hazop分析及sis系統(tǒng)簡介

1、HAZOP分析及SIS系統(tǒng)簡介,主講人：翁紅星聯(lián)系電話：13771758123郵箱：w13771758123@126.com,講解框架圖,,相關法律規(guī)范依據(jù),,HAZOP+LOPA分析,,SIL等級確定,,SIS的工程設計,,選擇廠家、SIS系統(tǒng)采購、安裝、調試、運行,廠家完成，經過TUV認證,,過2年，或工藝發(fā)生重大變化時應重新啟動上述程序,工藝條件的輸入,一、相關法律規(guī)范依據(jù),,1、《危險化學品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》（國家

2、安全監(jiān)管總局令第40號）2、《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》（安監(jiān)總管三〔2013〕88號）3、《危險化學品建設項目安全監(jiān)督管理辦法》（國家安全生產監(jiān)督管理總局令第45號）4、《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見》（安監(jiān)總管三〔2014〕116號）5、《國家安全監(jiān)管總局辦公廳關于具有爆炸危險性危險化學品建設項目界定標準的復函》（安監(jiān)總廳三函〔2014〕 5號）,6、《危險化學品生產企業(yè)安

3、全生產許可證實施辦法》（國家安全生產監(jiān)督管理總局令第41號）7、《國務院安委會辦公室關于進一步加強危險化學品安全生產工作的指導意見》（安委辦〔2008〕26號 ）8、《關于進一步加強危險化學品建設項目安全設計管理的通知》（蘇安監(jiān)〔2013〕 369號）9、《危險化學品重大危險源 罐區(qū)現(xiàn)場安全監(jiān)控裝備設置規(guī)范》（AQ 3036-2010）10、《石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設計導則》（SHB-Z06-1999）11、《石油化工

4、儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》（SH/T 3007-2007）12、《易燃易爆罐區(qū)安全監(jiān)控預警系統(tǒng)驗收技術要求》（GB 17681-1999）,二、危險與可操作性分析（HAZOP）,第一部分 相關案例第二部分 概述第三部分 基本概念和術語第四部分 分析工作程序,第一部分,相關案例,化工廠爆炸事故案例一,南通市如皋雙馬化工有限公司“4.16”爆炸事故,2014年4月16日10時左右，江蘇省南通市如皋市東陳鎮(zhèn)雙馬化工有限公司硬脂酸造粒塔正常

5、生產過程中，維修工人在造粒塔底錐形料倉外加裝氣體振蕩器及補焊霧化水管支撐架時，發(fā)生硬脂酸粉塵爆炸事故，造成8人死亡，9人受傷。4月16日上午10時左右，處于正常噴霧造粒生產過程中，維修工人在給造粒塔底部錐形料倉加裝敲擊錘（動火作業(yè)）時，造粒塔內發(fā)生粉塵爆炸。爆炸后引發(fā)大火，造成造粒塔下的鋼構支架強度失效，造粒塔架倒塌。,化工廠爆炸事故案例二,昆山中榮金屬公司“8·2”特別重大爆炸事故,2014年8月2日7時，拋光二車間員工

6、上班。7時10分，除塵風機開啟，員工開始作業(yè)。7時34分，1號除塵器發(fā)生爆炸。爆炸沖擊波沿除塵管道向車間傳播,揚起的除塵系統(tǒng)內和車間集聚的鋁粉塵發(fā)生系列爆炸。當場造成47人死亡、當天經送醫(yī)院搶救無效死亡28人，185人受傷，事故車間和車間內的生產設備被損毀。,化工廠爆炸事故案例三,昆山千燈金龍試劑有限公司爆炸,2015年3月14日下午4點左右，蘇州昆山千燈金龍試劑有限公司車間內廢料與甲苯起火，并發(fā)生爆炸，火勢異常迅猛，大火產生的濃煙足足

