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1、油气管道及站场的HAZOP评估方法研究HAZOP评估方法油气管道HAZOP评估方法研究站场HAZOP评估方法研究论文的研究方向论文研究内容论文研究内容 HAZOP评估方法评估方法HAZOP应用现状国外英国石化有限公司制定的“健康、安全与环境标准与程序”（HSE8）中明确规定在项目设计阶段必须进行设计方案的HAZOP分析；德国拜尔公司1997年制定“过程与工厂安全指导”中规定其所属的工厂必须进行HAZOP分析并形成安全评估报告；1992年英国的安全法规中提出HAZOP是海上装置危险识别的一种方法。HAZOP方法是许多安全规范中推荐应用的危险辨识方法。2008年开始国外的很多工程项目的HSE体系制
2、定要求必须加入HAZOP分析部分HAZOP评估方法评估方法HAZOP应用现状国内2007年6月，为贯彻执行危险化学品建设项目安全许可实施办法（国家安全监管总局令第8号），国家安监局危化司组织起草了危险化学品建设项目安全评价规范（征求意见稿），其中提出：对国外首次采用新技术、工艺的危化品建设项目，应选择危险和可操作性研究法（HAZOP）进行工艺安全分析。危化品建设项目的验收前评价，以安全检查表的方法为主，尽可能以危险和可操作性研究法（HAZOP）为辅。国内一些独资、合资公司在进行装置危险性分析时，会明确要求应用HAZOP方法进行分析；国内一些设计单位在为国外公司设计装置方案时，在提交设计报告的同
3、时，外方公司要求必须同时提交装置设计的HAZOP审查报告；目前有些设计单位对装置设计方案的审查已开始应用HAZOP进行分析；对危险性高、易发生重大事故的装置，业主期望对其进行全面、深入的分析，找出存在的危险及解决方案。可以看出，国内对HAZOP的应用需求越来越突出。其推广应用已成一种趋势v它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺功能，来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。v基本思路引导词工艺参数偏差HAZOP评估方法评估方法HAZOP分析原理人工人工HAZOP步骤步骤确定分析目标；确定分析目标；组成组成HAZOP小组，确定组长；小组，
4、确定组长；技术资料准备；技术资料准备；偏离词选定；偏离词选定；风险矩阵确定（非规定内容）；风险矩阵确定（非规定内容）；小组会议（系统分解、选定关键变量、偏离分析）；小组会议（系统分解、选定关键变量、偏离分析）；完成完成HAZOP分析报告。分析报告。HAZOP评估方法评估方法HAZOP分析原理HAZOP分析实际上是一种风险辨识和评价的过程，该工作完成后，还应就HAZOP分析过程中识别出来的顶上事件（Top Event ）进行保护层分析。所谓保护层分析就是将危险源、有害因素、预防性措施、顶上事件 、减缓性措施和后果之间的关联以领结的形状绘制出来。HAZOP评估方法评估方法HAZOP分析原理双向推理
5、基本原理:将危险剧情中部的变量点“拉偏”，从该变量点反向检查分析偏离原因，从该变量点正向检查分析偏离的不利后果危险与可操作性分析(HAZOP）方法属于双向推理，是目前应用最广泛，也被认为在危险识别方面最有效的安全评价方法。事故根本原因中间事件不利后果 对分析人员要求较高对分析人员要求较高HAZOP评估方法评估方法HAZOP分析原理传统传统传统传统HAZOPHAZOP存在的问题存在的问题存在的问题存在的问题 难于处理大规模的数据、信息和计算难于处理大规模的数据、信息和计算 人工分析大规模系统时无法得到完备的结果人工分析大规模系统时无法得到完备的结果 口头讨论方式不严格，讨论时易出现概念错误口头讨
