基于不同目的的HAZOP分析方法在企業中的應用

陳全 陳俊濤

摘要：通過介紹風險管理基本原理、企業風險控制基本措施、危險與可操作性分析（HAZOP），論述了基于不同目的和范圍HAZOP分析方法應用的差異。分別論述對于完善企業安全管理措施和安全技術措施的HAZOP的不同分析方法，并以實例說明如何基于HAZOP完善企業的安全管理措施，以及基于HAZOP的分析結果，借助LOPA法評定安全儀表系統的SIL等級，并改進企業的安全技術措施。

Abstract： Through introducing the basic theory of risk management， the basic measures of risk controlling and Hazard and Operability Analysis （ HAZOP）， this paper expounds the difference of the application of HAZOP based on different purpose and scope， discusses the different analytic method of HAZOP for improving safety management measure and safety technology measure of company， and then explains by an instance that how the company improved the safety management measures by HAZOP analysis and how the company utilized LOPA to evaluate safety integrity level （SIL） and improved their safety technology measures.

關鍵詞：HAZOP分析;安全管理措施;安全技術措施;LOPA法;SIL等級

Key words： hazard and operability analysis （HAZOP）;safety management measure;safety technology measure;layers of protection analysis （LOPA）;safety integrity level （SIL）

中圖分類號：X951? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）31-0116-04

0? 引言

隨著經濟社會的快速發展，我國的企業在各行業各領域都取得了長足的進步，然而安全生產事故的頻發仍然是企業長期面臨的困擾，安全生產事故的發生不但給企業造成不可挽回的損失，而且阻礙著企業的進一步發展，甚至給社會的發展造成影響。自“8·12”天津港大爆炸事故以來，政府對安全監管工作可謂極其重視，社會輿論極其敏感，而企業對安全工作的覺悟也是空前提高。然而，就在這樣的形勢下，安全生產事故仍然時有發生。這讓我們不禁思考，企業應如何對安全風險進行識別和管理，如何落實安全風險控制措施。HAZOP法是識別企業安全風險，查找可能導致事故發生的管理方面或技術方面缺陷的重要方法，基于不同的識別目的和范圍，HAZOP的分析思路、方法以及輸出結果是不同的，本研究以HAZOP分析為基礎，基于完善管理手段和改進技術措施的不同目的，實施HAZOP辨識和分析，對企業安全風險控制措施有效性進行評審和改進研究，目的是為我國企業更好的管控安全風險、控制事故的發生提供參考。

1? 安全風險管理基本原理介紹

1.1 安全風險管理基本原理

安全風險管理基本原理是一種以控制事故發生為目的的科學原理，基于安全風險管理基本原理，我們認為事故（accident）的發生是由一系列因果連鎖事件所導致的，所謂因果事件就是不期待事件（incidents），這一系列因果連鎖事件的源頭稱為初始事件（events），因此事故（accident）就是由初始事件（events）開始，經過一系列不期待事件（incidents）的連續發生而最終形成的[1]，如圖1。

企業想要控制事故的發生，就要切斷這條事故因果聯鎖鏈條。在企業中，事故因果連鎖鏈條不止一條，我們可以認為它是存在于企業生產經營各個環節的“隱形鏈條”。當然在任何位置切斷它都能阻止事故的最終發生，但是在我國的安全生產領域以及在政府安全監管的引導下，企業尋求“關口前移”，即越早切斷事故因果連鎖鏈條越保險、安全管控效率越高。

而事故和不期待事件是由危險源或危害因素導致的，因此采用科學的方法識別和分析危險源和危害因素，在此基礎上采取有效手段對危險源和危害因素進行控制和管理，這是企業進行安全風險管理、控制事故發生的基本手段。

1.2 企業安全風險控制基本措施

企業安全風險控制的基本措施包括技術措施和管理措施。技術措施是指通過技術手段控制事故的發生、降低事故率，甚至在技術水平高度發展的條件下達到本質安全。常見的技術措施大到企業的技術方案的改進、小到為電源開關加一個防護罩，這些都屬于技術措施。而管理措施是希望通過較高的管理水平，降低由于管理缺陷而導致事故發生的可能性。在過去，我國企業的安全管理水平普遍不足，粗放式的管理模式釀成的事故帶來了深刻的教訓。目前許多企業在積極貫徹安全“標準化”工作，積極引進ISO組織的相關體系標準，目的就是為了提升管理水平，遏制事故的發生。常見的管理措施包括：企業安全規章、制度;教育、培訓;規程、指導書;安全交底、特種作業審批等等。

3.2.2 LOPA、SIL方法簡介

安全完整性等級（SIL）是指在一定時間和條件下，安全相關系統執行其所規定的安全功能的可能性。SIL等級實際上反映的是安全儀表系統（SIS）在執行安全功能（SIF）時的可靠程度。根據標準IEC61508，SIL 4是最高的，SIL 1是最低的。目前對企業的安全儀表系統評定SIL等級的方法普遍采用HAZOP、LOPA及SIL結合的分析方法。其中LOPA即保護層分析法。HAZOP分析是這一方法的基礎，首先應用HAZOP分析出模擬事故場景以及事故的風險等級，再應用LOPA方法考慮在獨立保護層對事故風險進行有效降低的基礎上，殘余風險與可接受風險的差距，進而評價出SIL等級需要，在現有SIS系統滿足該等級要求的情況下不需要進行改進，若現有SIS系統的不能滿足該SIL等級，則需要提高系統的SIL等級。國內學者有關這一方面的研究也很多，在探討這一方法的應用上也取得了不少的成果[2][4]。因此這里并不做過多的介紹，而是重點探討基于評價和改進安全完整性等級的HAZOP分析方法的應用。

