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HAZOP和LOPA分析 | SIL定級

開(kāi)普工程技術(shù)有限公司承接HAZOP分析、LOPA分析、SIL定級等工作,公司擁有多個(gè)行業(yè)的設計、咨詢(xún)資質(zhì),設計團隊從事化工行業(yè)多年,經(jīng)驗豐富,分析人員具備深厚的風(fēng)險管理功底且取得HAZOP分析主席證書(shū)。

HAZOP分析

危險與可操作性(HAZOP:Hazard Operability取前字母組成)研究是以系統工程為基礎的一種可用于定性分析或定量評價(jià)的危險性評價(jià)方法,用于探明生產(chǎn)裝置和工藝過(guò)程中的危險及其原因,尋求必要對策。通過(guò)分析生產(chǎn)運行過(guò)程中工藝狀態(tài)參數的變動(dòng),操作控制中可能出現的偏差,以及這些變動(dòng)與偏差對系統的影響及可能導致的后果,找出出現變動(dòng)與偏差的原因,明確裝置或系統內及生產(chǎn)過(guò)程中存在的主要危險、危害因素,并針對變動(dòng)與偏差的后果提出應采取的措施。

危險和可操作性研究方法可按分析的準備、完成分析和編制分析結果報告三個(gè)步驟來(lái)完成。由各種專(zhuān)業(yè)人員按照規定的方法對偏離設計的工藝條件進(jìn)行過(guò)程危險和可操作性研究。

HAZOP是全面考察對象分析,對每一個(gè)細節提出問(wèn)題,如在工藝過(guò)程的生產(chǎn)運行中,要了解工藝參數與設計要求不一致的地方(即發(fā)生偏差),繼而進(jìn)一步分析偏差出現的原因及其產(chǎn)生的結果,并提出相應的對策。具體為: HAZOP方法基本原理就是從“偏離”(如壓力過(guò)高、壓力過(guò)低、液位無(wú)、液位過(guò)高等)出發(fā),反向產(chǎn)生查找偏離的“原因”,正向查找偏離導致的不利“后果”識別“原因-偏離-后果”整個(gè)危險傳播路徑上已有的“安全措施”,如果已有安全措施不夠,則提出“建議措施”,將風(fēng)險降低到可接受的范圍。

LOPA分析

保護層分析(LOPA)是半定量的工藝危害分析方法之一。用于確定發(fā)現的危險場(chǎng)景的危險程度,定量計算危害發(fā)生的概率,已有保護層的保護能力及失效概率,如果發(fā)現保護措施不足,可以推算出需要的保護措施的等級。

LOPA是由事件樹(shù)分析發(fā)展而來(lái)的一種風(fēng)險分析技術(shù),作為辨識和評估風(fēng)險的半定量工具,是溝通定性分析和定量分析的重要橋梁與紐帶。LOPA耗費的時(shí)間比定量分析少,能夠集中研究后果嚴重或高頻率事件,善于識別、揭示事故場(chǎng)景的始發(fā)事件及深層次原因,集中了定性和定量分析的優(yōu)點(diǎn),易于理解,便于操作,客觀(guān)性強,用于較復雜事故場(chǎng)景效果甚佳。所以在工業(yè)實(shí)踐中一般在定性的危害分析如HAZOP,檢查表等完成之后,對得到的結果中過(guò)于復雜的、過(guò)于危險的以及提出了SIS要求的部分進(jìn)行LOPA,如果結果仍不足以支持最終的決策,則會(huì )進(jìn)一步考慮如QRA等定量分析方法。

LOPA先分析未采取獨立保護層之前的風(fēng)險水平,通過(guò)參照一定的風(fēng)險容許準則,再評估各種獨立保護層將風(fēng)險降低的程度,其基本特點(diǎn)是基于事故場(chǎng)景進(jìn)行風(fēng)險研究。

