保护层分析——LOPA

LOPA是一种简单的定量风险评价方法, 用来评估现有保护层是否足够用于降低工艺风险。在HAZOP分析得到的事故场景基础上,定量地评估潜在风险、事故的频率和保护层的失效概率。LOPA通常采用引发事件频率、后果严重度以及独立保护层(IPL,independent protection layer)故障可能性的数量级分类来评价情景事故风险。LOPA为判断是否有足够的保护措施来控制给定情景事故风险提供了一致性基础。特别是当事故场景比较复杂、分析人员难以准确评价时, 需要进一步采取半定量的LOPA分析,并将结果返回给未完成的HAZOP分析, 实现HAZOP与LOPA信息的传输与共享。

1.独立保护层(IPL)示意简图



2.IPL确定的原则


(1)独立性:
1)独立于IE的发生及其后果;
2)独立于同一场景中的其它IPL。
(2)有效性:
1)能检测到响应的条件;
2)在有效的时间内,能及时响应;
3)在可用的时间内,有足够的能力采取所要求的行动;
4)满足所选择的PFD(要求时的失效概率,Probabilityof failure on demand)的要求。
(3)安全性。应使用管理控制或技术手段减少非故意的或未授权的变动。
(4)变更管理。设备、操作程序、原料、过程条件等任何改动应执行变更管理程序,以满足变更后保护层IPL的要求。
(5)可审查性。应有可用的信息、文档和程序可查,以说明保护层的设计、检查、维护、测试和运行活动能够使保护层达到IPL的要求。
(6)典型的保护层及说明

保护层

描述

说明

本质安全设计

从根本上消除或减少工艺系统存在的危害。

企业可根据具体场景需要,确定是否将其作为IPL

基本过程控制系统(BPCS)

BPCS是执行持续监测和控制日常生产过程的控制系统,通过响应过程或操作人员的输入信号,产生输出信息,使过程以期望的方式运行。由传感器、逻辑控制器和最终执行元件组成。

BPCS可以提供三种不同类型的安全功能作为IPL:

1)连续控制行动:保持过程参数维持在规定的正常范围以内,防止 IE发生;

2)报警行动:识别超出正常范围的过程偏差,并向操作人员提供报警信息,促使操作人员采取行动(控制过程或停车)

3)逻辑行动:行动将导致停车或采取动作使过程处于安全状态。

报警和人员相应

报警和人员响应是操作人员或其它工作人员对报警响应,或在系统常规检查后,采取的防止不良后果的行动。

通常认为人员响应的可靠性较低,应慎重考虑人员行动作为独立保护层的有效性

安全仪表功能(SIF)

安全仪表功能通过检测超限(异常)条件,控制过程进入功能安全状态。一个安全仪表功能由传感器、逻辑控制器和最终执行元件组成,具有一定的 SIL。

具体可参考GB/T21109

物理保护

提供超压保护,防止容器的灾难性破裂。

包括安全阀、爆破片等。其有效性受服役条件的影响较大

释放后保护措施

危险物质释放后,用来降低事故后果的保护设施(如防止大面积泄漏扩散、降低受保护设备和建筑物的冲击波破坏、防止容器或管道火灾暴露失效、防止火焰或爆轰波穿过管道系统等)。

一般需要对事故后果进行定量评估。根据评估结果选择针对性释放后保护设施或确定保护设施的设计参数。

工厂和社区应急响

在初始释放之后被激活,其整体有效性受多种因素影响。



3.不能作为IPL的措施见下表:


防护措施

说明

培训和取证

在确定操作人员行动的PFD时,需要考虑这些因素,但是它们本身不是IPL。

程序

在确定操作人员行动的PFD时,需要考虑这些因素,但是它们本身不是IPL。

正常的测试和检测

正常的测试和检测将影响某些IPL的PFD,延长测试和检测周期可能增加IPL的PFD。

维护

维护活动将影响某些IPL的PFD。

通信

差的通信将影响某些IPL的PFD。

标识

标识自身不是IPL,标识可能不清晰、模糊、容易被忽略等。标识可能影响某些IPL的PFD。

火灾保护

火灾保护的可用性和有效性受到所包围的火灾/爆炸的影响。如果在特定的场景中,企业能够证明它满足IPL的要求,则可将其作为IPL。


4.风险和频率的定量计算


5.典型保护层PFD值



资料来源:

保护层分析(LOPA)方法应用导则(AQ/T3054-2015);

保护层分析(LOPA)应用指南(GB/T32857-2016);

崔英,杨剑锋,刘文彬.基于HAZOP和LOPA半定量风险评估方法的研究与应用[J].安全与环境工程,2014,21(03):98-102.

林承朴.HAZOP与LOPA分析方法的结合和应用[J].炼油技术与工程,2017,47(11):60-64.