HAZOP安全分析法在化工機械設備安全評價中的應用

摘 要：危險與可操作性（HAZOP）是一種常用的安全分析法，當前已在化工行業中推廣應用。化工機械設備在實際應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安全分析法在往復壓縮機安全評價中的應用優勢；其次，構建往復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，確定往復壓縮機的安全等級，并結合不同等級制定相應的設備安全措施，確保該設備能在實際生產運行中安全使用；最后，制定化工機械設備安全評價工作有效開展的保障措施。

關鍵詞：HAZOP安全分析法；化工機械設備；安全評價

化工機械設備在日常運行過程中可能存在安全風險隱患，為了避免事故發生，必須采取科學有效的方法對化工機械設備的運行安全性進行評價。評價內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，能對化工機械設備實現全過程安全評價。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，構建完整的化工機械設備安全評價相關指標體系，從而對化工機械設備的安全性作出準確評價。此外，由于化工機械設備的種類比較多，出于方便的考慮，本研究以往復壓縮機為對象，利用HAZOP安全分析法結合模糊綜合評價法對該設備開展安全評價，從而為該化工機械設備的安全運行提供支持。

1 " HAZOP安全分析法在化工機械設備安全評價中的應用優勢

化工機械設備有很多種，不同設備對應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備，即往復壓縮機，分析其安全評價指標。往復壓縮機在化工行業中比較常見，其作用一般是氣體增壓，工作原理如圖1所示。由圖1可知，活塞是該設備的關鍵部件，可實現氣體壓縮。在設備實際運行過程中，電動機驅動曲柄運動，同時附帶連桿一起運動，并在往復運動與回轉運動之間轉變。此外，活塞以及十字頭運動也是以往復的形式開展的。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。以這樣的方式往復吸排氣，氣體會持續排放、壓縮，從而使往復壓縮機運作[1]。

往復壓縮機若要安全運行，必須根據其結構建立安全評價指標體系。HAZOP安全分析法可在往復壓縮機投產后的安全評價中發揮重要作用，全面分析該化工機械設備出現的安全問題。HAZOP安全分析法在往復壓縮機安全評價中的應用具有突出優勢，具體表現為以下3點：首先，HAZOP安全分析法可對往復壓縮機以及其他化工機械設備的工藝流程設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的失誤操作，并對其產生的后果展開分析和判斷，同時制定相應的解決措施，使設備運行更加安全、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勢可以應用于往復壓縮機一類的化工機械設備安全評價工作中，確保設備運行效果。

2 " HAZOP安全分析法下化工機械設備安全評價指標體系的構建

2.1 "體系構建思路

化工機械設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，發現化工機械設備投用時存在的危險問題，制定相應措施減少損害。往復壓縮機的安全性與其內部各系統的運行存在密切關系，其內部各系統又會受溫度、壓力、壓差、振動等因素影響，造成系統故障，進而直接造成往復壓縮機運行問題，導致此設備出現不同程度的隱患。本研究主要利用HAZOP安全分析法構建往復壓縮機安全評價指標體系，從而對該設備展開安全評價，及時發現并解決問題，減少設備運行時對化工企業生產造成的經濟損失。

2.2 "體系構建過程

相關工作人員在判斷往復壓縮機能否正常運行時，通常會采取多因素判斷法。化工機械設備不同，則判斷依據也有差異。往復壓縮機可以根據各系統的溫度、壓力、壓差、振動等因素進行判斷[2]。相關工作人員必須了解這些因素導致設備出現故障的具體機制，從而在對該設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。往復壓縮機的安全性能評價可以將其劃分為6個內部子系統，并確定各子系統中能反映安全性能的參數，采取科學評價方法分析各參數指標，最終得出往復壓縮機安全評價結果。

3 " 基于模糊綜合分析法的指標定量分析

各種事物和現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，實質上是對事物出現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 "確定權重分配集

模糊綜合分析法的權重分配集表達式為：

（1）

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

3.2 "構建評價集

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

（2）

式中：m=5。

3.3 "構建指標的評價矩陣

結合現有的往復壓縮機資料信息，同時咨詢相關專家，假設子指標Bi的指標數量為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，通過觀察可以發現，不同子指標包含的指標數量存在差異，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，由權重結果可知，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

通過往復壓縮機安全評價指標研究的過程可知，可對各級評語設置權重值，即Si，其中，i=1、2、3、4、5。設置這一權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緊要，通過設置該權重值可以更準確地判斷往復壓縮機投產過程中的安全性，還可計算出模糊綜合評價向量的加權平均值，最終獲得評價結果。加權平均值越大，評價指標的綜合表現越好。

3.6 "安全等級劃分及相應的安全措施

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

化工機械設備的應用需要一個完整的人才梯隊。首先，需要培養具有安全意識的操作人員。目前，雖然自動化技術已經應用于化工機械設備中，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備聯系最緊密的人。操作人員必須了解化工機械設備的正常運行狀態、異常運行狀態的表現，一旦出現運行異常，說明化工機械設備很有可能已經出現故障，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場檢修，確保化工機械設備的正常使用。化工企業應該定期邀請化工機械設備廠商技術人員開展培訓，使操作人員能全面掌握化工機械設備的使用方法和故障表現等內容，出現問題時第一時間采取應對措施[5]。其次，需要培養技術高超的化工機械設備維修維護人員，這類人員必須具備處理化工機械設備各類故障問題的能力，同時要掌握化工機械設備監測技術，確保化工機械設備能正常使用。最后，應該加強現場管理人員的安全監管意識。在對現場進行管理時，管理人員必須監管機械設備的運行情況，一旦出現險情，必須及時召集專業人士處理，同時要掌握上述安全評價方法，定期開展化工機械設備的安全評價工作，從而了解化工機械設備的運行狀態。

4.2 "重視先進技術和方法的應用

化工機械設備安全評價人員必須不斷總結化工機械設備的故障規律，將該規律作為化工機械設備安全評價的重要參考，還要借助大數據技術收集和整理相關化工機械設備故障信息，將整理好的資料作為化工機械設備安全評價的依據，確保安全評價工作順利開展。同時，化工企業還要持續完善信息處理系統，利用信息處理系統提升化工機械設備安全評價的效率，準確分析化工機械設備出現的故障。例如，化工機械設備安全評價人員在對設備故障進行分析評價時，可以利用傳感器、監控設備等裝置對可能出現故障的子系統進行監測，并通過這些裝置獲取設備故障的數據信息，判斷設備存在的安全問題，從而對化工機械設備作出準確的安全評價，確保化工機械設備運行的安全性。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備各系統可能出現的問題，使所有可能導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化工機械設備安全評價。

5 " 結語

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

[參考文獻]

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

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