油田企業(yè)設(shè)備設(shè)施風(fēng)險定量分析與管理

張全解 王清 王小娟（山東省青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院）

油田企業(yè)設(shè)備設(shè)施風(fēng)險定量分析與管理

張全解 王清 王小娟（山東省青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院）

設(shè)備設(shè)施風(fēng)險管理是油田企業(yè)安全生產(chǎn)工作的重要組成部分，由于設(shè)備操作的復(fù)雜性，設(shè)備工藝的連續(xù)性和生產(chǎn)介質(zhì)的高危險性，導(dǎo)致設(shè)備設(shè)施運行的高風(fēng)險性，因此設(shè)備設(shè)施風(fēng)險管理有著舉足輕重的地位。本文以油田企業(yè)運行階段的設(shè)備設(shè)施為研究對象，通過構(gòu)建設(shè)備設(shè)施風(fēng)險指標(biāo)體系，從提高風(fēng)險評價的精確性角度入手，建立設(shè)備設(shè)施風(fēng)險定量分析與管理規(guī)則。涉及油田企業(yè)安全工作的多項內(nèi)容，并將當(dāng)前風(fēng)險的影響提升到一個相對更高的層次，對提高整個油田企業(yè)生產(chǎn)管理體系的穩(wěn)定性和可靠性具有重要意義。

油田設(shè)備 固有風(fēng)險 當(dāng)前風(fēng)險 風(fēng)險定量分析

引言

現(xiàn)代油田企業(yè)中，生產(chǎn)工藝連續(xù)化、自動化和設(shè)備設(shè)施大型化、集約化大大提高生產(chǎn)能力的同時也引起整個生產(chǎn)系統(tǒng)危險有害因素的活躍，并導(dǎo)致生產(chǎn)事故發(fā)生概率持續(xù)增加，事故后果嚴(yán)重程度不斷升高。

大多數(shù)事故都與設(shè)備設(shè)施故障或不安全運行有著密切的聯(lián)系，如振動、過熱、腐蝕、磨損造成的泄漏、刺漏，氣液凍堵、雜質(zhì)堵塞引起的憋壓、超壓等等。設(shè)備設(shè)施故障是導(dǎo)致重大事故的主要因素，然而在油田企業(yè)生產(chǎn)體系中，從化工原料到最終產(chǎn)品大多是具有易燃、易爆、有毒、腐蝕的危險化學(xué)品，同時還伴有高溫、高壓的生產(chǎn)介質(zhì)，導(dǎo)致各種設(shè)備設(shè)施事故誘發(fā)因素變得更為復(fù)雜。對油田企業(yè)事故的統(tǒng)計分析表明，雖然事故發(fā)生數(shù)量有逐年下降的趨勢，但是在設(shè)備設(shè)施大型化、集約化發(fā)展的驅(qū)使下，事故危害性和每起事故平均損失的不斷增加，并且事故的停產(chǎn)損失大多高于直接財產(chǎn)損失[1]， 這 不 僅 對 企 業(yè) 經(jīng) 濟 帶 來 巨 大 打 擊 ， 更 具 有 非常消極的社會影響。在這樣一個龐大的生產(chǎn)系統(tǒng)中，實現(xiàn)對設(shè)備設(shè)施這一要素的風(fēng)險分析管理是必要而急切的。

1 設(shè)備設(shè)施風(fēng)險體系

對于設(shè)備設(shè)施風(fēng)險管理這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，若要保證其穩(wěn)定高效地運行，就必須分清系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上針對各個層次分析系統(tǒng)與系統(tǒng)、系統(tǒng)與要素以及要素與要素之間的信息關(guān)聯(lián)和相 互 影 響 。 風(fēng) 險 （Risk）=可 能 性 （Probability）×嚴(yán) 重 性 （Severity）。 在 風(fēng) 險 評 價 過 程 中 ， 風(fēng) 險 要 素可以視為兩個相互獨立的部分分別進行剖析和進一步地分解，并對分解后的各個分項指標(biāo)進行統(tǒng)計運算和定量分析，最終在風(fēng)險等級評定時加以權(quán)值的分配及量值的綜合。設(shè)備設(shè)施風(fēng)險可以根據(jù)事故發(fā)生可能性和事故后果嚴(yán)重性，劃分為設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險和當(dāng)前風(fēng)險兩項一級指標(biāo)，并且通過進一步的剖析和分解得到設(shè)備設(shè)施風(fēng)險等級評定的九項二級指標(biāo) （圖1）。