7、有十幾米高。據(jù)悉，大火燃燒了2個多小時，直到當天下午6點左右才被撲滅，所幸未造成人員傷亡。,第二部分,HAZOP分析概述,一、名稱,HAZOP Hazard and Operability Study 危險（性）與可操作性研究 Hazard and Operability Analysis 危險（性）與可操作性分析,二、方法由來,HAZOP分析方法是英國帝國化學工業(yè)公司（ ICI）為解決除草劑制造過程中的危害于1960年代發(fā)

8、展起來的一套以引導詞（Guide Words）為主體的危害分析方法，用來檢查設計的安全以及危害的因果來源。,三、特點,1、頭腦風暴 相關的多種專業(yè)具有不同知識背景的人員所組成的分析組一起工作比他們獨自一人單獨工作更具有創(chuàng)造性與系統(tǒng)性，能識別更多的問題.通過審查會議的方法實現(xiàn)集體智。2、引導詞激發(fā)創(chuàng)新思維 借助引導詞與相關參數(shù)的的結合，分析團隊可以系統(tǒng)地識別各種異常工況，綜合分析各種事故劇情。3、系統(tǒng)全面地剖析事故劇情 遍

9、歷過程所有部分（部件），用盡所有可行的引導詞；從偏離雙向推理識別分析危險。,,選擇一條管線,,選擇偏離（流量?。?,流量小可能嗎？,,有危險嗎？或者妨礙了有效操作嗎？,否,否,,還有新的偏離嗎,是,否,,考慮其他流量小的原因,,操作工是否知道這種流量小的情況？,是,是,,有何防止偏離和減緩后果的措施？,是,,否,過程的什么變化應告訴他們,,措施成本合理嗎？,,確定安全措施,否,,考慮其他措施,是,,跟蹤措施的落實,HAZOP方法分

10、析圖,四、適用范圍,它通過系統(tǒng)分析新設計或已有工廠的生產工藝流程和工藝功能，來評價設備、裝置的個別部位因誤操作或機械故障而引起的潛在危險，并評價其對整個工廠的影響。其適用范圍非常廣泛，它不受工藝過程類別的限制，如它可以被用到化工、油氣、石化、制藥、核電和冶金等領域；也不受項目或工藝單元規(guī)模的限制，大小工藝裝置均適用。,五、必要性,歷史教訓使人們深刻地認識到：必須在事故發(fā)生之前識別出潛在危險！如果能夠預先識別出問題所在，就能防止

11、事故的發(fā)生！HAZOP是預先識別危險的有效方法。,在世界范圍內，HAZOP分析已經被化工和工程建設公司視為確保設計和運行完整性的標準設計慣例。很多國家要求將HAZOP分析作為預防重大事故計劃的一個重要部分。,第三部分,HAZOP分析基本概念和術語,一、常用HAZOP分析術語,二、HAZOP分析引導詞及其意義,引導詞 含義無 ?。∟O 或者NOT） 正常狀態(tài)的完全否定過多?。∕ORE）

12、 定量增加過少?。↙ESS） 定量減少伴隨　（AS WELL AS） 定性修改/增加（物料被污染）部分?。≒ART OF） 定性修改/減少相反　（REVERSE） 正常狀態(tài)的邏輯取反異?！。∣THER THAN） 完全替代 （走錯料）早 （EARLY） 相對于時鐘時間晚

13、（LATE） 相對于時鐘時間先 （BEFORE） 相對于順序或序列后 （AFTER） 相對于順序或序列,三、產生偏離,化工HAZOP偏離句法（組合法得到合理偏離）: 引導詞 + 參數(shù) = 偏離例如： 無(NO) ＋ 流量 (FLOW)

14、 ＝ 無流量 過多(MORE) ＋ 壓力(PRESSURE) ＝ 壓力高 伴隨(AS WELL AS) ＋ 相( PHASE) ＝ 兩相 早(EARLY) ＋ 操作(OPERATION ) ＝ 操作超前,四、分析使

