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如何進行高質量危險與可操作性(HAZOP)分析技巧(七) - 完成節點的HAZOP分析

Samex Samoretting

當HAZOP分析小組有了明確的目標和范圍，確認了風險可接受標準，數據庫組織也已經完成，初步完成了節點劃分，而且HAZOP分析小組成員已經到位，HAZOP準備階段就完成了。接下去就是HAZOP分析階段，即對每一個HAZOP節點進行分析。本節內容主要討論如何有效如何完成一個節點的HAZOP分析。

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首先需要完成節點描述

組長確定要分析的HAZOP節點后，確保每一個小組成員清楚了解要進行HAZOP分析節點的范圍，這樣可以幫助小組成員將注意力集中在所分析的節點內。以第六章提到的工藝流程的圖三第2節點為例，研究節點可以按照如下方式描述:從緊急切斷閥SDV-01到泵P—01，包括儲罐T-01，含PCV-01的氮封管線和PSV-01以及出口管線。節點描述特別要注意確認該節點的分析范圍是否包括氮封系統和安全閥出口管線，因為它們完全可以是另一個節點的研究范圍。

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然后，確定該節點的設計基礎或者操作意圖

這一點我們在第五章里面特別強調過，沒有設計或操作意圖，就無法識別偏差，當然也無法確定后果，自然是無法進行風險分級，更不能確定工藝的風險是否受控。設計基礎或者操作意圖通常通過設計工程師或者工藝工程師來確任。節點2在設計基礎或者操作意圖方面需要確認的內容包括，但不僅限于以下內容：
a)   物料A的輸送頻率、以及物料A輸送進入儲罐T-01的流量、溫度和壓力（很可能已經在節點1里面已經討論過）；
b)   儲罐T-01的正常儲量、儲存溫度、壓力和設計參數（設計容量、設計溫度和壓力等）和儲罐的液位控制模式確認；
c)   泵P-01的正常操作參數和設計參數 （供應能力、啟動模式等）。如果組長決定將P-01的分析在節點3或者節點4 討論，也是完全可以的；
d)   氮封系統的參數，氮氣供應壓力，PCV-01的設定值，失效開或關的模式，正常氮氣供應量等；以及

e)   安全閥的數據,包括設計的釋放情景，最大釋放量，進出口尺寸，釋放位置等。

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之后，HAZOP組長需要和小組簡要討論一些該節點可能存在的主要危險

工藝的危險性取決于處理物料的性質，如易燃性、毒性和反應性，如果節點內存在化學反應，則需要討論化學反應過程，反應放熱量或吸熱量，釋放氣體的量和釋放速度，反應產物和副反應等，如果是固體物料，則是粒徑分布、最小點火能量等。只有HAZOP分析小組整體討論工藝設計和運行的危險性，才能將討論的重點放在風險大的失效事件上。

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最后，HAZOP小組可以使用引導詞進行該節點的詳細HAZOP分析

通常有兩種做法，其中的一種是根據節點內的主要的事故情景，如火災、爆炸、毒性氣體泄漏造成的廠內和/或廠外影響，識別發生的原因，并記錄在HAZOP分析表格內。這樣做法的好處是速度快，壞處是對HAZOP秘書的要求相當高，記錄員需要上下來回移動記錄表格，將相應的討論記錄在適當的引導詞下。因為，并不是所有的HAZOP小組成員能夠同時集中注意在同一類的事故中，也不是所有的偏離狀態會導致同樣的事故后果。這種HAZOP分析方法類似于頭腦風暴，邏輯性差，容易導致遺漏。

另一種典型的做法是按照引導詞按順序分析。最適合開始的引導詞就是“沒有+流量”了。以上述提到的節點2為例，“沒有流量”可能的偏差原因有：

1.1.SDV-01失效關閉

1.2.SDV-01閥門所在的管線堵塞（根據工藝情況可能是低流量）

1.3.LCV-01失效關閉

1.4.LCV-01卡在關的位置

1.5.PCV-01失效關閉

1.6.PCV-01卡在關的位置

1.7.P-01跳停

1.8.管線泄漏

1.9.維修后導淋閥忘記關閉

需要提醒注意的是偏差原因的編號方式，第一個1為引導詞編號，后續的1到9為該引導詞下識別出的偏差的順序號，為描述方便，此處省略了前面的節點編號2，如果使用商用HAZOP軟件的化，這些編號可以自動產生。另外，上一章《如何劃分節點》中曾經提到，節點之間的分割設備，如閥門SDV-01只需要分析一次，如果“1.1.SDV-01失效關閉”的偏差已經在第1個節點里面已經討論過，在節點2中直接提及節點1的分析即可。否則，可以在本節點內詳細討論。

