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1、化工装置工艺危害分析技术化工装置工艺危害分析技术化工装置工艺危害分析技术化工装置工艺危害分析技术 （HAZOP、LOPA）（HAZOP、LOPA）国家石化项目风险评估技术中心国家石化项目风险评估技术中心国家石化项目风险评估技术中心国家石化项目风险评估技术中心 张广文张广文与保护分析与保护分析HAZOP与保护与保护层层分析分析开展开展HAZOP分析和风险评估时遇到的问题：分析和风险评估时遇到的问题：?保护措施是否足够保护措施是否足够？?保护措施是否足够保护措施是否足够？?保护措施是否有效？保护措施是否有效？?后果发生的概率是多少？后果发生的概率是多少？?每个保护措施能降低多少风险每个保护措施能降
2、低多少风险？?每每一一个保护措施能降低多少风险个保护措施能降低多少风险？O 与保护分析与保护分析HAZOP与保护与保护层层分析分析保护层分析保护层分析保护层分析保护层分析Layer of Protection AnalysisLOPALOPA什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA社区应急响应社区应急响应工厂应急响应工厂应急响应物理保护（围堰）物理保护（围堰）物理保护（泄放装置）物理保护（泄放装置）安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统关键报警，操作人员人工干预关键报警，操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计LAH1I什么是什么是LO
3、PA什么是什么是LOPA本质安全本质安全 1977年年12月月14日日英国帝国化学英国帝国化学（ICI）石化部的石化部的1977年年12月月14日日，英国帝国化学英国帝国化学（ICI）石化部的石化部的 资深安全顾问资深安全顾问Trevor Kletz在英国化学工业协会在英国化学工业协会50周周 年年会上发表了年年会上发表了一一篇题为篇题为“如果没有如果没有就不会泄漏就不会泄漏”年年会上发表了篇题为年年会上发表了篇题为如果没有如果没有，就不会泄漏就不会泄漏 的演说，第一次清晰地提出了一种新颖的事故预防概的演说，第一次清晰地提出了一种新颖的事故预防概 念念即即“本质安全本质安全”工艺设计工艺设计念
4、念，即即本质安全本质安全。LAH1I什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA基本过程控制系统（BPCS）基本过程控制系统（BPCS）包括正常的手动控制，是 过程正常运行期间的第一层保护。BPCS的设计是为了包括正常的手动控制，是 过程正常运行期间的第一层保护。BPCS的设计是为了 使过程处在安全工作区域。使过程处在安全工作区域。BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计LAH1I什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA这些系统是过程正常运行期间的第二层保护，并且这 些系统应该被BPCS激活。这些系统是过程正常运行期间的第二层保护，并且这 些系统应该被BPCS激活。
5、关键报警，操作人员人工干预关键报警，操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计LAH1I什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA一个安全仪表功能由传感器、逻辑解算器和执行元 件组成，具有一定的安全完整水平。安全仪表功能通过一个安全仪表功能由传感器、逻辑解算器和执行元 件组成，具有一定的安全完整水平。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。 安全仪表功能SIF在功能上独立于BPCS。检测超限（异常）条件，控制过程进入功能安全状态。 安全仪表功能SIF在功能上独立于BPCS。安全仪表系统安全仪表系统关键报警，操作人员人工干预关