15、用的偏離（常用）,五、HAZOP分析管理流程,工作范圍 報告的編制要求 各參與方的職責 組建分析團隊,所需時間估計 工作日程安排 準備圖紙文件 會議召集/行政準備（會議室等）,團隊會議 危害識別及建議 記錄會議內容,報告起草 報告審閱 報告分發(fā),行動計劃 跟蹤完成建議項 說明完成情況的記錄,安全防護策略的洋蔥模型,第四部分,HAZOP分析工作程序,HAZOP分析步驟圖,一、確定HAZOP分析范圍與目的,

16、1.確定分析范圍：從哪里到哪里，包含哪些內容，需要與業(yè)主共同確定；,2.確定分析目標：對工藝裝置進行安全分析，識別工藝危險，檢查安全措施的充分性；,二、組建分析團隊,HAZOP分析工作是由專業(yè)團隊完成基于具有不同知識背景的，不同專業(yè)的人員在一起工作會比獨自一人單獨工作更具有創(chuàng)造性，能識別更多的問題的共識。,該團隊對設計方案/操作步驟具有修改權 小組的成員應該包括分析對象的技術負責人和業(yè)內專家，他們了解分析對象，熟知相關領

17、域的行業(yè)動態(tài)、技術發(fā)展水平與相關標準要求。,三、分析團隊的組建方式,第三方主導模式：主辦方發(fā)起HAZOP分析工作，并將該工作委托給第三方完成。第三方提供HAZOP分析主席和記錄人員，個別情況可提供相關專家參與。,自主完成模式：某些有實力的公司，具有強大的人力資源，能提供自己的技術人員作為HAZOP分析主席。,第一責任人都應該是業(yè)主。,四、分析團隊的成員,主席（主持人/組長/建議用外部人員）記錄秘書（建議培訓人員）工藝工程師及工藝控制

18、工程師儀表工程師設備/機械工程師安全工程師生產操作/維修代表（一般來自業(yè)主）專利商（根據(jù)需要）供貨商等（根據(jù)需要）,五、收集技術資料,1、項目或工藝裝置的設計基礎2、工藝流程描述3、管道和儀表流程圖4、以前的危險源辨識或安全分析報告5、物料和熱量平衡6、聯(lián)鎖邏輯圖或因果關系表7、全廠總圖8、設備布置圖9、物質安全數(shù)據(jù)表（MSDS）10、設備數(shù)據(jù)表,11、安全閥泄放工況和數(shù)據(jù)表12、工藝特點13、管道材料

19、等級規(guī)定14、管道規(guī)格表15、操作規(guī)程和維護要求16、緊急停車方案17、控制方案和安全儀表系統(tǒng)說明18、設備規(guī)格書19、評價機構及政府部門的安全要求20、類似工藝的有關工藝安全方面的事故報告,五、收集技術資料,六、HAZOP分析計劃、分析時間進度,確定開始時間和結束時間。對于設計階段的HAZOP分析，涉及到多個相關方，計劃性尤為重要。,七、報告的編制與發(fā)布,1、封面，包括編制人、編制日期、版次等2、目錄3、正文，至少

20、包括以下內容： 項目概述 工藝描述 HAZOP分析程序 HAZOP分析團隊人員信息,分析范圍、分析目標和階段劃分 風險可接受標準 總體性建議 建議措施說明4、附件，至少包括以下內容： 帶有節(jié)點劃分的PID圖 建議措施匯總表 技術資料清單 分析報表,七、報告的編制

21、與發(fā)布,八、建議措施的跟蹤與落實,九、建議措施關閉,完成HAZOP分析報告。,,,三章節(jié) 保護層分析（LOPA）,保護層分析（LOPA）,第一部分 概述第二部分 基本概念和術語第三部分 分析工作程序第四部分 LOPA其他相關資料,第一部分,概 述,安全保護層,保護層分析（LOPA）是在定性危害分析的基礎上，進一步評估保護層的有效性，并進行風險決策的系統(tǒng)方法。其主要目的是確定是否有足夠的保護層使風險

