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1、HAZOP助学系统在安全工程专业实习中 的应用章博陈曦王志刚中国石油大学(华东)机电工程学院中国石油化工集团天然气分公司广西天然气管道有限责任公司摘要：提出一种基于 Browser/Server 构架的 HAZOP (Hazard and Operab订ity Analysis) 助学系统，采用开放式自学习设计，通过收集审核HAZOP工程分析案例，构建“标准偏差信息库”，为生产实习提供HAZOP学习指导。系统可实现相似偏差信 息检索、辅助分析、专家在线审核及白动生成报告等功能。以柴油加氢精制装置 为例，介绍该系统辅助HAZOP分析的过程。实践表明，系统有助于学生理解偏 差、后果及控制措施的工程
2、意义，有效掌握HAZOP方法要点，加深对工艺安全的 理解，提高实习的教学效果。关键词：安全工程;专业实习；危险与可操作性分析;助学系统;作者简介：章博，男，1980年生，中国石油大学(华东)机电工程学院副教授， 博士研究生。收稿日期:2016-10-18基金：全国工程专业学位研究生教育20162017年度自选研究课题 (2016-ZX-286)Application of A Web-based HAZOP Analysis Guidance System in Production Practice Teaching for Safety Engineering MajorsZHANG Bo
3、 CHEN Xi WANG ZhigangCollege ofjectxjal and Mechanical Engineering,China University of Petroleum;Abstract：A Browser/Server-based HAZOP analysis guidance system is developed in this paper, in which a open self-study design is adopted, the core part is the standard deviation database, which can summar
4、ize and audit massive HAZOP analytical engineering cases, in order to guide production practice. Standard deviation infonuation searching，computer aided emalyzing， experts online aud iting and automa ti cally repor t genera ting are the basic functions of the system. Taking diesel oil hydrofining un
5、it as an example, the HAZOP analysis system is introduced.Practices show that the system can facilitate students deeply understanding the reasons, possible conscqucncos, proactivc measures and engineering signifiednccs towards deviations, also help students mas ter learning poi nts of HAZOP and prom
6、ote the teaching quality towards practices.Keyword：safety engineering; professional practice; hazard and operability analysis; analysis guidancc system;Received： 2016-10-180引言传统的HAZOP课堂教学与生产实际衔接不紧密，无法完全满足HAZOP的教学要 求。许多高校已将IIAZOP实践教学引入到安全工程专业实习中，通过理论与实践 相结合的方式，巩固和加强HAZOP教学效果11。然而，目前安全工程专业实习 中，学生常因缺乏工
7、程实践经验，对偏差的产生原因、工程意义及装置间相互影 响关系缺乏深入理解，且分析结果多采用手工记录的方式，影响了 HAZOP学习 效果及1。在HAZOP计算机辅助分析领域，已有学者致力于工程分析系统的开发 3-8 o就整体情况而言，目前IIAZ0P分析系统多致力于解决工程实践问题，而 对如何提高HAZOP教学效果的探讨较少涉及，在上述研究基础上，从辅助专业 实习教学的角度，开发一种基于Browser/Server的HAZOP助学系统。该系统通 过网络将学习小组纳入HAZOP分析任务中，构建“标准偏差数据库”，充分将 工程HAZOP分析资料及现场经验知识转化为偏差信息，为后继HAZOP教学提供分
8、 析参考，可辅助学生短期内深入理解工艺参数偏差的工程意义，熟练运用 HAZOP分析方法解决实际问题，有望进一步提高安全工程专业实习的教学效果， 具有较好的应用和推广价值。1基于web的HAZOP助学系统设计原理1. 1 HAZOP助学系统模型HAZOP分析过程包括:划分节点、解释工艺指标或操作步骤、确定有意义的偏差 和偏差分析昼1。在实习过程中，学生对偏差的影响因素、产生原因和实际工程 意义难以准确掌握。为此，提出一种辅助实习教学的HAZOP助学系统的构建方法, 建立可随时访问、完备性较高的开放式自学习标准偏差信息库，辅助学生完成偏 差分析任务，深化HAZOP学习要点。方法模型如图1所示。首先
