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如何進行高質量危險與可操作性(HAZOP)分析 技巧(六)- 如何劃分節點

老良 - Samoretti

在第三節《組長的職責和能力》提到過，有經驗的HAZOP組長可以事先將開始幾天的分析節點劃分好， 而且節點的劃分是高質量完成HAZOP分析的關鍵因素之一，那么節點劃分需要遵循哪些原則？如何劃分節點可以幫助減少時間浪費、保持HAZOP小組成員的興趣和熱情，從而提高HAZOP分析的效率？

HAZOP分析節點的劃分通常會根據工藝流向，從管線進入P&ID的地方開始，再到下一個設計意圖、或者到下一重大的工藝狀態變化的點或到下一臺設備。以下圖一物料A工藝為例，工廠外輸送過來的物料A，進入儲罐T-01，儲罐存儲的物料A通過泵P-01送去ISO槽車，或者送到下游用戶。典型的工藝操作有廠外接受物料A，物料A存儲，物料裝槽車，物料送至下游用戶使用。重大的工藝操作有物料輸送、存儲、供應等。關鍵的設備有儲罐、泵等。

圖一 物料A輸送、儲存和供應工藝流程

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HAZOP節點劃分的原則有：
a)  保持簡單，但是節點不能一直過小；
b)  選擇的節點通常不超過2小時，特別是開始HAZOP分析的第一個節點；
c)  選擇第一導引詞盡量不超過5個原因。如果超過5個，可能選的節點過大；
d)  注意特別考慮界面的問題，通常HAZOP分析中需要討論的時間比較長；
e)  區分連續、間歇和半間歇操作。不同操作方式的工藝單元或操作不要劃分為同一節點內；
f)  節點劃分沒有對錯，取決于工藝本身和HAZOP小組的總體能力，但會使得HAZOP分析節點更容易或者更難完成；
g)  如果小組需要將一個節點分成多個節點進行分析，則馬上分解該節點；
h)  間歇操作的HAZOP分析尤為重要，它預示著多個節點的同時分析。可能需要分成多個節點來分析。
以上述工藝為例，有的組長將整個工藝劃分為如下圖二兩個節點。第1個節點為物料A輸送進入儲罐和物料儲存，并輸送至泵P-01進口，第2個節點是裝車和向下游用戶供應物料A。這種節點的分法可以描述為簡單粗暴。首先，第1節點同時考慮和兩個操作，物料A從廠外輸送進入儲罐T-01，在儲罐內儲存。物料廠外輸送可能是間歇操作，而T-01可能是連續運行。另外廠外物料輸送涉及到第三方，存在界面，可能討論的因素會比較多。節點1很可能造成廠界界面問題討論的遺漏或者需要比較長的時間完成分析。第1節點的時間如果花費時間過長，很可能會打擊小組成員的積極性和信心。第2 節點同時包括了物料A的裝車和下游用戶的供應。裝車和可能是半連續操作，下游用戶有三個，可能同時存在間歇使用和連續使用原料A的狀況，可能涉及多個界面問題的討論。

圖二 物料A輸送、儲存和供應工藝節點劃分方法一

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比較有經驗的組長通常可能會將上述工藝劃分成4個節點討論。如下圖所示，組長使用云圖將工藝劃分成4個節點，第1節點是廠界開始至緊急切斷閥SDV-01，這個節點從工藝的角度比較簡單，為單一管線。但是由于考慮到界面的問題，可能涉及的討論點比較多，而且組長可以通過第1個節點討論，統一HAZOP分析小組的討論方式、思考邏輯、記錄方式，也可以通過這個節點了解小組成員的個性、能力、活躍性等。第2個節點從SDV-01開始到泵P-01為止，包括儲罐T-01以及附屬設施和泵P-01的進口管線。第3個節點是泵P-01出口到ISO槽車。第4個節點是SDV-03至下游用戶。圖三中節點劃分考慮了將不同功能的操作劃分在不同的節點中，節點大小也比較合適。但是有以下幾個缺點：

a)  云圖的畫法會不小心將管線切斷，特別是沒有切斷設施如切斷閥、泵等的時候，容易讓人產生疑惑；

b)  容易遺漏管線、閥門等， 如下圖中SDV-02和SDV-03之間的管線。節點3和節點4 討論過程中都可能遺漏這一管線的存在；

c)  復雜的工藝中容易產生云圖交叉等。

圖三 物料A輸送、儲存和供應工藝節點劃分

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大部分優秀的組長都會通過使用熒光筆描線的方式，保持仔細地節點劃分和確保沒有遺漏。如下圖四，同樣劃分成4個節點，第1和第2個節點完全相同。考慮到ISO槽車和下游用戶的供應都是通過泵P-01完成，所以，第3個節點從泵P-01開始，一直劃到ISO槽車，而第4個節點，同樣是從泵P-01通過SDV-03劃到下游用戶管線為止。這樣畫法的好處是泵P-01到閥門SDV-03 和SDV-04的管線劃了兩邊，說明該工藝至少有兩個不同的運行狀態需要使用這根管線，幫助HAZOP分析小組更加重視這兩個節點的分析。

圖四 物料A輸送、儲存和供應工藝節點劃分

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無論上述工藝的節點如何劃分，總是會遇到各種各樣的困難和潛在沖突狀態的發生。需要特別提醒的是：

a)  上述工藝并不是以完美的P&ID形式展示節點的劃分；

b)  如果有更多的信息，可能需要劃分更多的節點，如氮氣供應；安全閥PSV出口管線（如果接到防空總管或者火炬等處理設施）；SDV-03 到下游用戶可以根據和業主或者設計人員充分討論用戶的情況劃分1-3個節點；

c)  對于間歇操作的工藝，考慮到需要在不同的操作狀態對同一段工藝或設備進行多次分析，這樣可能需要定義為多個節點。這一點我們將在下一章HAZOP分析技巧中會詳細討論；

d)  節點之間的分割設備，如閥門SDV-01，泵P-01，SDV-02或者 SDV-03只需要分析一次，至于在哪個節點分析并不重要，組長可以決定。同樣的，我們將在下一章HAZOP分析技巧中會詳細討論；

e)  需要的時候，切斷閥、控制閥可以作為節點的分割點，甚至極少數情況下可以使用單向閥或手動閥作為分割點。但是組長必須意識到，這個時候P&ID的質量可能需要提高，或者工藝操作中可能需要特殊的考慮。


總之，HAZOP節點的劃分，首先取決于工藝本身的操作要求、功能變化和工藝的復雜程度，節點不要過大或一直過小，而且需要根據組長和HAZOP小組的習慣和能力來決定。節點劃分沒有好壞之分，但是不同的劃分方法會直接導致HAZOP分析中遺漏的多和少，也會很明顯地影響到HAZOP分析的效率。