6、键报警，操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计ILAH1什么是什么是LOPA物理保护物理保护（安全阀安全阀爆破片等爆破片等）什么是什么是LOPA物理保护物理保护（安全阀安全阀、爆破片等爆破片等）它们能够提供较高程度的超压保护。但是，如果切断阀安装在泄压阀它们能够提供较高程度的超压保护。但是，如果切断阀安装在泄压阀物理保护（泄放装置）物理保护（泄放装置）下面或者检查和维护工作质量较差，则这类设备的有效性可能受到服役时 污垢或腐蚀的影响。下面或者检查和维护工作质量较差，则这类设备的有效性可能受到服役时 污垢或腐蚀的影响。安全仪表系统安全仪表系统关键
7、报警关键报警，操作人员人工干预操作人员人工干预关键报警关键报警，操作人员人工干预操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计ILAH1什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA物理保护物理保护（围堰围堰）释放后保护（防火堤、防爆墙、自动喷水系统、气体检测等）释放后保护（防火堤、防爆墙、自动喷水系统、气体检测等）物理保护物理保护（围堰围堰）物理保护（泄放装置）物理保护（泄放装置）安全仪表系统安全仪表系统关键报警，操作人员人工干预关键报警，操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督艺设计艺设计工工艺设计艺设计LAHILAH1什
8、么是什么是LOPA社区应急响应社区应急响应什么是什么是LOPA工厂应急响应工厂应急响应物理保护（围堰）物理保护（围堰）物理保护（泄放装置）物理保护（泄放装置）安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统关键报警，操作人员人工干预关键报警，操作人员人工干预BPCS, 工艺报警，操作人员监督工艺报警，操作人员监督工艺设计工艺设计LAH1I什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA什么是什么是LOPA什么是什么是LOPALOPA术语术语LOPA术语术语）场场导致良后果的意外事件或系列事件导致良后果的意外事件或系列事件1）场场景：景：导致导致不不良后果的意外事件或良后果的意外事件或一一系列事件系列事
9、件。2）初始事件初始事件 ：事故场景真正初始原因事故场景真正初始原因。2）初始事件初始事件 ：事故场景真正初始原因事故场景真正初始原因。3）触发事件或条件 ：触发事件或条件 ：不直接导致场景的操作或条件，不直接导致场景的操作或条件，但是对于场景的继续发展，这些事件或条件必须存在。但是对于场景的继续发展，这些事件或条件必须存在。4）独立保护层独立保护层（IPL）：）：能够阻止场景向不良后果继能够阻止场景向不良后果继4）独立保护层独立保护层（IPL）：）：能够阻止场景向不良后果继能够阻止场景向不良后果继续发展的一种设备、系统或行动，并且独立于初始事件或续发展的一种设备、系统或行动，并且独立于初始事
10、件或场景中其它保护层的行动。场景中其它保护层的行动。5）要求时的失效概率要求时的失效概率（PFD）：）：系统要求时系统要求时IPL失效失效5）要求时的失效概率要求时的失效概率（PFD）：）：系统要求时系统要求时IPL失效失效，不能完成一个具体功能的概率。，不能完成一个具体功能的概率。LOPA执行步骤执行步骤LOPA执行步骤执行步骤a) 熟悉所分析的工艺过程并收集资 料熟悉所分析的工艺过程并收集资 料, 包括危险及可操作性研究包括危险及可操作性研究( HAZOP) 分析资料分析资料设计资料设计资料运行记录运行记录泄压泄压分析资料分析资料、设计资料设计资料、运行记录运行记录、泄压泄压 阀设计和检测