6、论方式不严格，讨论时易出现概念错误 人工评价费时、费力，成本高人工评价费时、费力，成本高 人工评价得出的文本说明不规范，事后难于看懂人工评价得出的文本说明不规范，事后难于看懂HAZOP评估方法评估方法计算机HAZOP分析SDG 标识有向图标识有向图HAZOP评价模型评价模型 LDG 分层有向图分层有向图HAZOP评价模型评价模型 DBN 复杂动态系统复杂动态系统HAZOP评价模型评价模型CBR基于案例推理的基于案例推理的HAZOP评价模型评价模型 计算机辅助类计算机辅助类SDG半自动化半自动化HAZOP安全评价方法安全评价方法基于基于LDG模型的自动化推理模型的自动化推理 计算机自动类计算机自
7、动类目前依据计算机在分析中所起作用与参与程度的不同，我们将这些技术与软件划分为两类，即计目前依据计算机在分析中所起作用与参与程度的不同，我们将这些技术与软件划分为两类，即计算机辅助类与计算机自动类。前者主要是指这类软件在过程中起到辅助专家记录、整理信息的作算机辅助类与计算机自动类。前者主要是指这类软件在过程中起到辅助专家记录、整理信息的作用，本质上是一类信息与项目管理软件。而计算机自动软件是指在过程中寻找危险的推理过程主用，本质上是一类信息与项目管理软件。而计算机自动软件是指在过程中寻找危险的推理过程主要是由计算机自动完成。要是由计算机自动完成。 HAZOP是通过对关键变量的是通过对关键变量的
8、偏差的研究，来寻找偏差的研究，来寻找该偏差导致的所有不该偏差导致的所有不利后果以及所有导致利后果以及所有导致该偏差该偏差的非正常原因的非正常原因SDG一种基于定性因一种基于定性因果关系的由节点和节点果关系的由节点和节点之间有向连线构成的网之间有向连线构成的网络图络图.LDG模型是模型是SDG的拓展，基本表达的拓展，基本表达方式与方式与SDG类似，但在类似，但在LDG模型里，模型里，所有所有HAZOP关键词均可以被表示出关键词均可以被表示出来，同时所有相互影响关系都可以来，同时所有相互影响关系都可以被描述出来被描述出来.DBN利用利用HAZOP的系统全面的分析的系统全面的分析技术，得出系统可技术
9、，得出系统可能出现的故障模型，能出现的故障模型，并作为动态贝叶斯并作为动态贝叶斯网络的数据源。网络的数据源。.CBR在在HAZOP推理推理过程中，使用检索系过程中，使用检索系统到历史上发生过的统到历史上发生过的最为相似的案例信息，最为相似的案例信息，通过参考相似案例的通过参考相似案例的事故描述和事故原因，事故描述和事故原因，来辅助专家进行来辅助专家进行HAZOP原因后果分原因后果分析。析。HAZOP评估方法评估方法计算机HAZOP分析SDGSDG是一种基于深层知识、定性因果关系的表达方法，反映出当某变量状态发生正或负变化时引是一种基于深层知识、定性因果关系的表达方法，反映出当某变量状态发生正或
10、负变化时引起其它过程变量状态变化的关系，且起其它过程变量状态变化的关系，且SDGSDG模型易于构造故障的定性传播关系，能清晰、自然地表模型易于构造故障的定性传播关系，能清晰、自然地表达变量之间的关系、易于事件的因果推理，达变量之间的关系、易于事件的因果推理，也是自动化推理分析的有效方法。也是自动化推理分析的有效方法。 SDGSDG现已经成为化现已经成为化工过程计算机辅助评价和自动故自动故障诊断的一种广泛应用的关键技术工过程计算机辅助评价和自动故自动故障诊断的一种广泛应用的关键技术HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机辅助分析SDG-HAZOP流程图对于对于HAZOP分析言存在两类节点分析言
11、存在两类节点:变量节点原因结果节点。变量节点变量节点以及它们之间的关系描述整个研究对象中关键变量的结构及相互影响关系。变量节点在SDG图中，以圆形节点表示。原因结果节点原因结果节点以矩形框表示。针对该节点所代表是非正常原因还是不利后果，分为原因节点与后果节点两类。LDG模型引入了分层的概念，使模型表达能力比模型引入了分层的概念，使模型表达能力比SDG有了很大的提升，能够表达有了很大的提升，能够表达HAZOP分析中分析中用到的全部引导词，并可以表达复杂的映射型因果关系。因此，用到的全部引导词，并可以表达复杂的映射型因果关系。因此，LDG模型能够系统化、条理化地模型能够系统化、条理化地表达几乎全部
