HAZOP讲义

nullHAZOP分析方法讲义 HAZOP分析方法讲义 null1. 什么是HAZOP方法？ HAZard and OPerability Study 危险（害）与可操作性研究 HAZard and OPerability Analysis 危险（害）与可操作性分析 1. 什么是HAZOP方法？ HAZard and OPerability Study 危险（害）与可操作性研究 HAZard and OPerability Analysis 危险（害）与可操作性分析 热身：有关HAZOP的几个关键词热身：有关HAZOP的几个关键词我是一种基于风险的安全分析方法！ 我能提供过程系统安全性的证明文件！ 我是一种团队活动，需要集体智慧！ 我的方法简单、比较耗时、但很省钱！ 我能解决一些重要的安全问，但不能包打天下！ 哪里会出错？ 如何出的错？ 有何保护 措施？我是谁？HAZOP是怎么来的？HAZOP是怎么来的？HAZOP之父 T. 克莱兹 Trevor Kletz （1922-至今） 现为美国德克萨斯州A&M大学资深教授HAZOP是怎么来的？（续）HAZOP是怎么来的？（续） 诞生在英国，由化学工程师T.克莱兹在41岁时发明； 1963年，首次在帝国蒙德化学公司（ICI）新建苯酚工厂应用，在公司内部摸索和应用了10年之后才在英国普及推广； 开始不叫“HAZOP”，其应用在ICI公司经历了三个阶段： 早期： “关键审查”，寻找“工艺偏差”和“替代措施” （Critical Examination）； 中期： “可操作性研究” （Operability Analysis）； 后期： “危险性分析” （Hazard Analysis）。HAZOP是怎么来的？（续）HAZOP是怎么来的？（续） 1974年，英国化学工程师协会（IChemE）举办过多次“可操作性研究和危险分析”技术的培训和推广 1977年，英国化学工业协会（CIA）首次发布“可操作性研究和危险分析实施技术指南” 1983年，T. 克莱兹在英国化学工程师协会（IChemE）培训课上首次命名为“HAZOP”（危险与可操作性分析） 1983年之后，HAZOP是英国 化学工程专业学位的必修课之一HAZOP是怎么来的？（续）HAZOP是怎么来的？（续） 克莱兹教授写的 世界第一部HAZOP著作 - 1983 2008200820051999“一经出现，广泛认可！”“一经出现，广泛认可！”HAZOP全世界已完成约数10000000个HAZOP分析项目！HAZOP的魅力所在HAZOP的魅力所在 魅力之一：集体智慧 魅力之二：引导词激发创新 魅力之三：系统化审查 …… 魅力之一：集体智慧魅力之一：集体智慧实施关键： 通过审查会议的方法实现集体智慧； 依据和基础： 相关的多种专业具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能识别更多的问题。 头脑风暴（Brain Storming）魅力之二：引导词激发创新魅力之二：引导词激发创新常用引导词：无、增加、减少、早、晚、先、 后、伴随、部分、逆向、异常 …… 常见参数： 流量、液位、压力、温度、组成、 时间、速度、转速、频率 …… 化工HAZOP偏离句法（组合法得到合理偏离）: 例如： 无（NO） ＋ 流量 （FLOW） ＝ 无流量 增加（MORE） ＋ 压力（PRESSURE） ＝ 压力高 伴随（AS WELL AS）＋ 相（ PHASE） ＝ 两相 早（EARLY） ＋ 操作（OPERATION ）＝ 操作超前 引导词 ＋参数 ＝ 偏离魅力之二：引导词激发创新（续）魅力之二：引导词激发创新（续）引导词是打开创新思维的： 引导词 偏离 双向分析 找到危险原因； 