【正文】
模擬相結(jié)合,是在傳統(tǒng)HAZOP基礎(chǔ)上,通過建立分析對象的過程模型,模擬不同程度的偏差對系統(tǒng)造成的影響,對HAZOP的關(guān)鍵詞——偏差進(jìn)行量化,并對偏差導(dǎo)致的事故后果進(jìn)行定量描述,從而實現(xiàn)HAZOP的量化。HAZOP過程模擬分析可以在確保風(fēng)險與效益相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上,為工廠安全分析提供更讓人信服的安全分析報告。連接HAZOP與過程模擬的橋梁就是Pamp。ID圖。傳統(tǒng)HAZOP分析是利用引導(dǎo)詞找到系統(tǒng)存在的偏差,根據(jù)工藝流程Pamp。ID圖分析偏差產(chǎn)生的原因及可能造成的后果。HAZOP——過程模擬則是通過建立系統(tǒng)的過程模型,將工藝過程的靜態(tài)“Pamp。ID”圖轉(zhuǎn)化為動態(tài)“Pamp。ID圖”,來分析溫度、壓力、流量等對該工藝流程的影響程度。傳統(tǒng)的HAZOP分析是在靜態(tài)的Pamp。ID圖紙上進(jìn)行,HAZOP——過程模型是在動態(tài)的“Pamp。ID”圖上進(jìn)行。通過HYSYS化工流程模擬軟件來實現(xiàn)動態(tài)的PID以及 HAZOP偏差影響的過程模擬。HAZOP——過程模擬的流程 (1)確定分析對象,明確分析目的、對象和范圍是極其關(guān)鍵的,這樣才能按照正確的方向和既定目標(biāo)開展分析工作。(2)獲取詳細(xì)的流程資料,包括工藝流程圖(PFD)、管道和儀表圖(Pamp。ID)、平面布置圖等,此外還包括操作規(guī)程、儀表控制圖、邏輯圖,有時還需提供裝置手冊和設(shè)備制造手冊。(3)建立工藝系統(tǒng)在正常操作條件下的過程模型,并驗證模型的準(zhǔn)確性。確定系統(tǒng)在正常操作條件下的狀態(tài)方程,通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型建立該系統(tǒng)的過程模型。(4)劃分節(jié)點,進(jìn)行過程模擬。在HAZOP分析過程中,根據(jù)工藝流程和對系統(tǒng)分析的要求劃分節(jié)點,在每個分析節(jié)點內(nèi),不斷改變過程模型的操作條件,使之偏離正常的操作條件,模擬此時系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的變化。如果該偏差能夠?qū)е孪到y(tǒng)非預(yù)期后果的產(chǎn)生,則該偏差是有意義的,應(yīng)采取措施加以控制,記錄系統(tǒng)參數(shù)的變化。(5)結(jié)合專家經(jīng)驗,確定偏差導(dǎo)致的后果。根據(jù)專家的經(jīng)驗,對模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到偏差可能導(dǎo)致的事故后果。例如分析操作壓力變化時,對系統(tǒng)溫度、液位、產(chǎn)物等產(chǎn)生的影響。(6)編寫分析報告。對分析的結(jié)果進(jìn)行整理、匯總提煉出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)果形成分析報告文件。HAZOP——過程模擬分析流程見圖23。是確認(rèn)模擬結(jié)果可靠性,對偏差進(jìn)行量化分級確定分析對象獲取詳細(xì)的裝置資料結(jié)合專家經(jīng)驗,進(jìn)行HAZOP分析分析結(jié)果的追蹤及完善編寫分析報告建立對象的過程模擬,檢驗其準(zhǔn)確性模擬偏差對系統(tǒng)的影響,并記錄有效偏差否圖23 過程模擬分析流程 HAZOP分析中引入專家模糊評判以量化分析結(jié)果[13]對石油、化工裝置進(jìn)行HAZOP分析時會產(chǎn)生大量偏差。而只能用語言“小”、“大’,等描述偏差發(fā)生概率。這些語言具有定模糊性,不能直接作為概率值使用。因此在專家判斷法中引入模糊評判思想。