9、对现有工程HAZOP 分析资料进行全面收集、归纳，形成较为精确的工程偏差信息，逐步构建标准偏 差信息库，为后继学生的在线分析工作提供辅助参考。同时，教师讲授PID识 图、HAZOP分析流程、软件使用方法。学生熟悉HAZOP的概念、步骤、方法之后， 通过划分学习小组，结合指定的实习装置，划分工艺流程节点，以“头脑风 暴”方式构建偏差信息。在自学习和试分析过程中，则可对比参考标准偏差库， 检索相似偏差，有利于深入理解偏差的实际工程意义。教师挑选学生完成质量较 高的分析项目，集中审核、修改后导入标准偏差信息库。图1 HAZOP在线分析模型下载原图1. 2 HAZOP助学系统设计及实现I1AZOP助学
10、系统的核心是标准偏差数据库的构建和拓展，系统若能在构建偏差 信息库过程中广泛吸纳现场专家的经验知识，将对实习辅助分析效果的提升起 到重要作用。因此实现系统的开放性及便捷性是技术关键。为实现系统的开放性，采取基于web的开放式设计，一方面为海量HAZOP分析成 果汇总形成标准信息库提供快速通道，另一方面为指导学生进行HAZOP在线分 析提供途径。系统采用Browser/Server构架，能够支持多组学生及教师同时在 线进行偏差信息添加、偏差信息审核和HAZOP分析等操作。服务器具备完善的数 据储存功能，支持累积储存HAZOP分析的标准偏差信息库和学生分析时建立的 偏差信息，随着信息库使用范围扩大
11、和时间积累，标准偏差信息库逐渐丰富完 整，可为后续专业实习的HAZOP学习提供支持。系统采用移动网络终端设计，支持具备Internet访问功能的移动终端，学生可 利用平板电脑、PDA等随时随地登录使用，提高了学生学习的效率、主动性和便 捷性，其终端构架如图2所示。图2系统终端构架下载原图1. 3基于web的HAZOP分析系统框架 根据上述思想设计基于web的HAZOP分析系统，具备以下功能模块:用户信息管 理模块、标准偏差信息库模块、HAZOP在线分析模块。用户信息管理模块用于管 理学生、教师等用户的基本信息和操作权限;标准偏差信息库模块是本系统的核 心，以数据库的形式将标准节点、标准偏差等信
12、息进行结构化储存，用于辅助学 生进行HAZOP分析;HAZOP在线分析模块继承传统计算机辅助分析软件的功能， 将HAZOP分析按步骤进行分解，为学牛提供导向化操作，具备辅助记录、生成分 析报告等功能。2系统开发应用实例根据上述基于web的HAZOP分析系统框架，开发了 HAZOP助学系统，系统从权限 角度考虑，将用户分为4类:游客、学生、教师和管理员，权限逐级递增。以下 以学牛实习需要开展HAZOP分析的柴油加氢精制装置为例，介绍系统的开发使 用情况。2.1标准偏差信息库构建标准偏差信息库由“标准节点信息库”和“标准偏差信息库”组成。在进行 HAZOP标准偏差信息创建时，首先收集典型炼化装置的
13、工程HAZOP分析资料，如 柴油加氢精制装置、常减压装置、催化裂化装置等。根据装置的工艺流程及PID 图划分节点，录入节点的详细信息后形成“标准节点信息库”。例如针对柴油加 氢精制装置的IIAZOP学习库，现已录入标准节点共11个，标准偏差共91条，部 分节点信息如图3所示。图3系统标准节点管理界面下载原图 其次，教师通过GUI (Graphical User Interface)界面，根据现有HAZOP分析 案例，对对应标准节点预留的“引导词、偏差、原因、结果、预防措施”等5 个选项进行录入(图4 (a),逐步汇总形成“标准偏差信息库”(图4 (b), 为后继学生的分析过程提供参考和指导。图
14、4标准偏差库构建界面下载原图 学生针对分析对象进行偏差分析时，可检索标准节点、偏差信息，若发现标准偏 差信息库中未涉及到的节点、偏差信息，可在分析项目中创建节点及偏差，系统 自动纳入“待审核偏差信息库”，由教师从“待审核偏差信息库”中挑选分析 质量较高的项口，进行集中在线审核，删减错误，完善补充遗漏，将审核结果 存入“标准偏差信息库” 10。系统可将所有已完成的分析项目的标准偏差信息进行储存，进而随着系统应用 范围的扩大和实习次数的增加，标准节点、偏差信息库将日趋完善，指导学生进 行HAZ0P分析的功能将逐渐增强。2. 2 HAZ0P辅助在线分析对新建项目进行HAZ0P分析时，学生通过系统提供
15、的节点、偏差信息检索功能 (图5 (a) , (b)检索出与本次分析密切相关的标准偏差经验。若已有节点偏 差经验与木次分析节点原理相近，可参考标准偏差，修改后导入(图5 (c) 分析节点，或无相关经验吋则可新建偏差(图5 (d),逐步完成全部节点和 偏差分析。标准偏差是深度的信息处理结果，综合了工程HAZ0P分析案例及教师甄别审核， 偏差原因更加详细具体，结果及预防措施更为科学固。通过标准经验的指导， 学牛对偏差产牛的实际原因、工程意义及装置工艺参数相互影响关系有了更深的 理解空。不同学习小组实习装置及PTD资料不同，可避免抄袭，最大程度锻炼 学生分析及解决工程实际问题的能力，提高实习教学效果
16、。在完成分析对象所有节点、偏差分析后，系统可自动生成HAZ0P分析报告，并以 EXCEL表格形式输岀，如图6所示，该表展示了柴油加氢项目中包含注水罐、脱 硫塔、分谓塔等全部节点的偏差分析结果。在标准偏差信息库的辅助下，学生进 行HAZ0P分析吋，可获得现场工程经验的参考，加深了对工艺安全的理解，提 高了对HAZ0P方法的应用能力。图5系统HAZ0P分析界面 下载原图图6自动产生HAZ0P分析报告下载原图3结论从安全工程专业实习教学的角度出发，提出一种基于Browser/Server构架的 HAZ0P助学系统。利用典型炼化装置HAZOP I程分析案例，建立“标准偏差信息 库”，通过标准化的节点及偏差信息辅助学生深入理解偏差的实际原因及工程 意义，有效提高了 HAZOP实践教学的效果。学牛通过理论与实践相结合的学习， 不仅掌握了 HAZOP方法的应用要点，对就业后熟
