酒江波-化工企业特殊管理手阀级别判定标准与控制方法研究

中国石油大学（华东）安全环保与节能技术中心青岛欧赛斯环境与安全技术有限责任公司

化工企业特殊管理手阀级别判定标准与控制方法研究汇报人：酒江波2015年6月联系方式：酒江officeiangbo129@设计的管道仪表流程图上，经常会出现以下标注：CSO：铅封开CSC：铅封关LO：锁开LC：锁关0引言WHY?1）该手阀被误操作会有不期望的后果发生；2）为避免误操作或降低误操作概率，设计认为该手阀需要特殊管理。0引言Question?1）设计是否找全了所有需要特殊管理的手阀？2）设计给出管理措施是以什么样的标准给出的？3）完全相信设计给出的结论，是否科学、合理、全面？4）会不会造成过度保护或保护不足？5）企业会不会按照设计的要求在现场执行？0引言0引言研究团队对三家分属于中海油、中石油、中石化的炼化企业开展过特殊管理手阀管理情况的调研。中石化企业中石油企业

·刚刚建立了特殊管理手阀的管理制度，依靠现场人员经验、LEC评价等辨识阀门，少量阀门已开始执行锁定管理。中海油企业

·仅对安全阀的前后手阀执行了铅封管理，其他特殊要求的阀门未按设计要求执行。企业没有特殊管理手阀的管理制度和程序要求。·设计中要求特殊管理手阀现在均有执行措施，最高管理等级为铅封，开展HAZOP分析过程中也辨识出一些设计中未考虑的手阀，执行了挂牌警示。企业没有特殊管理手阀的管理制度和程序要求。0引言1）如何辨识完全？形成石化装置特殊管理手阀的辨识原则和方法；2）如何科学的确定管理级别？建立特殊管理手阀的误操作风险评判指标和分级体系；3）如何进行管理？研究不同管理级别的程序和制度。HOW?0引言石化装置特殊管理手阀的定义和辨识方法基于风险的特殊管理手阀的管理分级标准2.1基于层次分析法的误操作概率分级；2.2误操作后果分级；2.3误操作风险分级标准。三不同管理级别的管理程序和要求1

特殊管理手阀的定义和辨识程序1.1定义特殊管理手阀：位于主流程之外，并不具备正常操作功能，但被误操作之后可能引起严重安全后果的手阀。“主流程之外”：主流程内也存在很多不具备正常操作功能，只在检修隔离时使用的手阀，如过滤器前后的隔离阀、设备主流程进出口的隔离等，但此类阀门因在流程中的作用较为明显，员工培训和流程模拟时的认知程度比较深，误操作的概率过低。“操作功能”：在正常生产过程中需要定期或不定期的对阀门进行操作，用于流量、压力等的调节。辨识技巧：只可能是普通闸阀、球阀、蝶阀等不能用于调节作用的阀门。1.2需特殊管理手阀类型第一类设备、管道安全阀的前后手阀；第二类紧急泄压、排放等联锁阀的前后手阀；第三类压力等级设计过低的手阀；第四类间断使用或不被关注设备的排空线手阀；第五类作为连续排液、溢流线、临时连通线上等设置的手阀。1

特殊管理手阀的定义和辨识程序第一类设备、管道安全阀的前后手阀手阀的设置目的为便于安全阀的拆卸、校验，若被误关会造成安全阀失效。此类特殊手阀的管理在《压力容器监察管理规定》中有明确的规定，采用铅封，并且所调研的所有企业均会按照要求执行，因此对其管理措施的确定本课题不进行考虑。第二类紧急泄压、排放等联锁阀的前后手阀手阀设置的目的为便于泄压阀内漏、故障时的更换和维修，若被误关会造成联锁保护失效。第三类压力等级设计过低的手阀最常见于高压系统与低压系统压力等级分界位置选取错误，导致后端手阀误关后会产生严重后的情形。在石油化工装置中最为普遍，又难以辨识，需要开展系统的分析进行全方位查找。

