危险与可操作性研究

安全系统工程危险与可操作性研究HAZARDANDOPERABILITYSTUDY1危险与可操作研究1概述近年来，由于自动化、连续化、大型化的工业日益发展，生产工艺越来越复杂，特别是出于经济原因，单系列的生产装置更加普遍，工厂中任何一个环节发生故障就会对整个系统产生很大影响，甚至酿成事故。在设计过程中，如果从开始就注意消除系统的危险性，无疑能提高工厂生产后的安全性和可靠性。但是仅靠设计人员的经验和相应的法规标准，很难达到完全消除危险性的目的。特别是对于操作条件严格，工艺过程复杂的工厂，需要寻求新的方法，在设计开始时能对建议的工艺流程在安全方面进行预审定，在设计终了时能对工艺详细图纸进行详细的有关安全校核。生产是一个系统活动，是一个运动着的整体。不仅要考虑设备，还必须要考虑操作。很多潜在的危险在静止时往往被掩盖着，一旦运转起来便出现了。1974年，英国帝国化学工业公司开发的可操作性研究方法是在设计开始和定型阶发现潜在危险性和操作难点的一种方法，在许多化工厂实践后被证明有效。34危险与可操作研究1概述HAZOP的特点

HAZOP是从生产系统中的工艺状态参数出发来研究 系统中的偏差，运用启发性引导词来研究状态参数 的变动、偏差可能引起各种故障及其产生原因、存 在危险和相应措施。

HAZOP是FMEA的发展，不仅直观有效，而且易于 查找事故原因和发展结果。

HAZOP使用引导词进行分析，既或启发思维，又可 避免漫无边际的提出问题。

HAZOP研究的状态参数正是操作人员需要控制的指 标，针对性强。 研究结果可用于设计评价和操作评价，也可用来编 制、完善安全规程。 该方法适用于化工企业。

5危险与可操作研究2基本原理对危险性的严格检查：工艺流程的状态参数一旦与设计规定的条件发生偏离就会发生问题或出现危险。以中间过程为出发点，从中间过程分析事故原因和结果。采用引导词，以提纲方式简明扼要地概括中间状态。引导词＋工艺参数＝偏差

偏差原因后果6常用HAZOP分析术语危险与可操作研究

项目工艺单元分析节点操作步骤工艺指标引导词工艺参数安全保护措施或建议

说明具有确定边界的设备（如两容器之间的管线）单元，对单元内工艺参数的偏差进行分析；对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析。间隙过程的不连续动作，或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤；可能是手动、自动或计算机自动控制的操作，间歇过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同。确定装置如何按照希望的操作而不是发生偏差，即工艺过程的正常操作条件；采用一系列的表格，用文字或图表进行说明，如工艺说明、流程图、管道图、PID图。 用于定性或定量设计工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程的危险。 与过程有关的物理和化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、PH值及项目如温度、 压力、相数及流量。 分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数（如流量、压力等）进行分析发现的一系 列偏离工艺指标的情况（如无流量、压力高）；偏差的形式通常是“引导词＋工艺参数”。 发生偏差的原因，一旦找到发生偏差的原因，就意味着找到了对付偏差的方法和手段，这些原 因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺状态（如组成改变），来自外部破坏（电源故 障）等。 偏差所造成的结果（如释放有毒物质）；分析组常常假定发生偏差时已有的安全保护失效；不 考虑那些细小的与安全无关的后果。 指设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果（如报警、联锁 、操作规程）等。 修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究（如增加压力报警、改变操作步骤的顺序）的 建议。

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危险与可操作研究常用HAZOP分析工艺参数流量温度压力液位时间PH值组成速度频率电压粘度信号混合分离添加剂反应危险与可操作研究相逆樊运晓安全工程教研室7HAZOP分析引导词及其意义引导词意义NONE空白MORE过量LESS减少ASWELLAS伴随PARTOF部分REVERSEOTHERTHAN异常设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量、无催化剂同标准值相比，数值偏大；如温度、压力、流量等数值偏高同标准值相比，数值偏小；如温度、压力、流量等数值偏低在完成既定功能的同时，伴随多余事件发生；如物料在输送过程中发生组分及相变化。只能完成既定功能的一部分；如组分比例发生变化，无某些组分。出现和设计要求完全相反的事或物；如流体反向流动，加热而不是冷却，反应向相反方向进行出现和设计要求不相同的事或物；如发生异常事件或状态、开停车、维修、改变操作模式==9危险与可操作研究引导词NONE空白MORE过量