采用概率定量化技術(shù)對HAZOP分析偏差進(jìn)行定量化的過程見圖24 。HAZOP分析前輸入專家權(quán)值。符合一致性檢驗后輸入各專家對某偏差發(fā)生可能性的模糊語言,在計算機(jī)輔助下即叫快速完成HAZOP分析偏差的概率定量化。目前,HAZOP分析過程普遍采用半定量風(fēng)險知陣,該情況下采用概率定量化小需額外增加HAZOP分析時間,是一種切實叫行的方法。是一致性檢驗是否合理輸入HAZOP分析各專家權(quán)值輸入各專家模糊語言HAZOP偏差概率否否HAZOP偏差概率都考慮了嗎?是結(jié)束圖24 HAZOP專家模糊評判過程 HAZOP分析中引入偏差專家?guī)煲粤炕治鼋Y(jié)果[14]對小組成員個人經(jīng)驗苛刻的要求是阻礙HAZOP研究在我國發(fā)展的主要原因。因此,研究開發(fā)HAZOP偏差專家?guī)焓呛苡斜匾?偏差專家?guī)炀褪菍AZOP分析節(jié)點內(nèi)(化工生產(chǎn)過程單元中)的常用設(shè)備的偏差分析的集合。偏差庫是由一部分長期從事化工安全、工藝、設(shè)計、操作等方面的專家組成的專家小組所完成的HAZOP分析結(jié)果,其中偏差的提出要保留有相當(dāng)?shù)钠毡樾?以使得這一偏差庫有更廣的適用范圍。對常用化工設(shè)備劃分為一些小的單元,劃分結(jié)果如表27所示,對這些設(shè)備完成的HAZOP分析偏差庫如表28所示。表27 常用化工設(shè)備(部分)序號設(shè)備名稱序號設(shè)備名稱1工藝管線7換熱器2過濾器8反應(yīng)器3盲板9儲罐4離心泵10閥門5往復(fù)泵11安全閥6螺桿泵12流量計表28 HAZOP分析偏差庫(部分)序號可能偏差偏差原因序號可能偏差偏差原因1流量過大管線限流孔板磨損或拆除12壓力過大喘振問題2流量過大系統(tǒng)跨接13壓力過大管線設(shè)計壓力低3流量過小管線振動14壓力過小腐蝕穿孔導(dǎo)致泄露4流量過小管線焊縫泄露15壓力過小冷凝5流量過小管線腐蝕穿孔導(dǎo)致泄露16溫度過高火災(zāi)狀態(tài)6流量過小管線壓差小17溫度過高夏季氣溫高7無流量管線斷裂18溫度過高內(nèi)部燃燒8無流量管線堵塞19溫度過高壓力過高9無流量管線內(nèi)不正確壓差20溫度過低冬季氣溫低10逆流量管線連接錯誤21溫度過低壓力過低11逆流量虹吸效應(yīng)22溫度過低吸熱效應(yīng)1 Swann and . Preston. Twentyfive years of HAZOPs[J].J. Loss Prev. Process Ind,1995,8(6):3493532 Trevor A Kletz. Hazoppast and future[J].Reliability Engineering and System Safety,1997,55:263266[J].煉油設(shè)計,2002,32(8):55584王若青,[J].石油化工安全技術(shù),2003,19(1): 1922 [D].東營:中國石油大學(xué),2008 [D].北京:北京化工大學(xué),2009 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2003:3003118魏新利,李惠萍,[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,[M].北京:國防工業(yè)出版社,10沈翠霞,[J].計算機(jī)工程與應(yīng)用,2004,36:20821211李安峰,[J]系統(tǒng)仿真學(xué)報 2003,15(10):1394139712劉旭紅,周樂平等. HAZOP分析的量化研究——HAZOP分析與過程模擬相結(jié)合[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2009,25(2):1922,3013付建民,[J].安全與環(huán)境學(xué)報,2008, 8(6):130134 14張斌,[J].中國安全科學(xué)學(xué)報,2007,17(10):160165