12、表达几乎全部HAZOP分析中需要的知识。这样基于分析中需要的知识。这样基于LDG模型的推理方法可以实现更全面更彻底的模型的推理方法可以实现更全面更彻底的HAZOP分析分析HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机辅助分析 LDG推理示例图LDG里的节点对应的是偏差，且每个节点对应一个偏差。一个过程变量可以对应多个节点，几多个偏差，不同偏差放在不同层上，但每个变量在每一层上至多出现一次。LDG偏差之间的相互影响有节点之间的有向连线表示。DBN-HAZOP技术主要复杂动态系统动态性和开放性的安全预警技术。技术主要复杂动态系统动态性和开放性的安全预警技术。利用利用HAZOP的系统全面的分析技术，得出
13、系统可能出现的故障模型，并作为动态贝叶斯网的系统全面的分析技术，得出系统可能出现的故障模型，并作为动态贝叶斯网络（络（DBN）的数据源。）的数据源。由于由于DBN具有自学习和自适应能力，即使在部分数据缺失的情况下也可以模拟人思维方式，具有自学习和自适应能力，即使在部分数据缺失的情况下也可以模拟人思维方式，建立准确的系统预测结论，对于实现全方位多角度的设备安全运行预警体系建立准确的系统预测结论，对于实现全方位多角度的设备安全运行预警体系 具有重要意义具有重要意义HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机辅助分析动态贝叶斯网络结构动态贝叶斯网络结构动态贝叶斯网络结构动态贝叶斯网络结构参数的确定参数
14、的确定参数的确定参数的确定动态贝叶斯网络的建立CBRCBR理论的逻辑起点是认知科学，基于案例推理作为人工智能由表层的机器模仿向深层的机器理论的逻辑起点是认知科学，基于案例推理作为人工智能由表层的机器模仿向深层的机器思维发展中的一种形，模仿人类的思维方式，直接引用以前积累的经验和知识解决现在的问题。思维发展中的一种形，模仿人类的思维方式，直接引用以前积累的经验和知识解决现在的问题。HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机辅助分析代替人工模仿人工比人工更全面、稳定和快捷遵循人的思维模式1 通过回忆以往的经验解决新的问题2 类比推理认识事物、分析事物的过程CBR核心思想图 CBR研究的主要动力来源
15、于建立人类思考和行动的认知模型，去建立更有效、更强壮的解决现实世界问题的计算机系统。半自动化半自动化SDG-HAZOPSDG-HAZOP方法通过计算机自动推理在很短的时间内方法通过计算机自动推理在很短的时间内( (几秒几秒) )就可对所有的偏差进行分析就可对所有的偏差进行分析, ,且且计算机具有记忆力好、表述明确的优势计算机具有记忆力好、表述明确的优势, ,弥补了人工方法的缺点弥补了人工方法的缺点, ,然后利用人工然后利用人工HAZOPHAZOP的方法分析半的方法分析半自动化自动化SDG-HAZOPSDG-HAZOP难以进行分析的非难以进行分析的非“正正”、“负负”偏差偏差, ,并添加后果的风
16、险等级与防护措施。并添加后果的风险等级与防护措施。以以SDG-HAZOPSDG-HAZOP为主线的分析方法相对于为主线的分析方法相对于以人工以人工HAZOPHAZOP为主线的方法存在显著的为主线的方法存在显著的优点。优点。此方法先建立了此方法先建立了SDGSDG模型模型, ,通过自动推通过自动推理得到所有拉偏点的原因与后果理得到所有拉偏点的原因与后果, ,这个这个推理过程是连续的一次完成的。而以推理过程是连续的一次完成的。而以人人HAZOPHAZOP为主线的方法是对单个偏差进为主线的方法是对单个偏差进SDGSDG推理得到原因与后果再通过人工的推理得到原因与后果再通过人工的方法补全其它信息方法补
