油氣行業(yè)“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控策略分析

中國石化集團國際石油勘探開發(fā)有限公司 趙宏展 張靜｜文、圖

對于油氣行業(yè)來說，設(shè)備設(shè)施相關(guān)的烴類物料或能量意外泄漏/釋放引發(fā)的“首層工藝封閉失效 事 件”LOPC（Loss of Primary Containment）事件，可能進一步發(fā)展演變?yōu)橹卮笫鹿剩∕A，Major Accident）。對此，在面對重大事故風(fēng)險時，企業(yè)應(yīng)有足夠的系統(tǒng)性手段，防止重大事故發(fā)生，同時在發(fā)生重大事故時，企業(yè)應(yīng)有足夠的系統(tǒng)性手段，有效降低重大事故對人員、環(huán)境、資產(chǎn)和企業(yè)聲譽的影響。

領(lǐng)結(jié)（Bow-tie）模型在辨識和呈現(xiàn)安全屏障方面具有強大的優(yōu)勢，這些屏障主要用于預(yù)防和探測LOPC事件、減輕其后果、提供應(yīng)急響應(yīng)和救援功能。目前，開發(fā)并應(yīng)用領(lǐng)結(jié)模型指導(dǎo)重大事故防范工作，是國際油氣行業(yè)實踐中的常用方式之一。

高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施的準確識別是企業(yè)識別風(fēng)險、消除隱患、杜絕事故過程中的重要一環(huán)。在務(wù)實推進“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控過程中，企業(yè)需要進一步將“屏障管理”的理論和方法引入“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”的管控過程，夯實“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控的理論基礎(chǔ)，逐步建立根植于“屏障管理”的“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控方法，更加有效地防范和化解重大事故風(fēng)險。

基于領(lǐng)結(jié)模型的“屏障管理”

領(lǐng)結(jié)模型

領(lǐng)結(jié)模型（如圖1所示）可以呈現(xiàn)從危害（Hazard）到重大事故/事 件（Accident/Incident/Event）的所有潛在路徑，幫助梳理重大事故/事件如何發(fā)生以及預(yù)防重大事故/事件需要部署的屏障及屏障退化控制措施。

圖1 領(lǐng)結(jié)模型

領(lǐng)結(jié)模型包含8個要素：一是危險源，即可能造成危害的操作、活動或物質(zhì)；二是頂上事件，即在對危險源失去控制時發(fā)生的事件；三是后果，即頂上事件可能造成的（1個或多個）不良結(jié)果；四是威脅，即能夠引發(fā)頂上事件發(fā)生的可能原因；五是預(yù)防類屏障，即可以防止威脅發(fā)生，或阻止威脅升級為頂上事件的各類措施；六是緩解類屏障，即可以阻止頂上事件導(dǎo)致后果發(fā)生或減輕事故后果的各類措施；七是退化因素，即在可能附著在屏障上并導(dǎo)致屏障受損的（1個或多個）因素；八是退化控制措施，即旨在維持屏障效果，阻止或降低退化因素損害屏障可能性的措施。

在油氣行業(yè)中，主要的危險源通常包括油氣設(shè)施相關(guān)的烴類物料或能量，如高壓的油氣、可燃液體、有毒物質(zhì)（如 H2S）等。頂上事件通常指工藝密閉失效的事件，如油氣泄漏等。后果包括但不限于溢油、火災(zāi)、爆炸等。威脅包括但不限于腐蝕、超壓、密封失效等。

屏障管理

領(lǐng)結(jié)模型中切斷危害轉(zhuǎn)化為各類后果的“屏障”分為預(yù)防類屏障和緩解類屏障。當不同屏障同時出現(xiàn)孔洞（Active or Latent Failures）時，潛在的事故路徑（Threat Line）就可能貫通。實踐中，潛在的事故路徑通常有多條。

屏障功能可逐層分解為屏障子功能和具體的屏障要素（Barrier Element），如圖2所示。屏障要素通常分為如下3類：一是技術(shù)類屏障要素，通常指安全關(guān)鍵 設(shè) 備（SCE, Safety Critical Equipment）；二是操作類屏障要素，通常指安全關(guān)鍵活動/任務(wù)（SCA, Safety Critical Action or Activity; SCT, Safety Critical Task）；三是組織類屏障要素，通常指安全關(guān)鍵角色/人員（Safety Critical Role or Person）。實踐中，安全關(guān)鍵人員的能力素質(zhì)是實現(xiàn)屏障功能不可缺失的環(huán)節(jié)。屏障要素間的互動關(guān)系如圖3所示。