22、滿足企業(yè)的風險標準?；谑鹿蕡鼍暗囊环N半定量分析方法。,本質安全,1977年12月14日，英國帝國化學（ICI）石化部的資深安全顧問Trevor Kletz在英國化學工業(yè)協(xié)會50周年年會上發(fā)表了一篇題為“如果沒有，就不會泄漏”的演說，第一次清晰地提出了一種新穎的事故預防概念，即“本質安全”。,基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）,基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）包括正常的手動控制，是過程正常運行期間的第一層保護。BPCS的設計是為了使過程處在安

23、全工作區(qū)域。,關鍵報警，操作人員人工干預,這些系統(tǒng)是過程正常運行期間的第二層保護，并且這些系統(tǒng)應該被BPCS激活。,安全儀表系統(tǒng),一個安全儀表功能由傳感器、邏輯解算器和執(zhí)行元件組成，具有一定的安全完整水平。安全儀表功能通過檢測超限（異常）條件，控制過程進入功能安全狀態(tài)。安全儀表功能SIF在功能上獨立于BPCS。,物理保護（安全閥、爆破片等）,它們能夠提供較高程度的超壓保護。但是，如果切斷閥安裝在泄壓閥下面或者檢測和維護工作質量較差，則這

24、類設備的有效性可能受到服役時污垢或腐蝕的影響。,物理保護（圍堰）,釋放后保護（防火堤、防爆墻、自動噴水系統(tǒng)、氣體檢測等）。,社區(qū)應急響應,LOPA分析,LOPA分析,注：箭頭寬度代表后果頻率大小，長度代表后果嚴重性； IPL—獨立保護層； PFD —要求時失效概率。,LOPA分析的優(yōu)點,1、對裝置保護措施的一次系統(tǒng)梳理，為每個獨立保護層提供了更清楚的功能要求；2、可以辨識出一些需要額外保護措施的場景；3、

25、以關注于事故場景的分析方法，分析更具針對性，更易理解；4、LOPA可容易地確定過程風險是否能被接受。如果過程需要安全儀表功能，LOPA可以確定所需的安全儀表完整性水平；,5、LOPA的分析結果可以幫助組織決定操作、維護以及相關培訓的重點放在哪些防護措施上；6、LOPA可用于識別那些保證過程風險在企業(yè)風險容忍標準內的關鍵設備；7、LOPA可用于識別操作人員的關鍵安全行為和關鍵安全響應。,LOPA分析的優(yōu)點,第二部分,基本概念和術語,

26、第三部分,分析工作程序,LOPA執(zhí)行步驟,HAZOP分析和LOPA之間的相互聯(lián)系,第四部分,LOPA的其他相關資料,LOPA的初始事件,LOPA的獨立保護層（IPLs）,主動的獨立保護層,被動的獨立保護層,人員行動的獨立保護層,通常不作為IPLs的防護措施總結表,四、安全儀表系統(tǒng)（SIS）,第一部分 PLC、DCS、SIS概述第二部分 基本概念、術語及相關標準認證機構第三部分 安全完整性等級（SIL）,第一部分,PLC、DCS、SI

27、S概述,PLC系統(tǒng),PLC （programmable logic controller），通常作為成套設備的控制方案，比如說真空、廢水、集裝、 壓縮機等等自成一個體系的系統(tǒng)。他們的特點往往是不要求很多的模擬量控制，對數(shù)字量控 制極為有效、方便、可靠、經濟。通常做為DCS的子站點，便于監(jiān)視。,DCS系統(tǒng),DCS （distributed control sy

28、stem） 目前為止，其最大的特點依然是PID控制，借助其強大的通 訊功能，是整合工廠所有自動化設備的系統(tǒng)，DCS用于生產過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控制管理，保證生產裝置的平穩(wěn)運行。,SIS系統(tǒng),SIS用于監(jiān)視生產裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進行處理，使危害降到最低，使人員和生產裝置處于安全狀態(tài)。,DCS為動態(tài)系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進行檢測、運算和控制，對生產過程進行動態(tài)控制，確保產品的質量和產量；SI