工艺参数+FLOW

流量+PRESSURE

压力

偏差

NONEFLOW

无流量=HIGHPRESSURE

压力高ASWELLAS+ONEPHASETWOPHASE伴随一相两相OTHERTHAN+OPERATION=MAINTENANCE异常

操作维修误操作10樊运晓

危险与可操作研究HAZOP分析工艺参数、偏差及可能原因

工艺参数：流量偏差可能原因过量MORE泵的能力增加进口压力增加输送压头降低换热器管程泄漏未安装流量限制孔板系统互串

控制故障 控制阀进行了调整启动了多台泵减量LESS障碍输送线路错误过滤器堵塞泵损坏容器、阀门或孔板堵塞密度或粘度发生变化气蚀排污管漏阀门未全开空白NONE输送线路错误堵塞滑板不对单向阀装反了管道或容器破裂大量泄漏设备失效错误隔离压差不对气缚相逆REVERSE单向阀失效双向流动虹吸现象紧急放空压力差不对安全工程教研室内嵌备用设备泵的故障泵反转第10页使用引导词时的注意事项引导词用于两类工艺参数：一类是概念性的工艺参数如反应、混合；另一类是具体的工艺参数如压力、温度。

parametersguidewordsguidewordsguidewordsguidewords第11页对于概念性的工艺参数，当与引导词组合成偏差时，常发生歧义，如“过量+反应”可能是指反应速度快，或者是指生成了大量的产品。此外有些引导词与工艺参数组合后可能无意义或不能称之为“偏差”，如“伴随+压力”。对具体的工艺参数，有必要对一些引导词进行修改。此外，分析人员可能发现有些偏差的物理意义不确切。例如，当考虑“温度”这个工艺参数时，一般只能选取“过量”和“减量”这两个引导词，而偏差就变成“过量十温度”或“减量十温度”，显然其物理意义就不确切。

第12页引导词的外延和内涵的拓展，如：对“时间”而言，引导词“异常”就是指“快”或“慢”；对“位置”、“来源”、“目的”而言，引导词“异常”就是指“另一个”；对“液位”、“温度”、“压力”而言，引导词“过量”就是指“高”和“低”。11危险与可操作研究3分析步骤

分析步骤1分析准备2完成分析3编制分析结果报告1）确定分析的目的、对象和范围2）分析组的组成3）获得必要的资料

4）将资料变成适当的表格并拟定分析程序5）安排会议次数和时间

3樊运晓12危险与可操作研究分析步骤－分析的准备确定分析的目的、对象和范围分析的目的、对象和范围尽可能明确。装置对公众安全影响－－偏差后果对办区外部影响。分析组组成分析组的组织者应当负责组成有适当人数且有经验的HAZOP分析组。必要的资料PID图、装置图、操作规程、仪表控制图、逻辑图、计算机程序 、装置手册和设备制造手册。图纸和数据应当在分析仁义之 前分发到每位分析人员手中。将资料变成适当的表格并拟定分析顺序为了让分析过程有条不紊，分析组的组织者通常在分析会议开始 之前制定详细的计划，花一定时间根据特定的分析对象确定 最佳的分析程序。安排会议次数和时间3选择节点或操作步差的保护装置识别已有避免偏15

危险与可操作研究分析步骤－完成分析

使用引导解释工艺指标或操作步骤选择某工艺参数或任务词与工艺参数建立有意义的偏差分析偏差后果（设所有保护失效）列出偏差的可能原因骤根据后果、原因及保护估提出措施下一个引导词下一个工艺参数下一个节点的操作步骤C22DAP工艺过程危险与可操作研究原料站来原料站来分析节点：氨水贮槽

ADAP磷酸贮槽

B

连接DAP反应器 的磷酸溶液进料

管线设计工艺指标：

磷酸以某规定流 量进入DAP反应器反应器封闭工作区域引导词：空白

工艺参数：流量 偏差：空白＋流量＝

无流量

DDAP贮槽

23

危险与可操作研究原因：1）磷酸贮槽无原料2）流量指标器、控制器因故障显示高3）操作人员将流量控制器设置过低4）磷酸流量控制阀因故障关闭5）管道堵塞6）管道泄漏或破裂