找到危险不利后果； 揭示安全措施作用； 找到事故变化路径； 找到妨碍有效操作的原因； 找到妨碍有效操作的后果； 找到影响产品产量和质量原因； 适合于连续过程； 适合于间歇过程； 适合于设计阶段和在役过程； 适合于机械系统； 适合于电子信息系统； ……偏离是故障 传播的推动力查找事故的 完整传播路径nullHAZOP偏离及其相关引导词的示例nullHAZOP偏离及其相关引导词的示例魅力之三：系统化审查魅力之三：系统化审查 系统化审查实施要点： 遍历过程所有部分（部件），用尽所有可行的引导词。 “HAZOP是一种技术，它提供给人们机会，使他们的想象力能自由地发挥，以便考虑所有的危险或可操作问题。由于已经通过系统化的方法对每一个管线以及每一个危险源都依次考虑过了，从而减少了某事物出错的机会。” － T. 克莱兹 （1999） 通过双重循环审查，实现“遍历”和“用尽”通过双重循环审查，实现“遍历”和“用尽”选择一条管线 选择偏离（例如流量小）流量小可能吗？有危险吗？或妨碍了有效操作吗？操作工是否知道这种流量小的情况？有何防止偏离和减缓后果的措施措施成本合理吗？ 确定安全措施 跟踪措施的落实 考虑其 它措施 过程的什么变化应告诉他们？还有新的 偏离吗？ 考虑其它流 量小的原因是是是是是否否否否否系统化审查 步骤示意图－T. 克莱兹 （1999）给HAZOP打分！五星级！给HAZOP打分！五星级！我是化学工业发展的产物！2. HAZOP分析步骤介绍 2. HAZOP分析步骤介绍 认识几个HAZOP分析常用名词认识几个HAZOP分析常用名词节点 节点是在流程图中所对应实际过程的一个位置，在该位置上 可以通过施加偏离进行安全分析。 或者解释为，节点是一个点，在该点上的过程参数能够识别HAZOP评价意图。节点一般由组长在HAZOP团队会议之前选定。 节点的例子有： 从一个过程向另一个过程输送物料的管道； 一个储罐。 参数 参数是有关过程的，用来描述它的物理、化学状态或按照什么规律正在发生的事件。 参数分为具体参数和概念参数两类： 具体参数：例如，压力、温度、液位、流量、组成、转速、时间等； 概念参数：例如，反应、混合、汽化、结晶、精馏、吸收、萃取等。认识几个HAZOP分析常用名词（续）认识几个HAZOP分析常用名词（续）意图 意图解释为系统在该节点上期望如何操作。它提供了一个参考点以便施加偏离。 引导词 引导词是一个简单的词或词组，用来限定或量化意图，并且联合参数以便得到偏离。 常见的引导词有：无、增加、减少、部分、异常、伴随、逆向、 早、晚、超前、迟后等。 偏离 偏离是对评价意图或设计意图的偏离，它们是通过系统地使用引导词对每一个节点的每一个参数加以组合得到有实际意义的偏离。 例如：增加＋温度＝温度过高； 减少＋流量＝流量过小； 异常＋反应＝反应异常。认识几个HAZOP分析常用名词（续）认识几个HAZOP分析常用名词（续）原因 原因是偏离发生的缘由。 原因可以是：设备失效、人为失误或外部事件。 不是所有可能的偏离都有实际意义。 后果 后果是偏离所导致的结果。 例如：储罐压力超高导致有毒物料的释放。 安全措施 在所评价位置的防止措施或减缓措施以及管理系统，该措施减少了偏离发生的概率或减缓了后果的严重度。 常见的安全措施有：安全阀；报警系统；阻火器；爆破片。 建议 安全措施的行动用来防止或减缓一个偏离的后果，或特殊的偏离评估所需要的进一步的信息。null搜集资料开讨论会编写报告null定义 准备 分析 文档和跟踪 确定分析范围和目标； 确定职责； 选择分析小组（5-7人）；组长记录员组员：哪些人员呢？HAZOP会议组长HAZOP会议组长 近期5次以上组长经历；有综合专业特长和实际工作经历；善于启发集体智慧；善于把握分析深度和进度；善于启发和把握评价的客观性和真实性。 “安全评价师应当具备HAZOP组长的资历。” 从他人的立场看问题； 奉献真诚的感激和赞扬； 给予巨大的热情和动力； 尊重他人； 批评决不能过分； 给人们以好的声誉； 保持乐观和公平的意识。HAZOP会议组长职责与任务HAZOP会议组长职责与任务1. 预先提出会议时间表，并且得到项目经理的批准，按照项目经理的要求提出评价预算。 2. 组织（安排）会议的地点、日期、时间和餐饮（茶点服务、午餐等）； 3. 为评价提供识别、获取和复制必要的图纸和文档，分发给每一个成员（图纸和文档从项目经理处获得）； 4. 组织必要的硬件设备和软件（投影仪、实时计算机投影仪、阅读设备等）； 5. 选择分析节点，与项目经理一起选定； 6. 主持HAZOP会议的所有议程； 7. 在把握时间进度的前提下，确保充分的技术审查； 8. 在会议期间，提出子会议或研讨建议，以便从技术和会议安排的观点讨论特定的更有成效的问题。 9. 给项目经理准备和提交初步的草稿（送批稿）和最终HAZOP审查报告，包括从准备和草稿（送批稿）报告到最终报告的注解内容； 10. 专心主持所有评价会议； 11. 每天的HAZOP会议结束后检查工作报告的技术上的正确性； 12. 在会议上和会议外指导HAZOP纪录员的工作； 13. 在传达和复审HAZOP会议时提供专家意见； 14. 帮助项目经理准备和完成HAZOP复审的补遗报告，该报告是有关建议和解释 或关闭（消除）的补遗； 15. 使得HAZOP评价与公司的研究、风险基本原理和保护方法具有一致性。 记录员职责与任务记录员职责与任务1. 在每一次会议之前，提供HAZOP审查会议的节点列表和工作单； 2. 以分列单的方式记录HAZOP审查讨论的要点； 3. 专心参加所有审查会议； 4. 帮助组长准备初稿、草稿（送批稿）和最终HAZOP报告的打印件； 5. 检查拼写、词语、将每一个报告的设备目标数、流体组分、测量单元等列表，特别是建议措施； 6. 订购并且安排会议餐饮。 记录员必须具备专业知识和经验。项目经理、工艺、设备、自控工程师职责与任务项目经理、工艺、设备、自控工程师职责与任务1. 组织HAZOP评审（获得所需的支持、经费、选择和通知团队成员等）。过程危险分析项目的审查通常应当包括在项目设计成本的一部分（例如，项目联合预算申请）或在役装置的操作成本的一部分； 2. 选择团队人员并且保证他们出席所有审查会议； 3. 向组长提供所需要的准确/最新的图纸和说明文本； 5. 专心参加所有审查会议； 6. 在审查会议之前提供项目的知识、过程系统或装置设计专家意见和公司的策略。在具体审查中，提供节点的设计意图和过程条件与限制。审查报告中应当提供过程的说明； 7. 在审查会议中，对于已经找到的任何将会成为直接严重威胁生命的恶兆事项，立即使用公司的变更管理规程给出校正措施（行动）； 8. 让管理层知道审查活动和结果，作为日常公司的（安全）策略和实践的需要； 9. 审查、评议和批准HAZOP报告的初稿、草稿（送批稿）和最终文件； 10. 与管理层一起定义审查报告的分配； 11. 发布和分配HAZOP报告的初稿、草稿（送批稿）和最终文件； 12. 坚持到底执行所识别的行动项目作为分析审查的（必不可分的）部分。获得建议措施的解答或关闭（完成）。准备和发布任何HAZOP补遗报告文本、建议解决或关闭（完成）。操作方代表职责与任务操作方代表职责与任务1. 专心参加所有审查会议； 2. 为审查会议提供操作知识、策略、规程和装置的实践； 3. 在审查会议期间负责装置的操作讨论； 4. 识别装置现场的任何在设计图中尚未标识的改变； 5. 识别维修关心的问题和要求； 6. 当有需要时，验证设备目标数量； 7. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送批稿）。 “ 操作方代表的职务必须是班组长以上，有控制室和现场操作经验的代表。”风险工程或安全代表职责与任务风险工程或安全代表职责与任务1. 专心参加所有审查会议； 2. 为会议提供失去预防的知识和公司失去预防和环境（保护）策略及实践； 3. 确认公司可接受风险和保护方法的基本原理； 4. 在审查会议中负责失去预防问题的讨论； 5. 当讨论需要时，提供可用于本装置近期事故的知识； 6. 对过程安全管理目标提出建议，对会议提供帮助； 7. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送批稿）。 （当有需要时特邀参加评审）补充的团队成员职责与任务补充的团队成员职责与任务1. 当需要时，由项目经理安排参加审查会议； 2. 为了回答个别代表的问题提供策略和装置实践知识； 3. 在审查会议中负责讨论； 4. 当有需要时，审查和评议报告的初稿和草稿（送批稿）。 null定义 准备 分析 文档和跟踪 制定分析计划； 收集数据； 商定记录形式； 估算时间； 安排时间进度表；进度表技术资料确定HAZOP进度时间表（举例）确定HAZOP进度时间表（举例）进度时间内容HAZOP审查所需基本技术资料HAZOP审查所需基本技术资料1. 带控制点的工艺流程图（管道及仪表图 ）。 2. 系统设计原理和过程。 3. 防火和防爆系统图或分布图（火焰和漏气检测/报警，被动和主动的保护设施）。 4. 货物的化学与物理性质，特别是危险物料（原油的油气比，物料安全数据表等）。 5. 操作规程（包括开车或停车）以及维修规程。 6. 工艺流程图（PDF）和物料与能量平衡。 7. 管线和材料说明书（如果在其它处没有指出）； 8. 火炬、排放和排液集总图； 9. 仪表基本原理（就地/遥控、硬件的/数据总线、失效模式、模拟/数字、紧急报警等）； 10. 公用工程说明书和可靠性（供电、供水等）； 11. 在役或相似装置的历史事故。HAZOP审查所需详细资料HAZOP审查所需详细资料1. 带控制点的工艺流程图（管道及仪表图），用施工建设时的图纸检验在役装置。 2. 设备和主管线分布平面图和适当的断面图，包括表面排水分布图。 3. 带报警顺序和跳闸设置的原因和影响图（SAFE安全图）。 4. 最终版本的带控制点的工艺流程图（管道及仪表图）。 5. 系统设计原理和过程说明书。 6. 防火和防爆系统图或分布图（火焰和漏气检测/报警，被动和主动的保护设施）。 7. 货物的化学与物理性质，特别是危险物料（原油的油气比，物料安全数据表等）。 8. 操作规程（包括开车或停车）以及维修规程。 9. 工艺流程图（PDF）和物料与能量平衡。 10. 电的危险区域图。 11. 有关紧急停车（ESD）隔离和排放能力包括集总管、排放口和火炬的全部说明和系统设计计算。 12. 设计资质和所有安全阀、爆破片等基本计算。 13. 腐蚀的监测和防护系统； 14. 所有工厂项目包括厂方项目的工程设计数据表； 15. 仪表和控制阀数据表； 16. 管线和材料说明书（如果在其它处没有指出）； 17. 火炬、排放和排液集总图； 18. 电信号线图； 19. 仪表基本原理（就地/遥控、硬件的/数据总线、失效模式、模拟/数字、紧急报警等）； 20. 在役系统界面显示图； 21. 特殊的分析研究或计算（蒸汽分散作用、爆破压力等）； 22. 周围环境数据（预期的温度、天气、地震等）； 23. 公用工程说明书和可靠性（供电、供水等）； 24. 设计遵循的法规和（国家标准、国际标准、他国标准、行业标准等，例如：API, NFPA, ANSI, ASME, NACE）。 25. 