事故案例：2002年10月2日17:47分，中石油某石化公司乙烯厂裂解装置K201四段出口放火炬线消音器发生爆裂着火事故。事故造成二人当场死亡，三人轻度烧伤。7.55米Φ18″管线撕裂扭曲，消音器损坏。D裂解气：压力3.8MPa去火炬放大气5.0MPa2.0MPa去分离单元AB10-L-203消音器10-K-201压缩机四段出口排火炬PV-12004的原流程设置

通过分析可知，某石化“10.2”爆炸事故发生，最根本的原因是设计人员在从高压至低压部位的压力等级变化划分失误，造成设备、管线等压力等级选择过低而引起超压爆炸。LO、CSO、挂牌？思考：仅仅是设计的原因吗？某调研企业的一个实际案例：加氢处理装置新氢压缩机出口放空阀直行了挂牌管理“压缩机出口放空阀为低压阀，通常情况下不允许关闭！”第四类间断使用设备的排空线手阀此类设备又分为两种，一种是采用了充压流程的设备，如助剂罐等，若排气线误关会造成设备超压，另一种是没有采用充压流程，气相线直接与大气或放空系统连接，若排气线误关，在外送液体时易造成设备负压抽瘪。第五类连续排液、溢流线、临时连通线上等设置的手阀。如管道低点连续排液线、聚结器的小型连续排液线、储罐溢流线等不常被关注手阀。1.3需特殊管理手阀的辨识和查找是开展特殊管理手阀定级、管理工作的基础，辨识查找的方法很多，应采用多种方法组合进行，即能提高工作效率，又可以保证辨识的完全。1）依据设计图纸；2）制定常规原则；3）结合工艺危害分析（如HAZOP）。编号阀门名称误操作后果1除氧器顶部排气阀除氧器顶部排空阀误关。造成除氧器和连续排污扩容罐超压。2定排罐进水根部手阀根部手阀压力等级选择过低，误关可能造成阀门超压破裂。3预加氢注硫罐放空手阀若放空手阀误关，造成预加氢注硫罐D-107超压。4缓蚀剂罐放空手阀。若放空手阀误关，造成缓蚀剂D-106超。5重整注硫罐顶部放空手阀。若放空阀误关可能造成罐超压。7增压聚液器M-301底部排液手阀若排液手阀误关，造成聚液体器液位升高，还原氢和闭锁料斗气均带液，影响催化剂循环，也影响催化剂还原效果。8地下污油罐高点放空阀若连通阀误关，当污油罐向外排油时，可能造成罐内负压、抽瘪。9还原氢返回线的后路手阀。压力等级划分在PDV30501后手阀之后，未考虑到后路手阀误关。10汽包D-209排水阀XSV22601前手阀若误关，造成紧急排水阀失效。某装置HAZOP分析中辨识的10台需特殊管理的手阀列举编号阀门名称误操作后果1除氧器顶部排气阀除氧器顶部排空阀误关。造成除氧器和连续排污扩容罐超压。2定排罐进水根部手阀根部手阀压力等级选择过低，误关可能造成阀门超压破裂。3预加氢注硫罐放空手阀若放空手阀误关，造成预加氢注硫罐D-107超压。4缓蚀剂罐放空手阀。若放空手阀误关，造成缓蚀剂D-106超。5重整注氯罐顶部放空手阀。若放空阀误关可能造成罐超压。7增压聚液器M-301底部排液手阀若排液手阀误关，造成聚液体器液位升高，还原氢和闭锁料斗气均带液，影响催化剂循环，也影响催化剂还原效果。8地下污油罐高点放空阀若连通阀误关，当污油罐向外排油时，可能造成罐内负压、抽瘪。9还原氢返回线的后路手阀。压力等级划分在PDV30501后手阀之后，未考虑到后路手阀误关。10汽包D-209排水阀XSV22601前手阀若误关，造成紧急排水阀失效。某装置HAZOP分析中辨识的10台需特殊管理的手阀列举2基于风险的特殊管理手阀的管理分级标准2.1目的1）为已经辨识出的需特殊管理手阀分配合理的管理等级。2）科学性、合理性，即达到控制目的，又不过度保护。3）管理等级：锁定（LO\LC）、铅封（CSO\CSC）、挂牌。4）制定风险标准，通过风险评估确定相应管理等级。2.2风险矩阵风险是事故发生可能性和事故后果严重性的组合函数，通常会采用风险矩阵的方法去定性的判定一个风险的级别。严重性可能性风险等级确定阀门误操作后可能引发事故后果的分级标准。确定阀门被误操作可能性的分级和评判标准。确定合理的风险等级及所需的控制措施。采用风险矩阵对阀门的管理级别进行确定，需要开展哪些工作？2.3阀门误操作事故后果的分级标准1、化工企业常见事故后果的具有多样性火灾爆炸；人员伤亡；财产损失；物料泄漏；质量问题；环境污染；社会影响。2、因为事故后果多样性的存在，也造成了在多数的风险矩阵中，由于事故后果的分级标准不太细化，可操作性过低，导致分级不合理最终导致风险等级不合理的现象出现。后果分级标准的难点？基于第1章的分析，在石油化工装置中需特殊管理的手阀类型较少，多数阀门误操作后可能导致的后果可以直观的判断，因此确定以下后果分级标准的建立思路：第一步：对各种类型的特殊管理阀门可能引发的后果类型进行分析和统计；第二步：给出所有后果均需要判定的分级级别要求；第二步：针对不同类型的事故后果均给出详细的分级标准；第三步：给出一个笼统的分级标准用于未考虑全的后果类型。后果分级标准的建立思路第二类紧急泄压、排放等联锁阀的前后手阀；此类手阀误操作不会直接引发事故的发生，但会导致重要保护措施的失效，使装置处于不安全状态

