如何进行高质量危险与可操作性(HAZOP)分析 技巧(六)- 如何划分节点

老良 - Samoretti

在第三节《组长的职责和能力》提到过,有经验的HAZOP组长可以事先将开始几天的分析节点划分好, 而且节点的划分是高质量完成HAZOP分析的关键因素之一,那么节点划分需要遵循哪些原则?如何划分节点可以帮助减少时间浪费、保持HAZOP小组成员的兴趣和热情,从而提高HAZOP分析的效率?

HAZOP分析节点的划分通常会根据工艺流向,从管线进入P&ID的地方开始,再到下一个设计意图、或者到下一重大的工艺状态变化的点或到下一台设备。以下图一物料A工艺为例,工厂外输送过来的物料A,进入储罐T-01,储罐存储的物料A通过泵P-01送去ISO槽车,或者送到下游用户。典型的工艺操作有厂外接受物料A,物料A存储,物料装槽车,物料送至下游用户使用。重大的工艺操作有物料输送、存储、供应等。关键的设备有储罐、泵等。

图一 物料A输送、储存和供应工艺流程

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HAZOP节点划分的原则有:
a)  保持简单,但是节点不能一直过小;
b)  选择的节点通常不超过2小时,特别是开始HAZOP分析的第一个节点;
c)  选择第一导引词尽量不超过5个原因。如果超过5个,可能选的节点过大;
d)  注意特别考虑界面的问题,通常HAZOP分析中需要讨论的时间比较长;
e)  区分连续、间歇和半间歇操作。不同操作方式的工艺单元或操作不要划分为同一节点内;
f)  节点划分没有对错,取决于工艺本身和HAZOP小组的总体能力,但会使得HAZOP分析节点更容易或者更难完成;
g)  如果小组需要将一个节点分成多个节点进行分析,则马上分解该节点;
h)  间歇操作的HAZOP分析尤为重要,它预示着多个节点的同时分析。可能需要分成多个节点来分析。
以上述工艺为例,有的组长将整个工艺划分为如下图二两个节点。第1个节点为物料A输送进入储罐和物料储存,并输送至泵P-01进口,第2个节点是装车和向下游用户供应物料A。这种节点的分法可以描述为简单粗暴。首先,第1节点同时考虑和两个操作,物料A从厂外输送进入储罐T-01,在储罐内储存。物料厂外输送可能是间歇操作,而T-01可能是连续运行。另外厂外物料输送涉及到第三方,存在界面,可能讨论的因素会比较多。节点1很可能造成厂界界面问题讨论的遗漏或者需要比较长的时间完成分析。第1节点的时间如果花费时间过长,很可能会打击小组成员的积极性和信心。第2 节点同时包括了物料A的装车和下游用户的供应。装车和可能是半连续操作,下游用户有三个,可能同时存在间歇使用和连续使用原料A的状况,可能涉及多个界面问题的讨论。

图二 物料A输送、储存和供应工艺节点划分方法一

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比较有经验的组长通常可能会将上述工艺划分成4个节点讨论。如下图所示,组长使用云图将工艺划分成4个节点,第1节点是厂界开始至紧急切断阀SDV-01,这个节点从工艺的角度比较简单,为单一管线。但是由于考虑到界面的问题,可能涉及的讨论点比较多,而且组长可以通过第1个节点讨论,统一HAZOP分析小组的讨论方式、思考逻辑、记录方式,也可以通过这个节点了解小组成员的个性、能力、活跃性等。第2个节点从SDV-01开始到泵P-01为止,包括储罐T-01以及附属设施和泵P-01的进口管线。第3个节点是泵P-01出口到ISO槽车。第4个节点是SDV-03至下游用户。图三中节点划分考虑了将不同功能的操作划分在不同的节点中,节点大小也比较合适。但是有以下几个缺点:

a)  云图的画法会不小心将管线切断,特别是没有切断设施如切断阀、泵等的时候,容易让人产生疑惑;

b)  容易遗漏管线、阀门等, 如下图中SDV-02和SDV-03之间的管线。节点3和节点4 讨论过程中都可能遗漏这一管线的存在;

c)  复杂的工艺中容易产生云图交叉等。

图三 物料A输送、储存和供应工艺节点划分

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大部分优秀的组长都会通过使用荧光笔描线的方式,保持仔细地节点划分和确保没有遗漏。如下图四,同样划分成4个节点,第1和第2个节点完全相同。考虑到ISO槽车和下游用户的供应都是通过泵P-01完成,所以,第3个节点从泵P-01开始,一直划到ISO槽车,而第4个节点,同样是从泵P-01通过SDV-03划到下游用户管线为止。这样画法的好处是泵P-01到阀门SDV-03 和SDV-04的管线划了两边,说明该工艺至少有两个不同的运行状态需要使用这根管线,帮助HAZOP分析小组更加重视这两个节点的分析。

图四 物料A输送、储存和供应工艺节点划分

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无论上述工艺的节点如何划分,总是会遇到各种各样的困难和潜在冲突状态的发生。需要特别提醒的是:

a)  上述工艺并不是以完美的P&ID形式展示节点的划分;

b)  如果有更多的信息,可能需要划分更多的节点,如氮气供应;安全阀PSV出口管线(如果接到防空总管或者火炬等处理设施);SDV-03 到下游用户可以根据和业主或者设计人员充分讨论用户的情况划分1-3个节点;

c)  对于间歇操作的工艺,考虑到需要在不同的操作状态对同一段工艺或设备进行多次分析,这样可能需要定义为多个节点。这一点我们将在下一章HAZOP分析技巧中会详细讨论;

d)  节点之间的分割设备,如阀门SDV-01,泵P-01,SDV-02或者 SDV-03只需要分析一次,至于在哪个节点分析并不重要,组长可以决定。同样的,我们将在下一章HAZOP分析技巧中会详细讨论;

e)  需要的时候,切断阀、控制阀可以作为节点的分割点,甚至极少数情况下可以使用单向阀或手动阀作为分割点。但是组长必须意识到,这个时候P&ID的质量可能需要提高,或者工艺操作中可能需要特殊的考虑。


总之,HAZOP节点的划分,首先取决于工艺本身的操作要求、功能变化和工艺的复杂程度,节点不要过大或一直过小,而且需要根据组长和HAZOP小组的习惯和能力来决定。节点划分没有好坏之分,但是不同的划分方法会直接导致HAZOP分析中遗漏的多和少,也会很明显地影响到HAZOP分析的效率。