當所有的偏差都識別出來后，HAZOP小組可以回到第一個偏差，

  • 識別可能的最嚴重后果；

  • 識別現有的保護措施（注意這些保護措施必須是已經安裝并已經執行的，否則需要作為建議或者改進行動項記錄）；

  • 評估其風險，根據第二章建立的風險可接受標準/風險矩陣。先確定后果的嚴重程度指數，再確定頻率指數，而后根據矩陣確定殘余風險是否可以接受；

  • 如果風險不能接受，提出改進措施（HAZOP建議只有在需要的時候才提出）。或者如果需要進一步使用其它工具或者更復查的方法進行研究，具體描述進一步研究的方案。

這樣的分析方法是先列出所有失效情景（偏離的原因），在逐一分析后果比較有條理，而且一旦失效情景識別出來，HAZOP小組必須進行分析，可以避免因為時間或其它的壓力情況下，分析小組遺漏一些情景。當該引導詞下所有的情景分析完成后，小組可以進行下一個引導詞的討論，一直完成所有的引導詞討論，所有的討論內容可以記錄使用下面的記錄樣表中。

HAZOP分析記錄樣表
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需要特別指出的是，上述識別的失效情景1.1，1.2 和1.7直接的后果是失去流量，和物料輸送有關，也和引導詞“沒有+流量”很貼切，而情景1.3和1.4，失去進泵P-01流量的同時，影響儲罐T-01的液位，情景1.5和1.6，失去氮氣的情況下，導致儲罐T-01的壓力低。所以情景1.3和1.4可以在“高+液位”的引導詞下討論，而情景1.5和1.6可以在“低+壓力”引導詞下討論，這樣是完全可以的，避免所有失效的情景都在“沒有+流量”引導詞下討論。具體做法上，HAZOP組長有權利決定記錄的位置，重要的是，HAZOP組長必須在所有的節點的討論中保持一致。同樣的，對失效情景1.8和1.9也是如此。

從上述的討論可以看到，一個工藝的HAZOP分析過程中，在節點內或者不同的節點之間，工藝參數的偏離（失效情景）造成的后果，如流量、溫度、壓力、液位等是相互關聯的，流量的變化導致的是液位或者壓力的變化，溫度的變化會導致壓力或者流量的偏離等，而且這個影響不一定在所討論的節點內，可能涉及到整個工藝。HAZOP組長必須具備系統化思維的能力，才能幫助提高HAZOP分析的效率。以下列舉了三個例子：

a)  SDV-01失效關閉，節點２內可能導致儲罐T-01液位低，而節點１導致的結果是廠外輸送泵死打導致可能的超壓（組長需要有意識地確認這一點在節點１地分析中已經討論了）。
b)  PCV-01失效關閉在節點２內導致可能的儲罐T-01內真空，儲罐失效，不僅導致物料泄漏，而且可能導致廠外物料被迫中斷（節點１）或下游裝車（節點３）和用戶使用供應的中斷（節點４）

c)  LCV-01失效關閉，可以導致儲罐T-01高液位發生溢流，也可能導致泵P-01進口沒有流量發生汽蝕，密封泄漏，同時導致或下游裝車（節點３）和用戶使用供應的中斷（節點４）

圖片

總之，具體節點的HAZOP分析，可以根據以下四部曲完成：

a)  完成節點描述

b)  確定節點的設計基礎或者操作意圖

c)  簡要討論主要危險

d)  使用引導詞完成節點分析 

完成節點2的所有討論后，HAZOP分析小組可以繼續節點3和4的分析。在分析方法上與節點2完全相同。唯一的區別，從泵P-01到SDV-02和SDV-03的管線部分，是節點3和4重復的分析范圍，只要在節點3或者節點4分析一次即可，但必須在另一個節點內備注或提及一下。

綜上所述，HAZOP分析沒有最佳方式，但是必然有一些方式優于其它方式，好的分析方法不但可以提高效率，而且可以減少遺漏，這取決于組長的習慣和系統化思維的能力。某一個失效情景的偏離原因，可能是另一個情景的后果，一個情景的后果也可能是另一個情景的偏離原因，也就是所謂的因即果，果即因，但是HAZOP分析不應滿足于表面的后果，它關注因果鏈中最壞的結果，以適當分析并確保風險受控。