24危险与可操作研究后果：1）反应器中氨过量2）未反应的氨进入DAP贮槽3）未反应的氨从DAP贮槽中逸出到封闭的工作区域4）损失DAP产品25危险与可操作研究安全保护：定期维护阀门B建议措施：1）考虑安装当进入反应器的磷酸流量低时报警或停车系统2）保证定时检查和维护阀门B3）考虑使用DAP封闭贮槽，并连接洗涤系统产品C课堂作业

原料A和B分别用泵送入反应器，经过化学反应产生产 品C。假定原料B的成分大于原料A就会发生爆炸性反应，对 原料A泵吸入口到反应器的入口一段管线进行可操作性研究

。

排气口原料A原料B反应器输送系统

溢流20否多少以及部分反向21危险与可操作研究引导词偏差可能原因对系统造成影响未按设计要求输送原料A的贮槽是空的反应器内B的浓度大NO原料A泵发生故障会发生爆炸反应管线破裂阀门关闭MORELESS输送了过量的原料A输送A原料量过少泵流量过大阀门开度过大A贮槽内压力过大阀门部分关闭管线部分堵塞泵的性能下降反应器内A量过剩可能对工工艺造成影响发生溢流可能造成灾害与“否”情况相同输送原料的同时，发生从泵吸入口阀门流进别的物质可能生成危险性混合物，ASWELL了质的变化泵吸入口阀门流出发生火灾、静电或腐蚀AS

管线和泵内发生相的变化A量只达到设计要求的原料中A的成分不足对A成分不足和对其它反PARTOF一部分输送到其它反应器了应器的影响要进行评价REVERSE原料A的输送方向变反反应器满了，压力上升，向管线或泵逆流原料A向外泄漏，应了解其危险性第22页第五节、适用范围它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺功能，来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。特别适合于化学工业系统的风险评价。第23页分析的目的HAZOP分析的目的是系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定过程的偏差是否导致不希望的后果。该方法可用于连续或间歇过程，还可以对拟订的操作规程进行分析。HAZOP分析组将列出引起偏差的原因、后果，以及针对这些偏差及后果已使用的安全装置，当分析组确信对这些偏差的保护措施不当时，将提出相应的改进措施。第24页该分析方法的优点相互促进、开拓思路因此，成功的HAZOP分析需要所有参加人员自由地陈述他们各自的观点，不允许成员之间的批评或指责以免压制这种创造性过程。但是，为了让HAZOP分析过程高效率和高质量，整个分析过程必须有一个系统的规则、按一定的程序进行。第25页分析的成败关键分析研究所依据的制造过程图表及有关数据；小组成员的专业技术和洞察能力；小组成员运用此方法帮助其想象动作偏离、原因和后果的透视能力；小组成员具备事故严重性分析能力，尤其是对已指出的危害，在评估其严重性之时能对危害可能引起的严重性大小，具有衡量其轻重之感。第26页附

分析工作程序第27页一、分析的基本步骤分析的准备；完成分析；编制分析结果报告。第28页第29页二、分析的准备1、分析组的组成危险分析组的组织者应当负责组成有适当人数且有经验的HAZOP分析组。HAZOP分析组最少由4人组成，包括组织者、记录员、两名熟悉过程设计和操作的人员。虽然对简单、危险情况较少的过程而言，规模较小的分析组可能更有效率，但5～7人的分析组是比较理想的。如果分析组规模太小，则由于参加人员的知识和经验的限制将可能得不到高质量的分析结果。小组召集人应具备工业安全及实际进行危害分析及实际进行危害及可操作性分析经验的资深工程师担任。生产工程师：熟悉基本设计、程序模拟；系统工程师：熟悉生产线及仪器图及基本设计规范；品质工程师：熟悉标准操作步骤及标准；仪控工程师：具备设备及控制系统选择经验；安全工程师：了解安全标准、法规、安全管理等；其他专业人员：工业卫生专业人员、电机工程师、维修工程师等。第30页2、确定分析的目的、对象和范围分析的目的、对象和范围必须尽可能的明确。分析对象通常是由装置或项目的负责人确定的，并得到HAZOP分析组的组织者的帮助。应当按照正确的方向和既定目标开展分析工作，而且要确定应当考虑到哪些危险后果。第31页3、获得必要的资料在进行HAZOP分析工作之前，必须收集下列资料或数据：流程图、管线及仪表图、设计标准流程说明、质能平衡、生产计划、生产目标设备规格、设备布置图公共及支援设施说明操作步骤及维修计划第32页4、将资料变成适当的表格并拟定分析顺序为了让分析过程有