淺析HAZOP分析結(jié)合QRA分析在水電施工安全管理中的應(yīng)用

白 毅，馮錦平，晏國(guó)順，陶 坤

(1.中國(guó)水利水電第七工程局，四川 成都 611130；2.華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000)

危險(xiǎn)與可操作性分析(Hazard and Operability Study)簡(jiǎn)稱(chēng)HAZOP。是英國(guó)某化學(xué)工業(yè)公司(ICI)于上世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的以引導(dǎo)詞(Guide Words)為核心進(jìn)行系統(tǒng)危險(xiǎn)分析的方法。由于其分析方法的特殊性，我國(guó)已將其結(jié)合QRA分析識(shí)別危險(xiǎn)、模擬事故后果及針對(duì)性采取控制安全措施熟練應(yīng)用于石油化工行業(yè)。

水電工程施工受地質(zhì)地形、水文條件、氣象條件影響大，質(zhì)量安全問(wèn)題突出，施工安全隱患多，施工組織復(fù)雜。目前尚無(wú)一套系統(tǒng)的定性定量識(shí)別危險(xiǎn)源方法，水電施工引入HAZOP(危險(xiǎn)與可操作性分析)結(jié)合QRA分析對(duì)施工工藝進(jìn)行定性定量分析識(shí)別危險(xiǎn)源來(lái)完成安全控制管理是十分有必要的[1]。

1 分析方法介紹

1.1 HAZOP分析方法介紹

危險(xiǎn)與可操作性(HAZOP：Hazard、Operability)研究是以系統(tǒng)工程為基礎(chǔ)的一種用于定性分析和定量評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)方法，用于研究生產(chǎn)裝置和工藝過(guò)程中的危險(xiǎn)及其原因，尋求對(duì)策。通過(guò)分析生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中工藝參數(shù)的變動(dòng)，操作控制中可能出現(xiàn)偏差，以及這些變動(dòng)與偏差對(duì)系統(tǒng)的影響以及可能導(dǎo)致的后果，找出出現(xiàn)變動(dòng)與偏差的原因，明確裝置或生產(chǎn)過(guò)程中存在的危險(xiǎn)、危害因素，并針對(duì)變動(dòng)與偏差后果提出相應(yīng)措施。分析流程見(jiàn)圖1。

圖1 HAZOP分析流程圖

HAZOP研究方法可按分析的準(zhǔn)備、完成分析和編制分析報(bào)告3個(gè)步驟完成。由專(zhuān)業(yè)人員(工藝、設(shè)備、自控、現(xiàn)場(chǎng)操作人員等)按照規(guī)定方法對(duì)偏離設(shè)計(jì)的工藝條件進(jìn)行過(guò)程危險(xiǎn)與可操作性研究。HAZOP分析方法與其他安全分析方法明顯不同之處是，其他方法可由某人單獨(dú)使用，而HAZOP分析必須由一個(gè)多方面、專(zhuān)業(yè)、熟練的人員組成的小組來(lái)完成。HAZOP分析作為一種結(jié)構(gòu)化評(píng)價(jià)方法，能充分考慮整個(gè)施工工藝，能夠進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)后果分析、客觀定性評(píng)價(jià)、針對(duì)性進(jìn)行節(jié)點(diǎn)安全控制等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 QRA分析方法介紹

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(Quantitative Risk Analysis)也稱(chēng)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，采用定量化概率風(fēng)險(xiǎn)值(個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn))對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)性進(jìn)行描述的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。用于識(shí)別潛在危險(xiǎn)，對(duì)潛在危險(xiǎn)發(fā)生概率及可能造成后果完成分析。定量風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)已成為企業(yè)制定安全管控政策的一項(xiàng)重要依據(jù)。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包括辨識(shí)潛在危險(xiǎn)(公共健康、安全、環(huán)境等)，并評(píng)估危險(xiǎn)發(fā)生概率和嚴(yán)重度。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工區(qū)危險(xiǎn)、有毒有害物質(zhì)運(yùn)輸、環(huán)境中毒物質(zhì)濃度及評(píng)價(jià)發(fā)生概率小而后果嚴(yán)重的事故。

定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(QRA)采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)一般為個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)指區(qū)域內(nèi)固定位置的人員，因區(qū)域內(nèi)潛在事故施加于其的個(gè)人死亡概率(或指特定的傷害水平)；社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)指引起大于等于N人死亡的所有事故頻率。社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)與區(qū)域內(nèi)人口密度密切相關(guān)。個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注的是點(diǎn)，社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注的是面，反映的是公眾所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。分析步驟如圖2所示。在西藏某水電站石方明挖爆破作業(yè)一例中，采用ALOHA事故模擬軟件進(jìn)行此量化分析確定個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)及社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 QRA分析步驟圖

