如何进行高质量危险与可操作性(HAZOP)分析技巧(七) - 完成节点的HAZOP分析

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时间 2021-12-05 05:33:56

当HAZOP分析小组有了明确的目标和范围，确认了风险可接受标准，数据库组织也已经完成，初步完成了节点划分，而且HAZOP分析小组成员已经到位，HAZOP准备阶段就完成了。接下去就是HAZOP分析阶段，即对每一个HAZOP节点进行分析。本节内容主要讨论如何有效如何完成一个节点的HAZOP分析。

首先需要完成节点描述

组长确定要分析的HAZOP节点后，确保每一个小组成员清楚了解要进行HAZOP分析节点的范围，这样可以帮助小组成员将注意力集中在所分析的节点内。以第六章提到的工艺流程的图三第2节点为例，研究节点可以按照如下方式描述:从紧急切断阀SDV-01到泵P—01，包括储罐T-01，含PCV-01的氮封管线和PSV-01以及出口管线。节点描述特别要注意确认该节点的分析范围是否包括氮封系统和安全阀出口管线，因为它们完全可以是另一个节点的研究范围。

然后，确定该节点的设计基础或者操作意图

这一点我们在第五章里面特别强调过，没有设计或操作意图，就无法识别偏差，当然也无法确定后果，自然是无法进行风险分级，更不能确定工艺的风险是否受控。设计基础或者操作意图通常通过设计工程师或者工艺工程师来确任。节点2在设计基础或者操作意图方面需要确认的内容包括，但不仅限于以下内容：

a) 物料A的输送频率、以及物料A输送进入储罐T-01的流量、温度和压力（很可能已经在节点1里面已经讨论过）；

b) 储罐T-01的正常储量、储存温度、压力和设计参数（设计容量、设计温度和压力等）和储罐的液位控制模式确认；

c) 泵P-01的正常操作参数和设计参数（供应能力、启动模式等）。如果组长决定将P-01的分析在节点3或者节点4 讨论，也是完全可以的；

d) 氮封系统的参数，氮气供应压力，PCV-01的设定值，失效开或关的模式，正常氮气供应量等；以及

e) 安全阀的数据,包括设计的释放情景，最大释放量，进出口尺寸，释放位置等。

之后，HAZOP组长需要和小组简要讨论一些该节点可能存在的主要危险

工艺的危险性取决于处理物料的性质，如易燃性、毒性和反应性，如果节点内存在化学反应，则需要讨论化学反应过程，反应放热量或吸热量，释放气体的量和释放速度，反应产物和副反应等，如果是固体物料，则是粒径分布、最小点火能量等。只有HAZOP分析小组整体讨论工艺设计和运行的危险性，才能将讨论的重点放在风险大的失效事件上。

最后，HAZOP小组可以使用引导词进行该节点的详细HAZOP分析

通常有两种做法，其中的一种是根据节点内的主要的事故情景，如火灾、爆炸、毒性气体泄漏造成的厂内和/或厂外影响，识别发生的原因，并记录在HAZOP分析表格内。这样做法的好处是速度快，坏处是对HAZOP秘书的要求相当高，记录员需要上下来回移动记录表格，将相应的讨论记录在适当的引导词下。因为，并不是所有的HAZOP小组成员能够同时集中注意在同一类的事故中，也不是所有的偏离状态会导致同样的事故后果。这种HAZOP分析方法类似于头脑风暴，逻辑性差，容易导致遗漏。

另一种典型的做法是按照引导词按顺序分析。最适合开始的引导词就是“没有+流量”了。以上述提到的节点2为例，“没有流量”可能的偏差原因有：

1.1.SDV-01失效关闭

1.2.SDV-01阀门所在的管线堵塞（根据工艺情况可能是低流量）

1.3.LCV-01失效关闭

1.4.LCV-01卡在关的位置

1.5.PCV-01失效关闭

1.6.PCV-01卡在关的位置

1.7.P-01跳停

1.8.管线泄漏

1.9.维修后导淋阀忘记关闭

需要提醒注意的是偏差原因的编号方式，第一个1为引导词编号，后续的1到9为该引导词下识别出的偏差的顺序号，为描述方便，此处省略了前面的节点编号2，如果使用商用HAZOP软件的化，这些编号可以自动产生。另外，上一章《如何划分节点》中曾经提到，节点之间的分割设备，如阀门SDV-01只需要分析一次，如果“1.1.SDV-01失效关闭”的偏差已经在第1个节点里面已经讨论过，在节点2中直接提及节点1的分析即可。否则，可以在本节点内详细讨论。