4? 應用實例

4.1 企業概況

某企業是一家以橡膠防老劑為主要產品的大型橡膠化工企業，主要生產橡膠防老劑系列產品及中間體RT培司、不溶性硫黃、高純度TMQ、硝基苯等，其中RT培司年產量達到15000噸以上，是國內生產規模最大的橡膠防老劑及中間體RT培司生產基地之一，是橡膠輪胎等人們經常使用的橡膠產品的重要供應商。公司下設多家工廠，本次我們選取其中一家工廠為研究對象，基于不同的目的和范圍開展HAZOP分析，并對企業管理措施和技術措施有效性進行評審和提出改進建議。

4.2 基于HAZOP的管理措施評價與改進

我們選取某企業的A工廠為研究對象，對該工廠的工藝流程進行梳理，劃分工藝單元，最終以其中相對典型的制氫單元為例，以完善企業管理措施為目的，開展HAZOP分析工作。依據前文介紹的思路和方法展開HAZOP辨識和分析工作，需要強調的是，這里我們以完善企業管理措施為目的，因此我們需識別出管理上的漏洞，而據此我們進一步評價現有措施有效性和提出改進建議。具體HAZOP分析結果如表2。

通過本次HAZOP分析，共劃分10個節點，識別工藝要素43個，進一步分析得出91個偏差和423條危害因素，對這些危害因素逐一梳理管理措施，總結出有待完善或需要增加的管理措施19項。以上為HAZOP分析成果的一部分，這里只選取單一的要素“氣柜壓力”為例來進行說明。通過表2我們可以看出，通過分析“氣柜壓力”可能出現的偏差，可以分析出可能出現的事故后果以及導致偏差的因素，導致偏差的因素即危害因素，我們逐項梳理危害因素的現有的管理措施，評審這些管理措施能否有效控制危害因素，就能達到我們的預期目標，之后進一步增加和改進管理措施，達到提升管理的最終目的。

4.3 基于HAZOP的技術措施評價與改進

我們同樣選取A工廠的制氫單元為研究對象，以改進技術措施為目的，開展HAZOP分析工作，目的是為了與以完善管理措施為目的的HAZOP分析工作形成清晰對比。其中風險等級的劃分標準依據企業的風險等級矩陣，如圖2，風險等級矩陣描述見表3。同樣以單一要素“氣柜壓力”為例，展示HAZOP分析成果，具體結果表4。

從HAZOP分析結果中選取“來氣壓力高”為危險場景進行LOPA分析和SIL等級評價，以達到技術措施有效性評價和改進的目的。事故場景描述為來氣壓力高導致氣柜壓力偏高，氣柜進出口法蘭處墊片或閥門填料及法蘭處損壞，造成氫氣泄漏，遇明火引起火災、爆炸。參考標準中給出的范圍[3]，確定上述場景的初始事件發生概率為1×10-1次/a，場景的現有獨立保護層為：在線監測高壓報警，根據統計數據，高壓報警失效概率取1×10-1次/a，修正條件點火概率為0.5，人員暴露概率為0.5，依據企業可接受的風險等級，風險可容忍標準應小于1×10-4次/a，因此，安全儀表功能的失效概率應小于：

fSIF=1×10-4/1×10-1×1×10-1×0.5×0.5=4×10-2;

即安全儀表功能的失效概率為4×10-2次/a，根據IEC61508[5]，安全儀表功能的等級為SIL1。為改進技術措施，保證安全風險降低到可接受水平，建議在氣柜之前增設一處安全聯鎖，等級達到SIL1。

5? 結論

在基于完善企業安全管理措施和改進技術措施的不同目的下，分別應用HAZOP分析方法，對企業典型的工藝單元進行辨識和分析，得出不同的輸出結果。以企業的實例來驗證，HAZOP分析方法在基于不同目的和范圍的情況下有不同的思路和方法，并在HAZOP分析的基礎上對企業安全風險控制的管理措施和技術措施進行了有效性了評審和改進。為我國企業今后在進行HAZOP分析提供了新的思路，同時為HAZOP方法在廣泛的領域應用奠定基礎。

參考文獻：

[1]孫立，吳琳，陳俊濤.港口設備安全隱患排查治理信息系統[J].港口科技，2018，2.

[2]李娜，孫文勇，寧信道，等.HAZOP、LOPA和SIL方法的應用分析[J].中國安全生產科學技術，2012，8（5）：101-106.

[3]國家安全生產監督管理總局.保護層分析（LOPA）方法導則[S].2015.

[4]周榮義，李石林，劉何清.HAZOP 分析中 LOPA 的應用研究[J].中國安全科學學報，2010，20（7）：76-81.

[5]IEC61508. Functional safety of electrical/electronic/ programmable electronic safety-related systems[S].2010.