基于安全信息化對(duì)化工生產(chǎn)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值量化計(jì)算方法研究

程 俊 楊武明

(四川永祥新能源有限責(zé)任公司，四川樂(lè)山，614800)

1 信息化的發(fā)展以及在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用情況

工業(yè)的發(fā)展始終沿著機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化的路線穩(wěn)步前進(jìn)，而信息化正是工業(yè)生產(chǎn)從自動(dòng)化走向智能化的過(guò)渡和支撐。目前，隨著5G、人工智能、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展與落地，我國(guó)正穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)中國(guó)智造2025的宏偉藍(lán)圖。而作為社會(huì)發(fā)展基石的化工生產(chǎn)行業(yè)，如果不及時(shí)擁抱信息化，接受信息化的改造助力，提升化工安全管理水平，將無(wú)法有效管控化工生產(chǎn)規(guī)?；?、集中化而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)集中與加大。同時(shí)隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，不管是設(shè)備終端費(fèi)用、還是軟件開(kāi)發(fā)成本都在不斷下降，使得化工企業(yè)的信息化建設(shè)成本不斷下降。讓信息化在化工生產(chǎn)管理領(lǐng)域有了運(yùn)用基礎(chǔ)。因此，越來(lái)越多的化工企業(yè)都在積極引入和運(yùn)用信息化技術(shù)，來(lái)提升風(fēng)險(xiǎn)管控和安全管理水平。

2 化工生產(chǎn)企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀

目前化工生產(chǎn)企業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)，均建立在特定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)或者特定的設(shè)備設(shè)施范圍上。不管是采用定性分析、半定量分析還是定量分析，如PHA、HAZOP、LOPA以及SCL等，都只體現(xiàn)出化工生產(chǎn)裝置在單一狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)考量。但在化工生產(chǎn)裝置連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，因設(shè)備劣化出現(xiàn)跑冒滴漏等隱患，以及為了消除隱患或者進(jìn)行其他改善性質(zhì)的施工作業(yè)而導(dǎo)致出現(xiàn)在裝置內(nèi)的人員數(shù)量增加，均會(huì)造成裝置風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，在進(jìn)行裝置風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算和評(píng)價(jià)時(shí)，除了考慮裝置內(nèi)物料性質(zhì)、裝置自動(dòng)化控制水平、人員日常巡檢的頻次、各項(xiàng)獨(dú)立保護(hù)層的效果分析，還應(yīng)考慮裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，人員變動(dòng)情況，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控。

3 化工生產(chǎn)裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的變化因素

3.1 導(dǎo)致裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化的因素選擇

根據(jù)事故的交叉軌跡理論，引起裝置的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生變化的情景，主要考慮設(shè)備狀態(tài)以及人員參與因素兩個(gè)方面。

3.1.1 裝置運(yùn)行的安全穩(wěn)定情況

化工裝置運(yùn)行的穩(wěn)定情況主要通過(guò)DCS自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)，對(duì)于裝置的工藝運(yùn)行安全，有一套相關(guān)的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行衡量與評(píng)價(jià)。而作為安全管理體系，主要關(guān)注點(diǎn)仍為危險(xiǎn)介質(zhì)的受控情況。以現(xiàn)場(chǎng)有毒有害報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)物料的泄漏情況，包括檢修過(guò)程中置換不徹底導(dǎo)致的物料殘留，設(shè)備劣化導(dǎo)致管道、閥門(mén)泄漏，高溫、誤操作導(dǎo)致設(shè)備憋壓造成泄漏等。

3.1.2 現(xiàn)場(chǎng)非常規(guī)作業(yè)人員的多少

發(fā)生事故的后果嚴(yán)重性，除了取決于第一危險(xiǎn)源存在的量值大小之外，也與事故現(xiàn)場(chǎng)人員密集情況息息相關(guān)。即在計(jì)算裝置固定風(fēng)險(xiǎn)時(shí)考慮的常規(guī)作業(yè)人員之外，其他臨時(shí)性作業(yè)、施工、甚至參觀、檢查而增加的外來(lái)人員，也會(huì)增加事故后果的嚴(yán)重性，導(dǎo)致裝置風(fēng)險(xiǎn)的增加。

3.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

對(duì)于數(shù)據(jù)的變化，通過(guò)信息化應(yīng)該能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，在安全信息化體系中，需要將現(xiàn)場(chǎng)所有可燃、有毒報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示，以此來(lái)判斷裝置的實(shí)時(shí)泄漏情況。對(duì)外來(lái)人員進(jìn)入裝置開(kāi)展作業(yè)活動(dòng)時(shí)，需要在信息化中進(jìn)行相關(guān)審批，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，以此來(lái)監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)實(shí)時(shí)的外來(lái)人員數(shù)量變化。