人员配备、人员分布、监管配备和疏散路线或计划； 26. 人类功效或人的因素特征（颜色编码、可达性、实际的使用、语言和指导等） 27. 在役或相似装置的历史事故。 null定义 准备 分析 文档和跟踪 将系统分解为若干部分（划分节点）； 选择某一部分并定义分析目的； 使用选定的引导词与参数构成偏离； 从偏离双向识别原因和后果； 确定其中是否存在重大问题； 识别其中保护、检测和指示装置； 确定可能的补救/减缓措施； 对建议措施达成一致意见； 实施“遍历”和“用尽”双重循环审查。会议讨论跟踪记录化工过程分析节点划分及选定化工过程分析节点划分及选定 将过程在P&ID图中划分为不同的片段称为“节点”方便于分析。划分节点的优点是，能集中注意力于重要部分，有利于分析。HAZOP偏离的预先选定（举例）HAZOP偏离的预先选定（举例）流量 无 减少 增加 伴随 反向 压力 减少 增加 波动 温度 减少 增加 波动 液位 无 减少 增加 波动 分离 无 减少 腐蚀 增加 隔离 无 排液 无 少 伴随 排气/置换 无 少 伴随 采样 无 伴随 具体参数概念参数null HAZOP会议有关事项 每个分析节点平均需20～30分钟。 每个设备分配2～3小时。 分析会每天会议时间4-6小时。 每隔1-1.5小时休息10分钟。 团队成员要从始至终参加会议。 提供合适的房间设施、可视设备及记录工具（软件）。 第一次会议前，应将包含分析计划及必要参考资料的简要 资料包分发给分析小组成员，便于他们提前熟悉内容。 8. 最好把装置划分成几个相对独立的区域，每个区域讨论完 毕后，会议组作适当修整，再进行下一区域的分析讨论。 9. 对于大型装置或工艺过程，可以考虑组成多个分析组同时 进行。系统化审查方法系统化审查方法常见防止性安全措施常见防止性安全措施 防止措施在初始事件发生后，过程处于非正常工况或失控状态时介入，它的作用是当非正常过程条件消除时，恢复控制或取得安全状态，于是中断了事故的传播，并且避免了事故发生。 防止措施举例： BPCS（基本过程控制系统） 操作工恢复工况的作用 操作工响应报警的作用 仪表的防护作用 火源控制系统 紧急排放系统 熄火、冷却系统常见减缓性安全措施常见减缓性安全措施 减缓措施的作用是减小一个事故后果的严重度，是紧跟在失事点后面的那些安全措施。减缓措施的目标是检测和对紧急状态作出响应，其对失事影响的减缓是与没有安全措施的影响相比较而定。 减缓措施举例： 释放用安全阀 喷水冷却系统 爆炸容纳结构/阻挡墙 火灾/释放/泄漏检测、报警仪 溢出/气泡/蒸汽减缓系统 阻火器、防火结构钢 人员防护设施（防火服、防火头盔、过滤式呼吸器等） 紧急响应（人员逃生设施） 冲击阻力结构 围堰、沙袋null定义 准备 分析 文档和跟踪 记录分析情况； 签署分析文档； 完成分析报告； 跟踪措施的执行情况； 需要时重新分析系统某些部分； 完成最终输出报告。HAZOP报告nullHAZOP分析报告国际标准IEC-61882加热炉HAZOP报告案例国际标准IEC-61882加热炉HAZOP报告案例HAZOP的跟踪和关闭HAZOP的跟踪和关闭 在HAZOP审查完成后，由项目经理等负责完成如下 关闭任务： 向建议的负责人追踪每一条建议的落实情况、关闭状态。 召开HAZOP建议的关闭会议，一般由全体成员参加，对 HAZOP报告逐条进行验证。 全部建议关闭后，签署终版的HAZOP报告，经业主书面认可，该项工作正式结束。 保留记录。要根据项目要求对HAZOP报告和审查用的P&ID等资料进行归档保存。HAZOP分析步骤小结HAZOP分析步骤小结 HAZOP分析方法特点： 成熟！ 规范！ 准确！ 有效！定义 准备 分析 文档和跟踪 一个事故案例HAZOP分析一个事故案例HAZOP分析 null废液罐甲醛罐废液（腐蚀性物料）阀门A阀门B小结之一：偏离的威力！