29、S為靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時，它始終監(jiān)視生產裝置的運行，系統(tǒng)輸出不變，對生產過程不產生影響，非正常工況下時，它將按照預先的設計進行邏輯運算，實現(xiàn)生產裝置安全聯(lián)鎖或停車。SIS比DCS 在可靠性、可用性上要求更嚴格。,SIS系統(tǒng),定義：用于執(zhí)行一個或多個安全儀表功能（Safety Instrumented Function, SIF）的儀表系統(tǒng)。其主要由傳感器（如各類開關、變送器等）、邏輯控制器、以及最終原件（如電磁閥、電動門等

30、）的組合組成。,SIS系統(tǒng),SIF是被定義為：由SIS執(zhí)行的、具有特定安全完整性等級（Safety Integrity Level, SIL）的安全功能，用于應對特定的危險事件，達到或保持過程的安全狀態(tài)。SIF物理結構上與SIS一樣，也是由傳感器、邏輯解算器及最終元件構成。SIF是過程危險和風險分析中辨識出來的，并根據(jù)必要的風險降低要求，確定其SIL要求。SIF是SIL評估的基礎。,SIS系統(tǒng),SIS的設計原則1、可靠性原則2、

31、可用性原則3、獨立性原則4、標準認證原則,第二部分,基本概念、術語及相關標準認證機構,相關專業(yè)術語,SIS相關標準及認證機構,SIS相關標準及認證機構,國內石化行業(yè)中應用的SIS產品中，經過TUV（德國技術監(jiān)督協(xié)會）認證的主要有：Tricon、Triden 安全等級為AK6（SIL3）FSC（Fail safe control）安全等級為AK6（SIL3）HIMA PES 各種型號的PES（可編程電子系統(tǒng)）都具有TUV

32、 AK1~6級認證（SIL1~SIL3）Prosafe—RS 橫河電機安全儀表系統(tǒng)與DCS的無縫集成，非冗余取量即可實現(xiàn)SIL3QUADLOG 其1oo2D結構安全等級達AK6（SIL3）SIMATICS7—400F/FH 安全等級為AK1~AK6（SIL1~SIL3）,第三部分,安全完整性等級（SIL）,安全完整性等級（SIL）,SIS是類似一個或多個SIF（安全儀表回路）的集合，其等級由各SIF的SIL等級確定。,SIL的確定

33、方法,IEC61508推薦了三種方法：一種定量法、兩種定性方法（風險圖法和危害事件嚴重性矩陣法）。IEC61511推薦了五種方法：一種結合事故樹和保護層的半定量方法、兩種定性法（安全矩陣法、風險圖法）、一種半定性方法（校正的風險圖法）和一種定量方法（保護層分析法）。,SIL的確定方法,SIL的確定方法,風險圖,SIL等級,SIL 1：測量儀表、最終元件可與基本過程控制系統(tǒng)共用，可采用單一儀表；邏輯單元宜與過程控制系統(tǒng)分開，可采用冗余；

34、（單個傳感器、單個邏輯控制器、單個執(zhí)行元件，容錯容冗）,SIL 2：測量儀表、最終元件宜與基本過程控制系統(tǒng)分開，宜采用冗余；邏輯單元應與過程控制系統(tǒng)分開，宜采用冗余；（多個傳感器、多個邏輯控制器、多個執(zhí)行元件，容錯）,SIL等級,SIL 3：測量儀表、最終元件應與基本過程控制系統(tǒng)分開，應冗余；邏輯單元應與過程；控制系統(tǒng)分開，應冗余；（多個傳感器、多個邏輯控制器、多個執(zhí)行元件）,SIL等級,SIL等級,危險事件,危險事件可能性,危害程度量