圖1 設(shè)備設(shè)施風(fēng)險指標(biāo)體系層次

2 設(shè)備設(shè)施風(fēng)險分析規(guī)則

設(shè)備設(shè)施風(fēng)險分析規(guī)則是對各項風(fēng)險指標(biāo)定量計算方法的綜合，以設(shè)備設(shè)施風(fēng)險指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，針對兩級各項指標(biāo)制定相應(yīng)的定量計算方法。

2.1固有風(fēng)險分析規(guī)則

固有風(fēng)險分析規(guī)則的確定采用道化學(xué)和蒙德法的定量評價思路，對固有風(fēng)險各項指標(biāo)先進行定性分析，再給以量化處理，達到對設(shè)備設(shè)施風(fēng)險進行初始評價的目的。由于四項指標(biāo)對設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險具有不同程度的影響，所以在綜合四項指標(biāo)計算固有風(fēng)險值時，須對各項指標(biāo)分配權(quán)限，得到各項指標(biāo)的風(fēng)險值及各自對固有風(fēng)險的權(quán)系數(shù)后，可按照公式（1）量化設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險。

式中：

Rg——設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險值；

Fi——各項指標(biāo)的風(fēng)險值；

ωi——各項指標(biāo)對固有風(fēng)險的權(quán)系數(shù)。

為確保設(shè)備設(shè)施風(fēng)險定量評價的準(zhǔn)確性與合理性，下面設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險四項指標(biāo)的定量分析采用百分制，作為對各項指標(biāo)風(fēng)險值的定量計算的量化標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 設(shè)備類型基本風(fēng)險

對設(shè)備類型基本風(fēng)險將從是否特種設(shè)備、用途和功能、檢維修難易程度、購置安裝總費用四方面展開分析，風(fēng)險值由各分項值求和得到 （表1）。

表1 設(shè)備類型基本風(fēng)險

設(shè)備類型基本風(fēng)險定量評價表，針對各分項內(nèi)容設(shè)定了取值范圍，可采用先定性后定量的方式確定。同時，設(shè)備設(shè)施風(fēng)險管理人員也可以分項內(nèi)容的取值空間為參考，根據(jù)實際情況和歷史經(jīng)驗進行設(shè)備類型基本風(fēng)險值的選取以及維護和管理工作。

2.1.2 工藝節(jié)點基本風(fēng)險

對工藝節(jié)點基本風(fēng)險將從發(fā)生事故對人員環(huán)境的影響、發(fā)生故障對生產(chǎn)的影響、運行狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)四方面展開分析，風(fēng)險值同樣由各分項值求和得到 （表2）。

表2 工藝節(jié)點基本風(fēng)險

工藝節(jié)點基本風(fēng)險中，事故異常對人員環(huán)境及生產(chǎn)的影響作為工藝節(jié)點基本風(fēng)險指標(biāo)的關(guān)鍵和主要內(nèi)容占有決定性比重。此外，持續(xù)超負(fù)荷運行的設(shè)備設(shè)施，其自然具有相對較高的風(fēng)險，可通過增加工藝節(jié)點基本風(fēng)險相應(yīng)地提高設(shè)備設(shè)施所需的關(guān)注度。由于生產(chǎn)的需要，設(shè)備設(shè)施運行和負(fù)載狀態(tài)很有可能會產(chǎn)生變動，運行狀態(tài)甚至由間斷運行轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)運行，或者出現(xiàn)加大設(shè)備負(fù)載的情況，受此影響，工藝節(jié)點基本風(fēng)險值也會有相應(yīng)的變化。

2.1.3 設(shè)備處置介質(zhì)風(fēng)險

設(shè)備處置介質(zhì)風(fēng)險的定量分析可從介質(zhì)的道化學(xué)物質(zhì)系數(shù)、毒性系數(shù)和物質(zhì)數(shù)量三個方面入手：道 化 學(xué) 物 質(zhì) 系 數(shù) 取 值 為 1～40； 毒 性 系 數(shù) 取 值 為 1～40； 物 質(zhì) 數(shù) 量 取 值 為 1～1.25。 設(shè) 備 處 置 介 質(zhì) 風(fēng) 險 值由道化學(xué)物質(zhì)系數(shù)與毒性系數(shù)的加和乘以物質(zhì)數(shù)量獲取。