。第三类氮封设备（或其他正常不用的保压设备）的排空线手阀；此类手阀的误操作可能导致容器超压。第四类设计失误导致不能被随意关闭的阀门。设计压力选择过低的管路超压。第五类作为连续排液、溢流线、临时连通线上等设置的手阀。不便于具体分析，部分可直接引起事故的发生、部分可导致保护措施的失效。第一步：对各种类型的特殊管理阀门可能引发的后果类型进行分析和统计；安全阀前后手阀的管理由于数量巨大，统一执行法规要求的铅封管理。分级等级危险性4灾难性3严重2中度1轻度手阀误关可能造成的后果分级，综合分为四个级别，然后分别对各类事故后果的分级标准进行确定和说明。第二步：给出所有后果均需要判定的分级级别要求；保护措施失效的后果分级标准级别标准描述备注灾难性负责全系统安全的最重要联锁失效，且是安全功能中唯一或最有效的保护手段。①全系统安全区别于单个设备的保护功能。严重性负责全系统安全的最重要联锁失效，但并不是安全功能中唯一或最有效的保护手段。

负责单个设备和系统的重要联锁失效，且是安全功能中唯一或最有效的保护手段。

中度负责单个设备和系统的重要联锁失效，但并不是安全功能中唯一或最有效的保护手段。

不属于联锁系统，但作为保护目的的唯一保护措施。如一个储罐仅依靠溢流管来防止液位过高。轻度不属于联锁系统，也不作为保护目的的唯一保护措施。

级别与可能承受压力的比较其他约束条件备注灾难性可能承受的压力超过公称压力，但大于公称压力的2倍（含2倍）。

薄弱设备如消音器、阻火器、视镜、膨胀节等严重性可能承受的压力超过公称压力，但不大于公称压力的2倍（不含2倍）。

满足中度的标准设计错误的低压系统中存在薄弱设备中度可能承受的压力超过公称压力，但不大于公称压力的1.5倍（不含1.5倍）。

满足轻度的标准设计错误的低压系统中存在薄弱设备轻度可能承受压力并未超过目前的公称压力，设计时仅考虑冗余度或温度的修正，提高了公称压力。

压力等级分界错误的后果分级标准分级等级危险性破坏举例说明—灾难性可直接引发事故，且会导致物料泄漏、系统超压等，并可能逐步演变为火灾爆炸事故或导致全装置停工。如可能导致类似于某石化“10.2”一样的超压爆炸事故。二严重可直接引发事故，但事故仅限于单个系统的停工或少量设备的损坏。如水环泵分液罐的排液手阀。三中度会造成轻微的事故，不会引起系统损坏如水封罐的溢流线手阀。四轻度处于事故的边缘状态，短时间内暂时还不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低系统安全性，但应予以关注或采取控制措施。如汽包排污罐顶排气线手阀。其他模糊后果分级标准编号阀门名称误操作后果后果级别阀门1除氧器顶部排气阀除氧器顶部排空阀误关。造成除氧器和连续排污扩容罐超压。2阀门2定排罐进水根部手阀根部手阀压力等级选择过低，误关可能造成阀门超压破裂。4阀门3预加氢注硫罐放空手阀若放空手阀误关，造成预加氢注硫罐D-107超压。3阀门4缓蚀剂罐放空手阀。若放空手阀误关，造成缓蚀剂D-106超。2阀门5重整注氯罐顶部放空手阀。若放空阀误关可能造成罐超压。2阀门7增压聚液器M-301底部排液手阀若排液手阀误关，造成聚液体器液位升高，还原氢和闭锁料斗气均带液，影响催化剂循环，也影响催化剂还原效果。2阀门8地下污油罐高点放空阀若连通阀误关，当污油罐向外排油时，可能造成罐内负压、抽瘪。2阀门9还原氢返回线的后路手阀。压力等级划分在PDV30501后手阀之后，未考虑到后路手阀误关。2阀门10汽包D-209排水阀XSV22601的前手阀若误关，造成紧急排水阀失效。2定级说明：前端汽包压力超过10MPa，进水根部手阀工程压力2.0MPa，超过4级后果中规定的超过公称压力2.5倍，因此定义为灾难性的（4级）运用该后果分级标准的工程实例分级结果编号阀门名称误操作后果后果级别阀门1除氧器顶部排气阀除氧器顶部排空阀误关。造成除氧器和连续排污扩容罐超压。2阀门2定排罐进水根部手阀根部手阀压力等级选择过低，误关可能造成阀门超压破裂。4阀门3预加氢注硫罐放空手阀若放空手阀误关，造成预加氢注硫罐D-107超压。