17、全其它信息, ,如此循环直到所有如此循环直到所有偏差分析完毕偏差分析完毕, ,这个过程实质上是人工这个过程实质上是人工方法与自动推理交替进行。方法与自动推理交替进行。HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机自动分析半自动化SDG-HAZOP过程图HAZOPHAZOP自动分析依靠推理机制调用各个对象和它们的方法来实现。自动分析依靠推理机制调用各个对象和它们的方法来实现。HAZOP评估方法评估方法HAZOP计算机自动分析LDGLDG模型的推理机制包括正向推理和反向推理两个方向。正向推理是在模型的推理机制包括正向推理和反向推理两个方向。正向推理是在LDGLDG模型中，从选定的偏差节模型中，从选定的
18、偏差节点向后果节点探索可能的、完备的且独立的相容通路，一记录下原因节点代表的有效偏差在设备内点向后果节点探索可能的、完备的且独立的相容通路，一记录下原因节点代表的有效偏差在设备内及设备间可能产生的其他偏差。反向推理是从当前所关注的偏差节点向可能的所有原因节点反向探及设备间可能产生的其他偏差。反向推理是从当前所关注的偏差节点向可能的所有原因节点反向探索可能的且独立的相容通路，记录下设备内或其它相连设备中可能引起此后果的所有偏差。索可能的且独立的相容通路，记录下设备内或其它相连设备中可能引起此后果的所有偏差。基于LDG模型的自动化推理流程控制图油气管道油气管道HAZOP评估方法研究评估方法研究计算
19、机辅助SDG-HAZOP评估输气管道建立SDG模型（流程图建模）为了进行安全分析，必须将非正常的原因与不利的后果的信息添加入SDG模型中。a熟悉流程, 划分单元;这项工作主要依据现场P& ID图进行b选取关键变量c列写影响方程 FR - 01 z + HV11 + V10 + C3 + V09 + K01 + V01 - HV03,d加入原因后果节点e简化修改模型适当的方法在这类模型中进行推理，以寻找非正常原因 和不利后果。引入模糊推理方法到SGD一HAZOP安全评价，使之成为了一种半定量的推理方法。运用这种推理方法，可以较为有效地对冗繁HAZOP分析结果按照其危险传播能力的大小进行排序，并筛
20、除掉传播能力小的通路。最后，通过VC编程实现了该模糊推理过程，并将之应用于个人仿真器中的典型化工流程，取得成功。储气库站场 HAZOP人工分析站场站场HAZOP评估方法研究评估方法研究天然气处理厂采油集输站天然气采气站采油井场计量站油水分离计量联合站输油泵增压站储气库站场 HAZOP人工分析基本过程1划分节点节点编号节点说明进站阀至计量管汇计量管汇至生产分离器生产分离器油相至凝液汇管生产分离器水相至凝液汇管引导词和参数序号偏差引导词参数压力偏高高压力压力偏低低压力温度偏高高温度温度偏低低温度流量偏高高流量流量偏低低流量站场站场HAZOP评估方法研究评估方法研究储气库站场 HAZOP人工分析确定
21、有意义的偏差引导词+工艺参数=偏差用引导词来描述要分析的问题可以确保扎忆0P方法的统一性，同时能够将要分析的问题系统化，应用一套完整的引导词，可以导出所有可能的偏差，而不致被遗漏。对偏差进行分析分析组按确定的程序对偏差进行分析。分析导致偏差的全面原因，不同原因状况下可能导致的危害后果，已有的安全措施及是否充足，提出需添加或者完善的安全措施或者方案。分析结果记录是后期编制分析报告的主要依据储气库站场 HAZOP人工分析站场站场HAZOP评估方法研究评估方法研究储气库站场 基于LDG模型HAZOP自动化推理研究1 LDG模型建立的数据库包括设备库、参数库、HAZOP关键词库、偏差相互作用关系库及偏差原因后果库等。2 推理算法设计 （设计步骤）设备内原因分析设备内后果分析下游原因分析上游原因分析下游后果分析上游后果分析上下游结合原因分析上下游结合后果分析匹配原因列表和后果列表自动化推理除了这些主功能外，还有一些建立在DAO之上的设备信息查询接口程序储气库站场 LDG模型HAZOP自动化推理站场站场HAZOP评估方法研究评估方法研究4论文的研究内容1 对油气管道进行SDG-HAZOP评价，可以结合模糊推理2 油田主要站场进行改进HAZOP评价汇报完毕汇报完毕敬请各位批评指正敬请各位批评指正谢谢谢谢