2.1.4 設(shè)備工藝操作風(fēng)險

設(shè)備工藝操作風(fēng)險采用道化學(xué)及蒙德法進行分析，將其分為一般工藝操作風(fēng)險和特殊工藝操作風(fēng)險，并對各分項的取值范圍進行了調(diào)整 （表3），以適應(yīng)設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險百分制的定量標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)備工藝操作風(fēng)險定量分析是對設(shè)備內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)危險性的一種描述并用數(shù)值的形式加以定義和表達，其一般及特殊工藝操作風(fēng)險是影響事故后果嚴(yán)重程度的重要因素，如高溫引起的燙傷，高壓引發(fā)的應(yīng)力腐蝕、機械傷害等。

表3 設(shè)備工藝操作風(fēng)險

2.1.5 固有風(fēng)險指標(biāo)權(quán)限分析

關(guān)于設(shè)備類型基本風(fēng)險、工藝節(jié)點基本風(fēng)險、設(shè)備處置介質(zhì)風(fēng)險和設(shè)備工藝操作風(fēng)險四項二級指標(biāo)對設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險權(quán)系數(shù)的分配，采用模糊層次 分 析 法 確 定[2-7]。 通 過 構(gòu) 造 比 較 判 斷 矩 陣 ， 并 由 判斷矩陣一致性檢驗確定數(shù)據(jù)的可靠性。最后設(shè)備類型基本風(fēng)險、工藝節(jié)點基本風(fēng)險、設(shè)備處置介質(zhì)風(fēng)險以及設(shè)備工藝操作風(fēng)險四項指標(biāo)，對設(shè)備設(shè)施固有 風(fēng) 險 的 權(quán) 限 值 分 別 為 0.120、 0.056、 0.581、0.243。

2.2當(dāng)前風(fēng)險分析規(guī)則

當(dāng)前風(fēng)險是對設(shè)備設(shè)施風(fēng)險的補償評價，根據(jù)設(shè)備設(shè)施風(fēng)險指標(biāo)分析，當(dāng)前風(fēng)險從監(jiān)控管理執(zhí)行情況、供應(yīng)商可靠性信息、設(shè)備設(shè)施運行時間、設(shè)備問題故障比率以及安全技術(shù)管理措施五個方面展開分析，為設(shè)備設(shè)施總風(fēng)險的定量計算提供補償性評價系數(shù)。其計算公式如下所示。

式中：

Rd——設(shè)備設(shè)施當(dāng)前風(fēng)險系數(shù)值；

Fi——各項指標(biāo)系數(shù)值。

對于當(dāng)前風(fēng)險評價系數(shù)的確定，參照道化學(xué)和蒙德法中關(guān)于安全措施補償系數(shù)的量化思路，對公式 （2）中 的 各 項 系 數(shù) 取 接 近 1 的 值 ， 其 中 監(jiān) 控 管理執(zhí)行情況、供應(yīng)商可靠性信息、設(shè)備設(shè)施運行時間和設(shè)備問題故障比率四項指標(biāo)對應(yīng)的補償系數(shù)取大于或等于1的值，而安全技術(shù)管理措施補償系數(shù)取值小于或等于1。

2.2.1 監(jiān)控管理執(zhí)行情況

設(shè)備設(shè)施監(jiān)控管理執(zhí)行情況評價系數(shù)的確定根據(jù)監(jiān)控類型分別考慮，由于定期監(jiān)控、運行測試、法定檢驗和檢維修對設(shè)備設(shè)施安全穩(wěn)定運行具有不同程度的影響和意義，因此，各項監(jiān)控類型相應(yīng)的重 要 性 系 數(shù) 值 如 下 ： 定 期 監(jiān) 控 為 1.05、 運 行 測 試 為1.10、 法 定 檢 驗 為 1.18、 檢 維 修 為 1.25。 此 外 ， 各項監(jiān)控類型的執(zhí)行對設(shè)備設(shè)施風(fēng)險的影響還需考慮時效性。