圖2 重大事故和屏障要素的關(guān)聯(lián)

圖3 屏障要素間的互動關(guān)系

高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施識別模型的建立

油氣資產(chǎn)的層級結(jié)構(gòu)

對于油氣行業(yè)來說，油氣資產(chǎn)通常可分為9個層級（如圖4）所示。處在油氣資產(chǎn)層級結(jié)構(gòu)第5—9層的設(shè)備設(shè)施及其單元、組件和元件/部件往往數(shù)量巨大，在安全生產(chǎn)工作實踐中，很可能會存在這樣或那樣的問題。

圖4 油氣資產(chǎn)的層級結(jié)構(gòu)

瑞士再保險公司曾統(tǒng)計了化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)的102起事故案例，分析了9類危險因素所起的作用。其中，“設(shè)備缺陷”在石油工業(yè)9類危險因素中占46%。

根據(jù)油氣資產(chǎn)的層級結(jié)構(gòu)，油氣行業(yè)中的“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”，主要處在油氣資產(chǎn)層級結(jié)構(gòu)的第5、6、7層。

基于“屏障管理”的油氣資產(chǎn)失效模型

不同類別（技術(shù)類、操作類、組織類）的屏障要素，需要通過相互作用才能實現(xiàn)屏障功能。而在油氣資產(chǎn)中，從危害（Hazard）到產(chǎn)生后果的事故，通常需要“穿透”若干個屏障（簡化模型如圖5所示）。簡單來說，企業(yè)應(yīng)確保有足夠的屏障來阻止危害轉(zhuǎn)變?yōu)槭鹿剩蚓徑庠斐傻暮蠊?/p>

圖5 油氣資產(chǎn)屏障示例

當工藝危害的風(fēng)險位于風(fēng)險評估 矩 陣（RAM Risk Assessment Matrix）中的紅色和黃色區(qū)域（即中高風(fēng)險）時，按照最低合理可行 性 原 則ALARP（As Low As Reasonably Practicable），需要的安全屏障數(shù)量通常如表1所示。

表1 實現(xiàn)ALARP所需的安全屏障數(shù)量

高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施識別

企業(yè)在確定高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施時，需要辨識該設(shè)備設(shè)施是否處在重大事故的潛在路徑上，需要分析該設(shè)備設(shè)施是否具有阻斷重大事故的屏障或屏障要素）的屬性和特點。反而言之，只有處在重大事故潛在路徑且存在“問題”的設(shè)備設(shè)施才是需要特別關(guān)注的“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”，導(dǎo)致表1所推薦的安全屏障數(shù)量不足的設(shè)備設(shè)施即為高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施。

結(jié)論和展望

“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控并不是最終目的，真正目的是通過“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”的動態(tài)和精準管控防范重大事故。本文將“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控策略分析置于以防范重大事故為目的的“屏障管理”視角，提供了一種對管控策略進行系統(tǒng)性優(yōu)化的思路。通過從“屏障功能”和“屏障有效性”等“屏障管理”的視角，觀察和分析設(shè)備設(shè)施狀態(tài)，可以從全局和系統(tǒng)性角度有效避免“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”識別過多或識別不全等問題。同時，通過技術(shù)類、操作類、組織類屏障要素的系統(tǒng)性維護，可以有效防范和化解重大事故的發(fā)生。

在開展基于“屏障管理”的“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控工作時，企業(yè)還可考慮通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，借助領(lǐng)結(jié)模型軟件平臺整合HSE風(fēng)險數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)備設(shè)施重大事故風(fēng)險點、HSE審 計/檢 查 發(fā) 現(xiàn)、HSE事故/事件、維修維護數(shù)據(jù)等關(guān)鍵信息的聚合管理和整合管理，提升企業(yè)“高風(fēng)險設(shè)備設(shè)施”管控標準一致性和“多主體”聯(lián)動風(fēng)險管控效能，不斷增強企業(yè)HSE風(fēng)險預(yù)測、預(yù)警、預(yù)控能力，提高重大事故防范水平。安