4 動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇和計(jì)算方法選擇

考慮到化工生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中可能存在不同程度的泄漏情況，以及不同人數(shù)的實(shí)時(shí)作業(yè)情況，會(huì)導(dǎo)致裝置整體風(fēng)險(xiǎn)不斷變化。需要設(shè)計(jì)一套符合邏輯的裝置實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)計(jì)算方法，通過(guò)設(shè)置參數(shù)，預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，跟蹤參數(shù)的實(shí)時(shí)變化，來(lái)計(jì)算不同時(shí)間裝置的風(fēng)險(xiǎn)變化情況，通過(guò)信息化實(shí)時(shí)顯示更新，以方便各級(jí)管理人員對(duì)裝置的風(fēng)險(xiǎn)變化進(jìn)行掌控。

經(jīng)過(guò)思考，結(jié)合裝置設(shè)備設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和特殊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可將裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式設(shè)計(jì)如下：

R=K×(A+B×n1+C×n2)

式中：R——裝置實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)值；K——裝置實(shí)時(shí)泄漏系數(shù)；A——裝置固定風(fēng)險(xiǎn)值；B——裝置內(nèi)特殊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；n1——裝置內(nèi)特殊作業(yè)人數(shù)；C——裝置內(nèi)一般作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；n2——裝置內(nèi)一般作業(yè)實(shí)時(shí)人數(shù)。

其中，由R值產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)及管控層級(jí)，依舊采用LS的等級(jí)評(píng)價(jià)表(見(jiàn)表1)。

表1 不同管控層級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)值

4.1 K——泄漏系數(shù)

泄漏系數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)裝置內(nèi)存在的危險(xiǎn)物料種類(lèi)和物料的危險(xiǎn)特性，即可燃性與有毒性，進(jìn)行綜合考慮。每一種物料的危險(xiǎn)性不同，加上空間的密封性不同，對(duì)K值的選擇應(yīng)有所區(qū)別。原則上來(lái)講，物料可燃性越強(qiáng)，毒性越強(qiáng)，空間通風(fēng)效果越差，泄漏系數(shù)取值應(yīng)越大。裝置多種物料同時(shí)發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏系數(shù)選最危險(xiǎn)介質(zhì)的系數(shù)，即：K=max(K1, K2,Kn)；K1、K2、…Kn為各種不同物料的泄漏系數(shù)；如果裝置內(nèi)同一種物料同時(shí)具有可燃性和有毒性，則按兩種性質(zhì)選擇其中的最大值進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)密閉空間的危險(xiǎn)物料介質(zhì)，結(jié)合物料性質(zhì)和泄漏評(píng)價(jià)，可參考取值如表2。

表2 泄漏系數(shù)K值取值參考(相對(duì)密閉空間)

針對(duì)開(kāi)放式空間，物料泄漏后聚集風(fēng)險(xiǎn)降低，相應(yīng)取值可適量減小，參考如表3。

表3 泄漏系數(shù)K值取值參考(室外開(kāi)放空間)

4.2 裝置固定風(fēng)險(xiǎn)取值說(shuō)明

裝置固定風(fēng)險(xiǎn)取值取決于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中對(duì)裝置風(fēng)險(xiǎn)的定性評(píng)價(jià)，主要評(píng)價(jià)因素仍為裝置內(nèi)物料介質(zhì)的性質(zhì)和裝置內(nèi)進(jìn)行日常操作的崗位員工數(shù)量。評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)可采用結(jié)合LOPA分析后的安全評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，通過(guò)LS評(píng)價(jià)方法結(jié)合對(duì)保護(hù)層分析，剩余的風(fēng)險(xiǎn)值即為裝置存在的固定風(fēng)險(xiǎn)值。舉例如表4。

從表4可知，該球罐固定風(fēng)險(xiǎn)值取值為5。

一般有良好管控措施、保護(hù)層防護(hù)效果達(dá)到要求的裝置，計(jì)算出的固定風(fēng)險(xiǎn)值都應(yīng)在9分以下(即風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系中的D及以下風(fēng)險(xiǎn))。

4.3 作業(yè)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)取值說(shuō)明

根據(jù)事故軌跡交叉理論，發(fā)生事故的大小、概率很大程度上與人員暴露頻次相關(guān)。因此在進(jìn)行裝置風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)計(jì)算時(shí)，必須考量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)人數(shù)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修活動(dòng)來(lái)講，特殊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)明顯大于一般作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。因此裝置內(nèi)的特殊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)應(yīng)大于一般作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。另外現(xiàn)場(chǎng)人員的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的安全理論水平和應(yīng)急處置能力，通過(guò)長(zhǎng)期的安全培訓(xùn)的人員，安全素質(zhì)相對(duì)較高，可考慮降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。相反，如果現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)驗(yàn)缺失，安全素質(zhì)較低，則應(yīng)考慮增加風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。建議參考取值如下：