綜上設(shè)備設(shè)施監(jiān)控管理執(zhí)行情況評價系數(shù) F5可通過下式計算獲取。

式中：

F5——監(jiān)控管理執(zhí)行情況評價系數(shù)；

ki——各項監(jiān)控類型重要性系數(shù)；

n——監(jiān)控計劃連續(xù)未執(zhí)行次數(shù)。

2.2.2 供應(yīng)商可靠性信息

設(shè)備設(shè)施供應(yīng)商可靠性信息評價系數(shù)，是通過計算同一供應(yīng)商提供的相同類型設(shè)備設(shè)施的報廢率、設(shè)備設(shè)施附件類別和工藝比重來確定的。報廢率可由下式得：

式中：

η——確定供應(yīng)商可靠性信息的設(shè)備設(shè)施報廢率；

C0——與設(shè)備設(shè)施質(zhì)量相關(guān)的報廢數(shù)量；

C——在用總量與報廢總量之和。

設(shè)備設(shè)施類別比重系數(shù)，專屬附件為2，通用附件為1。對于某些設(shè)備附件，雖然是專屬附件，但是對主設(shè)備的工藝生產(chǎn)功能并無重要影響，如一些專用溫度檢測儀、流量計量儀等；相反，某些通用附件由于所在工藝位置非常重要，如工藝流程體系中一些生產(chǎn)或存儲設(shè)備的旁通閥、泄壓閥等，故其供應(yīng)商可靠性對主設(shè)備風(fēng)險具有較高比重。根據(jù)設(shè)備設(shè)施附件的工藝地位，由高到低確定工藝比重系 數(shù) 分 別 為 0.10、0.05、 0.02。

根據(jù)設(shè)備設(shè)施報廢率以及設(shè)備附件對主設(shè)備風(fēng)險的比重，可通過以下計算式確定設(shè)備設(shè)施供應(yīng)商可靠性信息評價系數(shù)。

式中：

F6——供應(yīng)商可靠性信息評價系數(shù)；

η——主設(shè)備報廢率；

ηi——設(shè)備設(shè)施附件報廢率；

n——設(shè)備設(shè)施附件數(shù)量；

xa——設(shè)備設(shè)施附件類別風(fēng)險比重系數(shù)；

kb——設(shè)備設(shè)施附件工藝風(fēng)險比重系數(shù)。

2.2.3 設(shè)備設(shè)施運行時間

對設(shè)備設(shè)施運行時間評價系數(shù)的確定以運行時間和故障率的二維曲線圖為依據(jù)，并按照功能或工藝位置將油田企業(yè)設(shè)備設(shè)施分為生產(chǎn)設(shè)備和存儲設(shè)備兩大類，通過對兩類設(shè)備的分別考慮完成這一指標(biāo) 的 定 量 分 析[8-11]。 根 據(jù) 設(shè) 備 設(shè) 施 投 入 使 用 時 間 便可確定設(shè)備設(shè)施當(dāng)前所在壽命周期階段，進而確定各階段的系數(shù)值。生產(chǎn)設(shè)備磨合期、穩(wěn)定期、損耗期 分 別 為 1.08、 1.02、 1.15， 存 儲 設(shè) 備 穩(wěn) 定 期 、 損耗 期 分 別 為 1.01、 1.12。 設(shè) 備 設(shè) 施 運 行 時 間 評 價 系數(shù)即為設(shè)備設(shè)施當(dāng)前所在壽命周期階段的風(fēng)險系數(shù)值。

2.2.4 設(shè)備問題故障比率

設(shè)備設(shè)施不同級別的問題故障對設(shè)備設(shè)施風(fēng)險具有不同程度的影響，需要根據(jù)問題故障的級別給以不同的比重系數(shù)，并綜合反映到設(shè)備問題故障比率的評價系數(shù)中。設(shè)備設(shè)施問題故障可分為五個等級 ， 各 級 風(fēng) 險 比 重 系 數(shù) 分 別 為 ： 輕 微 0.4、 一 般0.6、 中 等 1.2、 嚴(yán) 重 2.0、 非 常 嚴(yán) 重 3.0。 根 據(jù) 各 問題故障級別的比重系數(shù)，以及設(shè)備設(shè)施監(jiān)控管理提供的各級別問題故障次數(shù)，可通過以下計算式確定設(shè)備問題故障比率評價系數(shù)。