3阀门4缓蚀剂罐放空手阀。若放空手阀误关，造成缓蚀剂D-106超。2阀门5重整注氯罐顶部放空手阀。若放空阀误关可能造成罐超压。2阀门7增压聚液器M-301底部排液手阀若排液手阀误关，造成聚液体器液位升高，还原氢和闭锁料斗气均带液，影响催化剂循环，也影响催化剂还原效果。2阀门8地下污油罐高点放空阀若连通阀误关，当污油罐向外排油时，可能造成罐内负压、抽瘪。2阀门9还原氢返回线的后路手阀。压力等级划分在PDV30501后手阀之后，未考虑到后路手阀误关。2阀门10汽包D-209排水阀XSV22601的前手阀若误关，造成紧急排水阀失效。2定级说明：该联锁仅是保护汽包液位过高，属于单设备保护联锁，且汽包液位计有两台，并有供水三冲量调节，该措施不算唯一的保护措施，因此定义为中度（2）运用该后果分级标准的工程实例分级结果2.4阀门误操作可能性的分级标准首先应了解影响手阀被误操作可能性的因素有哪些？1、阀门的尺寸；小阀门比大阀门更容易被误操作2、阀门所处的环境；阀门处于较为集中的区域、阀门操作位置容易到达3、阀门是否有明显的标识；有明确的标识会降低误操作的概率。4、员工的素质和培训；…….如何合理对多因素影响的手阀误操作可能性级别进行分级?层次分析法(AnalyticalHierarchyProcess，简称AHP法)，是一种系统工程中对非定量事件作定量分析的简便方法。该方法将评价对象分解成不同的要素，并按照要素间的相互关联度及隶属关系，将要素按不同层次聚集组合，从而形成一个多层次的分析结构系统，把问题条理化、层次化，为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。需构建以“手阀被误操作可能性”为一级指标的多层次评估体系构架。根据影响手阀被误操作可能性的各类因素，找出该评估体系的二级指标：□阀门状态□安全运行□制度和培训再分别找出各二级指标所包含的三级指标。构建评估体系阀门状态C1阀门尺寸P1所处环境P2阀门标识P3安全运行C2操作者的认知P4类似事件P5抵达的难易度P6制度与培训C3制度的建立P7安全制度的执行P8培训现状P9手阀误操作可能性评估计算各指标权重在层次分析法中，为了使判断定量化，关键在于设法使任意两个方案对于某一准则的相对优越程度得到定量描述。一般对单一准则来说，两个方案进行比较总能判断出优劣，层次分析法采用1～9标度方法，对不同情况的评比给出数量标度。标度含义1表示两个因素相比，具有同样的重要性3表示两个因素相比，一个比另一个稍微重要5表示两个因素相比，一个比另一个明显重要7表示两个因素相比，一个比另一个强烈重要9表示两个因素相比，一个比另一个极端重要2，4，6，8上述相邻判断的中值1、各二级指标权重计算AC1C2C3wC11530.56C21/511/30.20C31/3310.24应用和积法计算出权重如表中所示，λmax=4.13。再进行一致性检验，由（3.2）式可知，CI=0.04，通过查表知RI=0.89，则CR=0.05<0.1，所以，判断矩阵的结果具有一致性。二级指标判断矩阵数值表2、各二级指标包含的三级指标重权计算C1包含的三级指标判断矩阵数值表C1P1P2P3WP111/21/20.20P2211/20.31P32210.492、各二级指标包含的三级指标重权计算C2包含的三级指标判断矩阵数值表C2P4P5P6wP41350.63P51/3130.26P61/51/310.112、各二级指标包含的三级指标重权计算C3包含的三级指标判断矩阵数值表C3P7P8P9WP71530.56P81/511/30.17P91/3310.273、各指标对目标层的综合权重的计算结果元素及权重C1C2C3综合权重0.560.200.24P10.20//0.112P20.31//0.1736P30.49//0.2744P4/0.63/0.126P5/0.26/0.052P6/0.11/0.022P7//0.560.1344P8//0.170.0408P9//0.270.0648各基础指标赋值