当所有的偏差都识别出来后，HAZOP小组可以回到第一个偏差，

识别可能的最严重后果；
识别现有的保护措施（注意这些保护措施必须是已经安装并已经执行的，否则需要作为建议或者改进行动项记录）；
评估其风险，根据第二章建立的风险可接受标准/风险矩阵。先确定后果的严重程度指数，再确定频率指数，而后根据矩阵确定残余风险是否可以接受；
如果风险不能接受，提出改进措施（HAZOP建议只有在需要的时候才提出）。或者如果需要进一步使用其它工具或者更复查的方法进行研究，具体描述进一步研究的方案。

这样的分析方法是先列出所有失效情景（偏离的原因），在逐一分析后果比较有条理，而且一旦失效情景识别出来，HAZOP小组必须进行分析，可以避免因为时间或其它的压力情况下，分析小组遗漏一些情景。当该引导词下所有的情景分析完成后，小组可以进行下一个引导词的讨论，一直完成所有的引导词讨论，所有的讨论内容可以记录使用下面的记录样表中。

HAZOP分析记录样表

需要特别指出的是，上述识别的失效情景1.1，1.2 和1.7直接的后果是失去流量，和物料输送有关，也和引导词“没有+流量”很贴切，而情景1.3和1.4，失去进泵P-01流量的同时，影响储罐T-01的液位，情景1.5和1.6，失去氮气的情况下，导致储罐T-01的压力低。所以情景1.3和1.4可以在“高+液位”的引导词下讨论，而情景1.5和1.6可以在“低+压力”引导词下讨论，这样是完全可以的，避免所有失效的情景都在“没有+流量”引导词下讨论。具体做法上，HAZOP组长有权利决定记录的位置，重要的是，HAZOP组长必须在所有的节点的讨论中保持一致。同样的，对失效情景1.8和1.9也是如此。

从上述的讨论可以看到，一个工艺的HAZOP分析过程中，在节点内或者不同的节点之间，工艺参数的偏离（失效情景）造成的后果，如流量、温度、压力、液位等是相互关联的，流量的变化导致的是液位或者压力的变化，温度的变化会导致压力或者流量的偏离等，而且这个影响不一定在所讨论的节点内，可能涉及到整个工艺。HAZOP组长必须具备系统化思维的能力，才能帮助提高HAZOP分析的效率。以下列举了三个例子：

a) SDV-01失效关闭，节点２内可能导致储罐T-01液位低，而节点１导致的结果是厂外输送泵死打导致可能的超压（组长需要有意识地确认这一点在节点１地分析中已经讨论了）。

b) PCV-01失效关闭在节点２内导致可能的储罐T-01内真空，储罐失效，不仅导致物料泄漏，而且可能导致厂外物料被迫中断（节点１）或下游装车（节点３）和用户使用供应的中断（节点４）

c) LCV-01失效关闭，可以导致储罐T-01高液位发生溢流，也可能导致泵P-01进口没有流量发生汽蚀，密封泄漏，同时导致或下游装车（节点３）和用户使用供应的中断（节点４）

总之，具体节点的HAZOP分析，可以根据以下四部曲完成：

a) 完成节点描述

b) 确定节点的设计基础或者操作意图

c) 简要讨论主要危险

d) 使用引导词完成节点分析

完成节点2的所有讨论后，HAZOP分析小组可以继续节点3和4的分析。在分析方法上与节点2完全相同。唯一的区别，从泵P-01到SDV-02和SDV-03的管线部分，是节点3和4重复的分析范围，只要在节点3或者节点4分析一次即可，但必须在另一个节点内备注或提及一下。

综上所述，HAZOP分析没有最佳方式，但是必然有一些方式优于其它方式，好的分析方法不但可以提高效率，而且可以减少遗漏，这取决于组长的习惯和系统化思维的能力。某一个失效情景的偏离原因，可能是另一个情景的后果，一个情景的后果也可能是另一个情景的偏离原因，也就是所谓的因即果，果即因，但是HAZOP分析不应满足于表面的后果，它关注因果链中最坏的结果，以适当分析并确保风险受控。