2 HAZOP分析及QRA分析工程實(shí)例應(yīng)用

2.1 爆破作業(yè)HAZOP分析

爆破作業(yè)安全影響因素眾多，各因素之間相互作用產(chǎn)生影響，危險(xiǎn)源辨識(shí)難以達(dá)到系統(tǒng)和全面。因此，爆破作業(yè)安全評(píng)價(jià)不僅要對(duì)工藝中潛在風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)確定位，還要對(duì)爆破整體有準(zhǔn)確的判斷[2]。根據(jù)爆破作業(yè)工藝流程，按照HAZOP分析步驟，對(duì)爆破作業(yè)進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑瑢⒄麄€(gè)作業(yè)流程劃分為爆破設(shè)計(jì)和爆破施工單元，詳細(xì)劃分如表1所示。

表1 爆破作業(yè)HAZOP分析單元?jiǎng)澐直?/p>

HAZOP分析單元?jiǎng)澐滞瓿?，將Ⅱ?jí)單元作為分析節(jié)點(diǎn)，選取Less(少)、More(多)、Part Of(部分)、Reverse(相反)、Other Than(其他)作為HAZOP分析引導(dǎo)詞，根據(jù)引導(dǎo)詞確定HAZOP分析模型中的偏差并進(jìn)行分析，找出引起偏差的原因及造成后果，并編制相應(yīng)安全控制措施。分析結(jié)果如表2、表3所示。

表2 爆破設(shè)計(jì)單元HAZOP分析表

表3 爆破施工單元HAZOP分析表

將爆破作業(yè)過(guò)程劃分成兩個(gè)一級(jí)單元，在一級(jí)單元中進(jìn)行二級(jí)單元?jiǎng)澐?，通過(guò)引導(dǎo)詞確定偏差進(jìn)行HAZOP分析出可能產(chǎn)生的后果并確定原因，在實(shí)際施工中采取相應(yīng)措施進(jìn)行控制，高效地完成工藝安全管控。在水電施工中相比較其他安全分析方法，HAZOP分析可預(yù)見(jiàn)性、全面性、因果關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)更能有效地完成作業(yè)安全分析，安全管理人員更加能夠清晰地看到作業(yè)中因某個(gè)步驟偏差所反映出來(lái)的事故結(jié)果，從而目的性更加明確地進(jìn)行安全管控。

2.2 爆破作業(yè)QRA分析

西藏某水電站位于北緯29°15′30″、東經(jīng)92°25′11″，位于青藏高原氣候區(qū)，基本特性為氣溫低、空氣稀薄、大氣干燥、太陽(yáng)輻射異常強(qiáng)烈。氣候?qū)俑咴瓬貛Ъ撅L(fēng)半濕潤(rùn)氣候，每年11月～次年4月為旱季，5～10月為雨季。多年平均氣溫9.3℃，極端最高、最低氣溫分別為32.5℃和-16.6℃，多年平均風(fēng)速為1.6 m/s，歷年最大定時(shí)風(fēng)速為19.0 m/s。以某次爆破乳化炸藥最大用量500 kg為QRA分析實(shí)例，錄入施工區(qū)域水文地理參數(shù)、危險(xiǎn)品參數(shù)等，采用ALOHA事故后果模擬軟件進(jìn)行量化分析確定個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)及社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，分析結(jié)論如下。

1)死亡半徑：50 m內(nèi)會(huì)導(dǎo)致人員死亡(個(gè)人風(fēng)險(xiǎn))；重傷半徑：200 m內(nèi)會(huì)導(dǎo)致人員重傷；輕傷半徑：250 m內(nèi)會(huì)導(dǎo)致人員輕傷。

2)250內(nèi)會(huì)造成飛石打擊、聲波傷害(社會(huì)風(fēng)險(xiǎn))。QRA分析這一步驟能夠清晰地反映出危險(xiǎn)源產(chǎn)生的危害范圍和危害強(qiáng)度，在職工安全教育和作業(yè)安全技術(shù)交底等方面更能夠清晰直白地反映該危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)度。并且，以QRA分析作為定量分析在施工組織計(jì)劃階段就進(jìn)行了危險(xiǎn)度計(jì)算，相比于其他以經(jīng)驗(yàn)完成的安全分析，此安全分析方法在安全管理中更加有意義。

