HAZOP—LOPA分析方法在天然氣場站的應(yīng)用

摘 要：從危險源及可操作性分析方法（HAZOP）和保護(hù)層分析方法（LOPA）基本原理、分析步驟入手，將兩者融合后開展天然氣場站安全分析，運(yùn)用HAZOP進(jìn)行危害分析識別事故場景，提出針對性保護(hù)措施，開展LOPA分析量化評估現(xiàn)有保護(hù)措施有效性、合理性，兩者結(jié)合能夠直觀量化風(fēng)險，提高了分析評價的客觀性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性，有利于降低安全風(fēng)險，排查事故隱患，提高風(fēng)險分析準(zhǔn)確度和安全管理水平。

關(guān)鍵詞：HAZOP LOPA；場站；風(fēng)險評估；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.073

HAZOP廣泛應(yīng)用于石油天然氣板塊，但其定性分析、無法量化、主觀性強(qiáng)等因素對后果判斷影響較大，在實(shí)際應(yīng)用中效果有所減弱，LOPA作為一種簡化的過程風(fēng)險評估方法，可彌補(bǔ)HAZOP分析不足，而且在定量風(fēng)險評價方面，更加省時省力和簡便[1-2]。利用HAZOP-LOPA分析方法開展安全分析，有利于為管理者提供安全決策信息[3]。

1 HAZOP-LOPA分析方法

1.1 HAZOP

HAZOP由英國帝國化學(xué)工業(yè)公司（ICI）在20世紀(jì)70年代提出，是由各個專業(yè)、具有不同知識背景人員組成分析小組，以分析會議形式進(jìn)行頭腦風(fēng)暴式討論，以便查找問題，提出控制風(fēng)險建議。

HAZOP基本步驟：（1）分析準(zhǔn)備。確定分析對象、目的和范圍，收集資料，確定分析小組，制定會議進(jìn)程。（2）召開分析會議。以節(jié)點(diǎn)為分析單元，描述節(jié)點(diǎn)工藝參數(shù)偏差；以頭腦風(fēng)暴形式分析偏差產(chǎn)生原因、可能導(dǎo)致后果；找出節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有安保措施，并提出建議。

1.2 LOPA

LOPA是美國化學(xué)理事會在20世紀(jì)80年代末提出的一種半定量風(fēng)險評估方法，其目的是在定性危險分析基礎(chǔ)上，對風(fēng)險進(jìn)行相對量化研究，判斷在該場景發(fā)生時系統(tǒng)所處風(fēng)險水平是否在可容忍風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，以及是否需要增加合適保護(hù)層以便將風(fēng)險降至可容忍范圍。

LOPA分析具體流程：

（1）場景識別與篩選。

（2）確認(rèn)初始事件（IE）。IE包括外部事件、設(shè)備故障和人員行為失效。

（3）獨(dú)立保護(hù)層（IPL）評估，確定獨(dú)立保護(hù)層的失效概率（PFD）。

（4）計算場景頻率，確定場景風(fēng)險，通常采用如下計算方法：

（1）

其中fiC——初始事件i的后果C的發(fā)生頻率，單位為 /a；

fiI——初始事件i的發(fā)生頻率，單位為 /a。

1.3 HAZOP-LOPA分析方法具體步驟

HAZOP與LOPA結(jié)合能夠彌補(bǔ)HAZOP不足，能夠達(dá)到降低管控風(fēng)險的目的，其具體分析步驟為：

（1）開展HAZOP，分析偏差、事故后果及安全措施，得到記錄表。

（2）篩選LOPA場景。

（3）開展LOPA，確定始發(fā)事件、條件事件和后果事件發(fā)生概率，計算事件發(fā)生未減輕事件概率；識別現(xiàn)有獨(dú)立保護(hù)層與安全防護(hù)措施，確定其失效概率，計算減輕事件剩余風(fēng)險概率。