取值指标907050阀门尺寸>DN350DN50-300<DN40所处环境阀门相对独立阀门较为集中阀门非常集中阀门标识清楚模糊无操作者的认知高低差类似事件无装置的运行周期内至少发生1次每年至少发生1次抵达的难易度难以抵达二层平台以上，易操作位于地面并易操作制度的建立健全一般不完善制度的执行很好一般差培训现状很好一般差误操作可能性的分级阀门误操作概率等级划分表序号阀门误操作概率分值误操作可能性概率等级1D≥70一般1270>D>60中等23D≤60容易3编号阀门名称误操作后果误操作分值可能性级别阀门1除氧器顶部排气阀除氧器顶部排空阀误关。造成除氧器和连续排污扩容罐超压。731阀门2定排罐进水根部手阀根部手阀压力等级选择过低，误关可能造成阀门超压破裂。533阀门3预加氢注硫罐放空手阀若放空手阀误关，造成预加氢注硫罐D-107超压。593阀门4缓蚀剂罐放空手阀。若放空手阀误关，造成缓蚀剂D-106超。593阀门5重整注氯罐顶部放空手阀。若放空阀误关可能造成罐超压。593阀门7增压聚液器M-301底部排液手阀若排液手阀误关，造成聚液体器液位升高，还原氢和闭锁料斗气均带液，影响催化剂循环，也影响催化剂还原效果。662阀门8地下污油罐高点放空阀若连通阀误关，当污油罐向外排油时，可能造成罐内负压、抽瘪。553阀门9还原氢返回线的后路手阀。压力等级划分在PDV30501后手阀之后，未考虑到后路手阀误关。622阀门10汽包D-209排水阀XSV22601前手阀若误关，造成紧急排水阀失效。573运用可能性分级