式中：

F8——設(shè)備問題故障比率評價系數(shù)；

ki——問題故障各級別風(fēng)險比重系數(shù)；

ni——問題故障各級別發(fā)生次數(shù)；

t——主設(shè)備運行時間，d。

2.2.5 安全技術(shù)管理措施

從以上當(dāng)前風(fēng)險指標(biāo)的定量規(guī)則來看，由于各項指標(biāo)的系數(shù)值均為大于或等于1的數(shù)，補償性評價在設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險的基礎(chǔ)上增大了設(shè)備設(shè)施的風(fēng)險。根據(jù)風(fēng)險指標(biāo)分析，安全技術(shù)管理措施評價系數(shù)需從技術(shù)、管理兩個方面，工藝控制、標(biāo)準(zhǔn)處置程序、崗位人員安全培訓(xùn)、應(yīng)急資源配備四個角度展開定量分析，沿著降低設(shè)備設(shè)施風(fēng)險的方向為定 量 計 算 提 供 補 償 性 評 價 系 數(shù)[12-15]。 通 過 各 項 安 全補償系數(shù)的乘積確定安全技術(shù)管理措施評價系數(shù)。

2.3油田企業(yè)設(shè)備總風(fēng)險的定量計算

設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險決定了設(shè)備設(shè)施事故后果的嚴(yán)重性，而設(shè)備設(shè)施當(dāng)前風(fēng)險則決定了設(shè)備設(shè)施當(dāng)前發(fā)生事故的可能性或事故造成嚴(yán)重后果的可能性。根據(jù)風(fēng)險的定義，設(shè)備設(shè)施總風(fēng)險即為固有風(fēng)險和當(dāng)前風(fēng)險的乘積，即設(shè)備設(shè)施風(fēng)險初始評價值乘以補償評價系數(shù)，可得計算式如下。

式中：

R——設(shè)備設(shè)施總風(fēng)險值；

Rg、Rd——設(shè) 備設(shè)施 風(fēng) 險 兩 一 級 指標(biāo)；

Fi——設(shè)備設(shè)施風(fēng)險九項二級指標(biāo)；

ωi——設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險各項指標(biāo)權(quán)限。

在 通 過式 （7）得到設(shè) 備 設(shè) 施總風(fēng) 險 值后， 可針對定量計算結(jié)果對設(shè)備設(shè)施加以風(fēng)險等級劃分，使相關(guān)管理人員對其所轄設(shè)備設(shè)施目前的風(fēng)險程度具有更加直觀的認(rèn)識和了解。設(shè)備設(shè)施總風(fēng)險的等級評定及風(fēng)險值范圍設(shè)定如表4所示。

表4 設(shè)備設(shè)施總風(fēng)險值等級劃分

3 總結(jié)

油田企業(yè)設(shè)備設(shè)施風(fēng)險的定量分析以道化學(xué)和蒙德法對生產(chǎn)工藝單元的危險定量方法為依據(jù)，對設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險和當(dāng)前風(fēng)險進行定量和定性分析。在此基礎(chǔ)上，通過對設(shè)備設(shè)施固有風(fēng)險四項指標(biāo)的權(quán)限分析，融合實際經(jīng)驗這一積極的要素，在設(shè)備設(shè)施當(dāng)前風(fēng)險的定量分析中，不僅考慮了安全措施補償系數(shù)，而且將設(shè)備設(shè)施監(jiān)控管理、供應(yīng)商可靠性、投入使用時間、問題故障比率列入了設(shè)備設(shè)施風(fēng)險補償評價之中；強調(diào)了人員的生產(chǎn)管理活動對設(shè)備設(shè)施風(fēng)險的影響，系統(tǒng)可以通過設(shè)備設(shè)施風(fēng)險管理將油田企業(yè)的人員和設(shè)備有序結(jié)合，進而提高整個生產(chǎn)管理體系的穩(wěn)定性和安全性。

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2013-08-25）

張全解，碩士 （在讀），從事油田企業(yè)設(shè)備安全管理 和 監(jiān) 控 工 作 ，E-mail： zhang_quanjie@163.com， 地 址 ： 山 東 省 青島市四方區(qū)撫順路11號青島理工大學(xué)，266033。