2 應(yīng)用舉例

某天然氣計量檢定站依托天然氣高壓管網(wǎng)開展檢定，兼具天然氣場站和科學(xué)實(shí)驗(yàn)室共同屬性，既要保障場站安全運(yùn)行，又要確保裝置精度穩(wěn)定可靠，通過HAZOP-LOPA分析方法開展風(fēng)險識別評價，建立風(fēng)險清單，制定管控措施，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險監(jiān)控。根據(jù)場站設(shè)施和工藝流程，劃分為10個節(jié)點(diǎn)單元，通過HAZOP分析識別問題10項(xiàng)，提出建議措施21條。選取天然氣經(jīng)計量調(diào)壓撬回下游支線節(jié)點(diǎn)為例，闡述HAZOP-LOPA分析方法的具體應(yīng)用。

2.1 工藝描述

計量檢定站設(shè)計壓力10.0MPa，下游支線設(shè)計壓力6.3MPa，該計量檢定站配套計量調(diào)壓撬主要用于將檢定后用氣排放至下游支線，計量撬設(shè)有計量單元、緩沖單元、調(diào)壓單元，其中調(diào)壓單元設(shè)有安全切斷閥、電動調(diào)節(jié)閥，調(diào)壓單元下游設(shè)有放空管路和ESDV閥，工藝流程示意圖如圖1所示。

2.2 場景篩選與識別

HAZOP分析結(jié)果見表1，根據(jù)分析結(jié)果，選擇LOPA場景為電動調(diào)壓閥故障失效，調(diào)壓閥后管道超壓可能導(dǎo)致天然氣泄漏，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)。

2.3 IE確認(rèn)

選定IE為電動調(diào)壓閥PV702C故障，即調(diào)節(jié)器失效，其失效頻率為0.1/a；管道破裂概率為0.1/a；天然氣泄漏概率1；點(diǎn)火概率0.02，經(jīng)計算該事件發(fā)生概率為2*10-4/a，風(fēng)險等級為中。

2.4 IPL評估

（1）電動調(diào)壓閥失效后，天然氣超壓時安全切斷閥PCV703B執(zhí)行切斷動作，其失效概率為0.1/a；

（2）PIT703產(chǎn)生高高報警，觸發(fā)三級ESD切斷保護(hù)邏輯，切斷管路上PSV702A和ESDV103，其失效概率為0.01；

（3）管道內(nèi)天然氣超壓，操作人員打開安全閥放空，降低壓力，其失效概率為0.01。

2.5 HAZOP-LOPA分析結(jié)果表

2.6 風(fēng)險評估與決策

從表2中可知經(jīng)分析得到IE場景發(fā)生頻率為2*10-4/a，該頻率超過風(fēng)險容許值，風(fēng)險等級為中，需采取安全保護(hù)措施。當(dāng)采取安全切斷閥切斷，ESD切斷和巡檢放空措施后，其發(fā)生頻率降低至2*10-9/a，遠(yuǎn)低于容許值1*10-5/a，風(fēng)險等級為低，不需要再增加保護(hù)措施。

3 結(jié)論

（1）HAZOP-LOPA分析方法實(shí)現(xiàn)了以概率值量化風(fēng)險目標(biāo)，通過比較量化值與風(fēng)險容許值，能夠更加直觀評估安全措施有效性，彌補(bǔ)傳統(tǒng)HAZOP缺陷。

（2）利用LOPA方法量化安全保護(hù)措施有效性及減輕事件剩余風(fēng)險，既豐富HAZOP結(jié)果，又有利于為管理者提供安全決策信息，以便降低安全風(fēng)險，提高風(fēng)險分析準(zhǔn)確度和安全管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹喜文等.HAZOP分析結(jié)合LOPA分析方法在長輸管道站場的應(yīng)用研究[J].當(dāng)代化工，2016，45（08）：1917-1920.

[2]中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院.石油裝置定量風(fēng)險評估指南[M].北京：中國石化出版社，2007：42.

[3]高超等.HAZOP結(jié)合LOPA分析方法的應(yīng)用研究[J].新疆石油天然氣，2016，12（01）：96-98.

作者簡介：姜宇東（1985-），男，遼寧北鎮(zhèn)人，碩士研究生，工程師，從事天然氣流量計量及安全管理工作。