樣的安全問題，采用HAZOP安全分析法可全面構(gòu)建化工機械設(shè)備安全評價指標體系，了解化工機械設(shè)備的運行狀態(tài)以及安全性，為化工機械設(shè)備的正常運行提供支持。

[參考文獻]

[1]張景鋼，王清焱，趙淑楓.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的HAZOP-LOPA煤礦安全風險評價方法應(yīng)用研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2022（1）：114-120.

[2]張文隆，馬新東，劉永峰.HAZOP分析法在敏感地區(qū)體積酸壓過程風險評價中的應(yīng)用[J].天津化工，2022（5）：81-84.

[3]孫倩.HAZOP分析方法在碳酸乙烯酯生產(chǎn)裝置上的應(yīng)用[J].化工安全與環(huán)境，2022（37）：2-7.

[4]宮薇薇，孫兆青，褚彬彬.反應(yīng)風險研究在精細化工HAZOP分析中的應(yīng)用[J].世界農(nóng)藥，2022（9）：24-31.

[5]商航.安全評價在化工企業(yè)中的應(yīng)用分析[J].化工管理，2022（8）：93-95，98.