通過(guò)運(yùn)用危險(xiǎn)與可操作性分析法(HAZOP)及定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(QRA)在西藏某水電站石方明挖爆破作業(yè)中進(jìn)行安全控制管理，自2017年9月至2019年4月基坑及大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖爆破作業(yè)過(guò)程無(wú)安全事故發(fā)生，達(dá)到安全生產(chǎn)零事故。

2.3 水電施工作業(yè)分析類(lèi)比

水電建設(shè)施工條件復(fù)雜，從前期建設(shè)到后期裝修涉及施工類(lèi)別眾多，截留引流、圍堰工程、開(kāi)挖支護(hù)工程、主體混凝土工程等。并且各類(lèi)施工平行交叉進(jìn)行，互相影響較大，涉及作業(yè)設(shè)備與措施較多。截流引流施工涉及爆破作業(yè)、臨邊作業(yè)甚至復(fù)雜工序還會(huì)涉及到水下作業(yè)等；圍堰工程涉及爆破作業(yè)、土石方運(yùn)輸?shù)?；開(kāi)挖支護(hù)涉及爆破作業(yè)、高空及臨邊作業(yè)、基礎(chǔ)處理等；主體混凝土工程涉及?；愤\(yùn)輸儲(chǔ)存、臨邊及高空作業(yè)。在水電施工過(guò)程中一定會(huì)有大型特種設(shè)備參與，拌合系統(tǒng)還涉及?；穬?chǔ)存設(shè)備及管線[3]。在水電施工眾多復(fù)雜施工工藝中，施工會(huì)產(chǎn)生偏差，偏差必定會(huì)有原因，從而導(dǎo)致后果，后果產(chǎn)生的危害等級(jí)有高有低。不論是涉及危險(xiǎn)化學(xué)品還是施工作業(yè)步驟，都能夠以引導(dǎo)詞引出偏差，分析危害種類(lèi)，量化危害大小從而采取措施進(jìn)行安全控制。這使得各項(xiàng)施工的安全管理效果相比較當(dāng)下自然能夠得到大幅度提高。

HAZOP分析結(jié)合QRA分析在水電施工中進(jìn)行安全管理預(yù)先分析，能夠滿足企業(yè)對(duì)施工過(guò)程中涉及到的危險(xiǎn)源進(jìn)行高效的定性識(shí)別，從而進(jìn)行強(qiáng)針對(duì)性地采取預(yù)先預(yù)防措施。對(duì)比其他定性安全分析方法，HAZOP分析能夠確立作業(yè)及工藝系統(tǒng)安全的觀點(diǎn)；系統(tǒng)性及完善性高，有利于全面識(shí)別出系統(tǒng)中的各種潛在危險(xiǎn)源；結(jié)構(gòu)性好，易于掌握。QRA分析在定性分析識(shí)別危險(xiǎn)源結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行可能造成的后果進(jìn)行量化分析、模擬，企業(yè)通過(guò)反復(fù)定量分析，可以了解風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，揭示增減風(fēng)險(xiǎn)管理措施的必要性[4]。水電建設(shè)施工所涉及作業(yè)安全管理中，高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)應(yīng)用HAZOP及QRA方法進(jìn)行定性定量分析，針對(duì)性提出預(yù)防控制措施，能很大程度上節(jié)約安全管理成本，并且形成一套高效系統(tǒng)的管理辦法[5]。

3 結(jié) 語(yǔ)

HAZOP分析及QRA分析作為一種成熟高效的定性定量安全分析方法，其在石油化工等高危行業(yè)已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，并且已經(jīng)衍生出很多不同事故模型的輔助分析軟件，其應(yīng)用結(jié)果十分高效，對(duì)企業(yè)來(lái)講，不僅提高安全管理水平，節(jié)約安全管理成本，而且能夠做到危險(xiǎn)源識(shí)別具體化、風(fēng)險(xiǎn)量化、后果可視化，能夠直觀反映工藝系統(tǒng)的問(wèn)題所在，針對(duì)性采取預(yù)防控制措施。通過(guò)對(duì)HAZOP分析及QRA分析的介紹及實(shí)例應(yīng)用分析，以及其在水電建設(shè)施工行業(yè)的可行度及可行范圍分析，此方法應(yīng)當(dāng)在水電施工行業(yè)安全管理工作中得到大力推廣使用。