B——裝置內(nèi)特殊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，取值為1.5；

C——裝置內(nèi)一般作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，取值為1。

n1,n2——裝置內(nèi)進(jìn)行特殊作業(yè)和一般作業(yè)的人數(shù)，其中同一個(gè)人涉及多項(xiàng)作業(yè)的，也只按一人計(jì)算；在計(jì)算人數(shù)時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行常規(guī)操作的人員在進(jìn)行裝置固定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了考量，固在此不進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)。只考慮非本崗位員工進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的人員數(shù)量。

4.4 以多晶硅企業(yè)球罐區(qū)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算舉例說(shuō)明

(1)球罐區(qū)儲(chǔ)存物料為三氯氫硅和四氯化硅，屬于開(kāi)放式空間。在無(wú)泄漏情況下，泄漏系數(shù)取值為1，裝置固定風(fēng)險(xiǎn)取值為5，同時(shí)進(jìn)行一般作業(yè)人數(shù)為10人時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)泄漏，裝置風(fēng)險(xiǎn)為：

R= K×(A+B×n1+C×n2)=1×5+1×10=15

裝置風(fēng)險(xiǎn)從D級(jí)升到B級(jí)，滿足風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控要求內(nèi)容：易燃易爆區(qū)同時(shí)作業(yè)人數(shù)超過(guò)10人，應(yīng)定為B級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，需要部門(mén)級(jí)管理人員進(jìn)行關(guān)注和管控風(fēng)險(xiǎn)。

(2)當(dāng)球罐區(qū)同時(shí)進(jìn)行特殊作業(yè)人數(shù)為5人以上時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)泄漏，裝置風(fēng)險(xiǎn)為：

R= K×(A+B×n1+C×n2)=1×(5+1.5×7)=15.5

裝置風(fēng)險(xiǎn)從D級(jí)升到B級(jí)，即防爆區(qū)內(nèi)，如有7人以上特殊作業(yè)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，需要部門(mén)級(jí)管理人員進(jìn)行關(guān)注和管控風(fēng)險(xiǎn)。

(3)如果出現(xiàn)三氯氫硅輕微泄漏，K取值為1.5(遇濕自燃品，中等毒性)，R=1.5×5=7.5；裝置固定風(fēng)險(xiǎn)上升。當(dāng)此時(shí)有特殊作業(yè)人員3人時(shí)，裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為R=1.5×(5+1.5×3)=14.25，風(fēng)險(xiǎn)升為C級(jí)，需要車(chē)間級(jí)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)和安全管控；當(dāng)特殊作業(yè)人員超過(guò)3人時(shí)，裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)上升到B級(jí)，需要部門(mén)級(jí)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確認(rèn)。特殊作業(yè)人員超過(guò)6人時(shí)，需公司級(jí)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)。

(4)如出現(xiàn)三氯氫硅較大泄漏時(shí)，K值取值為2，泄漏初期風(fēng)險(xiǎn)直接上升到R=2×5=10，風(fēng)險(xiǎn)升為C級(jí)，需要車(chē)間級(jí)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)確認(rèn)和安全管控。需要人員進(jìn)行處置時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)將繼續(xù)上升，公司級(jí)領(lǐng)導(dǎo)將及時(shí)進(jìn)行關(guān)注，立即做出相應(yīng)部署，并跟蹤現(xiàn)場(chǎng)處置情況，直至風(fēng)險(xiǎn)降低。

5 生產(chǎn)裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)量化計(jì)算對(duì)安全管理帶來(lái)的好處

目前，隨著信息化的發(fā)展，信息傳輸實(shí)時(shí)高效。在預(yù)設(shè)計(jì)算邏輯，實(shí)時(shí)取數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上，完全可以輕松實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)并推送相關(guān)人員進(jìn)行關(guān)注管控。既減少了中間匯報(bào)流程，避免匯報(bào)的不準(zhǔn)確性，又能實(shí)現(xiàn)異常事件快速響應(yīng)，及時(shí)掐滅事故苗頭。

另外，通過(guò)裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可以有效評(píng)價(jià)管理人員對(duì)裝置風(fēng)險(xiǎn)控制水平，對(duì)于安全績(jī)效考核和改進(jìn)方向提供科學(xué)依據(jù)。有效推動(dòng)落實(shí)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的安全生產(chǎn)責(zé)任制，提高企業(yè)整體安全管理水平。

6 結(jié)論

化工生產(chǎn)行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的高風(fēng)險(xiǎn)性和高不確定性，都要求化工生產(chǎn)的安全管理必須嚴(yán)格落實(shí)到位。有效管控風(fēng)險(xiǎn)，提前扼殺風(fēng)險(xiǎn)因素，實(shí)現(xiàn)安全管控的關(guān)口前移，這是安全管理的根本。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化不斷發(fā)展，信息化不斷加深的背景下，安全管理也需要結(jié)合科技手段和信息手段，不斷與時(shí)俱進(jìn)，創(chuàng)新突破，才能應(yīng)對(duì)越來(lái)越高的安全要求、人身健康要求以及環(huán)境保護(hù)要求。