小结之一：偏离的威力！ 面对复杂过程不知所措、 无从下手时，偏离帮你 “单刀直入，切中要害”。 充分体现了HAZOP “准确”、“有效”的优点。 小结之二：HAZOP方法不难！小结之二：HAZOP方法不难！ 秘笈 “集体智慧”“遍历”“用尽” 引导词：金钥匙 结果：安全措施小结之三：提高HAZOP质量的“诀窍”小结之三：提高HAZOP质量的“诀窍”诀窍 调查、调查、再调查！ 分析、分析、再分析！ 实践、实践、再实践！3. HAZOP方法进展（HAZOP风险评估）3. HAZOP方法进展（HAZOP风险评估）HAZOP找到如此多的“原因－后果对”……HAZOP找到如此多的“原因－后果对”……谁重要？?风险矩阵方法风险矩阵方法U － 不可接受水平的风险，需要考虑重新设计该系统。 R － 需要考虑减少风险的措施。 C － 风险水平的减少措施不需要较大的开支。 R=F×S R－“原因-后果对”的风险值 F－原因发生概率 S－后果严重程度风险矩阵中的参数说明风险矩阵中的参数说明原因频度（F）（Frequency）（次/年） [0] 1次/1000年 [1] 1次/100年 [2] 1次/10年 [3] 1次/1年 [4] 1次/1月 后果严重度（S）（Severity） 潜在危险的严重程度 [0] 轻度 [1] 一般 [2] 较重 [3] 严重 [4] 灾难 后果危险分类（C）（Hazard Category）危险分类 [1] 人员伤害 [2] 设备损坏 [3] 工厂停产 [4] 环境影响 [5] 外界反应F 初始原因发生概率数据 （举例）F 初始原因发生概率数据 （举例）S － 后果严重度分类和分级S － 后果严重度分类和分级将HAZOP结果风险分级以便突出重点将HAZOP结果风险分级以便突出重点风险分级色标（R=F×S）面对多种可选安全措施……面对多种可选安全措施……我选谁？null更准确的方法：保护层分析LOPA更准确的方法：保护层分析LOPA案例：LOPA分析将HAZOP得到的1500个 安全措施简化为500个！nullHAZOP的计算机化、智能化、网络化、实时化…HAZOP的计算机化、智能化、网络化、实时化…我是谁？ 攻关要害 方法 目标哲学信息 科学事故 机理信息表达安全信息的传递/交换/审查/修正/共享“标准化”自动识别大大减轻人的重复性劳动，而不是代替人的智慧和劳动“智能化” 攻关要害 方法 目标3. HAZOP方法的进展小结3. HAZOP方法的进展小结“谁重要？” - 风险矩阵法 “我选谁？” - HAZOP风险降级方法， LOPA方法 “我是谁？” - HAZOP计算机化、智能化、 网络化、实时化null国内HAZOP技术资料和相关标准大量HAZOP经验/知识/数据“宝库”大量HAZOP经验/知识/数据“宝库”null美国化学工程师协会 化工过程安全中心 CCPS全方位、全时间周期的安全管理全方位、全时间周期的安全管理 安全管理是多种安全技术综合实施的过程。 安全管理贯穿于企业整个生命周期。 目前还没有一种安全方法能解决所有的安全问题，因此必须采用多种方法相互补充。 HAZOP能解决重要的安全问题，但不能包打天下！系统性安全管理程序 美国OSHA《高度危害化学品处理过程的安全管理》（PSM）—14个关键要素系统性安全管理程序 美国OSHA《高度危害化学品处理过程的安全管理》（PSM）—14个关键要素检查表 FMEA 故障假设 HAZOP LOPA ETA FTA QRA …… 黄杰 电 话： 13862736858 E-mail: jpc01@163.com 黄杰 电 话： 13862736858 E-mail: jpc01@163.com