保護層是一類(lèi)安全保護措施,它是能有效阻止始發(fā)事件演變?yōu)槭鹿实脑O備、系統或者動(dòng)作。兼具獨立性、有效性和可審計性的保護層稱(chēng)為獨立保護層(Independent Protection Layer,IPL),它既獨立于始發(fā)事件,也獨立于其他獨立保護層。正確識別和選取獨立保護層是完成LOPA分析的重點(diǎn)內容之一。典型化工裝置的獨立保護層呈“洋蔥”形分布,從內到外一般設計為:過(guò)程設計、基本過(guò)程控制系統、警報與人員干預、安全儀表系統、物理防護、釋放后物理防護、工廠(chǎng)緊急響應以及社區應急響應等。

在開(kāi)展化工過(guò)程工藝危害分析時(shí),保護層是否足夠,能否有效防止事故的發(fā)生是分析人員最為關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。保護層分析(Layer of protection analysis,簡(jiǎn)稱(chēng)LOPA)是在定性危害分析(如HAZOP)的基礎上,進(jìn)一步評估保護層的有效性,并進(jìn)行風(fēng)險決策的系統方法。

其主要目的是確定是否有足夠的保護層使過(guò)程風(fēng)險滿(mǎn)足企業(yè)的風(fēng)險可接受標準。LOPA是一種半定量的風(fēng)險評估技術(shù),通常使用初始事件頻率、后果嚴重程度和獨立保護層(IPL)失效頻率的數量級大小來(lái)近似表征場(chǎng)景的風(fēng)險。

SIL定級

安全完整性等級(SIL,Safety Integrity Levels)是對安全儀表系統各個(gè)安全儀表功能(SIF,Safety Instrumented Function)的能力的衡量。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,過(guò)程風(fēng)險越高,對安全系統安全性能的要求越高。

SIL定級需要依據以下步驟順序執行:①設置安全目標(風(fēng)險矩陣及風(fēng)險可接受標準);②填寫(xiě)SIF回路屬性(觸發(fā)機構,執行機構,后果等);③分析初始事件,匹配初始風(fēng)險;④獨立保護層分析匹配;⑤確認是否需要配置SIF回路;⑥為配置的SIF回路指定其所需的SIL等級。

在進(jìn)行SIL定級時(shí),每種事件的失效都有對應的失效模式,因此概率是可以統計的,事件的概率可以參考:GB/AQ、CCPS、EXIDA、OREDA等權威數據庫。識別SIF回路時(shí)要全面,SIF回路數量的確定通常與場(chǎng)景相關(guān);除考慮正常的聯(lián)鎖設置外,還需結合HAZOP分析,將其中一些高風(fēng)險的事故劇情、復雜的事故劇情、后果嚴重的事故劇情拎出來(lái)進(jìn)行分析,因此HAZOP報告的質(zhì)量為影響SIL定級的關(guān)鍵因素。

SIL定級過(guò)程還要注意以下幾點(diǎn):例如,風(fēng)險可接受標準的制定需要結合企業(yè)的現狀;SIL定級中初始事件及修正因子影響結果的準確度;SIL定級中“IPL”三個(gè)特性(功能性、完整性、可靠性)的細節把握;在役裝置中現場(chǎng)調研及MOC變更梳理。

此外,在SIL定級報告中,當SIF回路定級結果為a時(shí),該回路無(wú)SIL等級,RRF為1-10之間;a的定義為:保留該SIF回路的功能,對其SIL等級不做要求。SIF回路滿(mǎn)足其SIL等級,要求SIF回路(包含觸發(fā)機構、邏輯處理器、最終元件)的PFD值和HFT(硬件故障裕度)同時(shí)滿(mǎn)足其要求。

三種分析方法之間的關(guān)系:LOPA分析是HAZOP分析的繼續,可以解決HAZOP分析中殘余風(fēng)險不能定量化的不足,是對HAZOP分析結果的豐富和補充;SIL分析則在LOPA分析的基礎上,進(jìn)一步對需要增加的安全儀表系統(SIS)進(jìn)行設計,并對LOPA分析結果進(jìn)行驗證,即HAZOP、LOPA分析是SIL分析的前期準備工作。

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