11、报告等。阀设计和检测报告等。b) 利 用 危 险 及 可 操 作 性 研 究利 用 危 险 及 可 操 作 性 研 究 等的分析结将能发生的等的分析结将能发生的( HAZOP) 等的分析结等的分析结果果将将可可能发生的能发生的 严重事故，例如高压引起的管线破裂等 作为事故场景。严重事故，例如高压引起的管线破裂等 作为事故场景。d) 辨识事故场景的起始事件、中间 事件和后果事件辨识事故场景的起始事件、中间 事件和后果事件, 根据每个事件的发生 频率根据每个事件的发生 频率, 计算潜在事故的发生频率并确定计算潜在事故的发生频率并确定 等级。等级。e) 列举所有的独立保护层措施列举所有的独立保护层措
12、施, 确确 定其失效概率定其失效概率。根据独立保护层失效概根据独立保护层失效概定其失效概率定其失效概率。根据独立保护层失效概根据独立保护层失效概 率率, 确定剩余风险等级。确定剩余风险等级。f) 根据剩余风险等级根据剩余风险等级, 提出切实可提出切实可 行的安全对策措施行的安全对策措施直至达到可承受的直至达到可承受的行的安全对策措施行的安全对策措施, 直至达到可承受的直至达到可承受的 风险。风险。HAZOP与保护层分析与保护层分析HAZOP与保护层分析与保护层分析应用应用HAZOP和和LOPA技术的流程技术的流程HAZOP与保护层分析与保护层分析HAZOP与保护层分析与保护层分析LOPA的初始
13、事件的初始事件初始事件初始事件LOPA的初始事件的初始事件外部事件外部事件 ?地震、龙卷风、飓初始事件初始事件地震、龙卷风、飓 风和洪水 ?空难 ?临近工厂的重大事潜在的 不良后潜在的 不良后 果果?临近工厂的重大事 故 ?破坏或恐怖活动果果 设备失效设备失效 控制系统 ?软件bug人的失效人的失效?软件bug ?元件失效 机械系统 ?磨损（犯错误或遗漏）（犯错误或遗漏） ?操作失误 ?维护失误?磨损 ?腐蚀 ?振动维护失误 ?关键响应错误 ?程序错误?缺陷 ?超设计限制使用LOPA的独立保护层的独立保护层（IPL ）LOPA的独立保护层的独立保护层（IPLs）主动的独立保护层主动的独立保护层
14、IPL说明说明PFDIPL说明说明（来自文献和工业）安全阀防止系统超压。（来自文献和工业）安全阀防止系统超压。110-1110-5爆破片爆破片防止系统超压防止系统超压。110-1110-5爆破片爆破片防止系统超压防止系统超压。110110基本过程控制系 统如果与初始事件无关，基本过程控制系 统如果与初始事件无关，BPCS可确认为一种可确认为一种IPL110-1110-2 （IEC规定规定110-1）安全仪表功能安全仪表功能见见IEC 61508 （IEC1998）和和IEC 61511（IEC2001）安全仪表功能安全仪表功能见见IEC 61508 （IEC，1998）和和IEC 61511（
15、IEC，2001）SIL 1典型组成： 单个传感器（容错冗余）；典型组成： 单个传感器（容错冗余）； 单个逻辑控制器单个逻辑控制器（容错冗余容错冗余）；）；110-2110-1单个逻辑控制器单个逻辑控制器（容错冗余容错冗余）；）； 单个执行元件（容错冗余）。单个执行元件（容错冗余）。SIL2典型组成： “多个”传感器（容错）；典型组成： “多个”传感器（容错）；110-3110-2SIL 2“多个”通道逻辑控制器（容错）； “多个”执行元件（容错）。“多个”通道逻辑控制器（容错）； “多个”执行元件（容错）。11031102典型组成：典型组成： 多个传感多个传感SIL 3多个传感多个传感器；
16、多个通道逻辑控制器；器； 多个通道逻辑控制器； 多个执行元件多个执行元件。110-4110-3LOPA的独立保护层的独立保护层（IPL ）LOPA的独立保护层的独立保护层（IPLs）被动的独立保护层被动的独立保护层PFD IPL说明说明PFD （来自文献和工业数 据）（来自文献和工业数 据）防火堤降低储罐溢流、破裂、泄漏等严重 后果（大面积扩散）的频率。防火堤降低储罐溢流、破裂、泄漏等严重 后果（大面积扩散）的频率。11021103地排污系统地排污系统降低储罐溢流降低储罐溢流、破裂破裂、泄漏等严重泄漏等严重23地地下下排污系统排污系统降低储罐溢流降低储罐溢流、破裂破裂、泄漏等严重泄漏等严重 后果（大面积扩散）的频率。后果（大面积扩散）的频率。11021103开式通风口防止超压。开式通
