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安全關鍵設備失效對重大事故的影響

安全關鍵設備定義

安全關鍵設備(Safety Critical Elements)是指與安全相關的設備、設施或系統,其:

  • 失效可能導致重大事故的發生,或

  • 主要功能是為了預防或緩解事故后果

SCE-性能標準表

為便于操作和維護人員理解SCE的設計和操作,通常以“性能標準”表(Performance StandardPS)的形式記錄SCE的關鍵因素及特點。SCE的性能標準需包含對系統的功能性、可用性、可靠性及耐受性的精確描述。

  • 功能性(Functionality):需要具備什么功能?比如消防系統的流量、ESD閥門的關閉時間等

  • 可用性(Availability):能夠執行該功能的時間百分比(去除由于檢維修而退出使用的時間)

  • 可靠性(Reliability):能夠按既定需求執行功能的能力,比如假設超壓保護的SIS系統可用,它執行該超壓保護功能的能力/有效性

  • 耐受性(Survivability):是否具備在事件發生后執行既定功能的能力

PS的精準描述,需通過開展多種定性及定量的風險分析來實現,如下圖所示。如果不開展系統而準確的風險分析,則PS會變成空中樓閣,導致SCE在重大安全事故防控中,無法正確充分地發揮其應有的作用。

SCE的管理

為確保SCE能夠在全生命周期達到設計目的并正常發揮功能,需做到:

  • SCE的設計需要適合所對應的危害

  • SCE的采購、安裝及調試需要能夠滿足實現其既定功能

  • SCE的維護需要符合其PS中所設定的可靠性和耐受性

  • 對SCE進行維護時需要關注其可能的失效模式

  • SCE必須按照完整工況進行設計、建造、安裝、檢驗、測試和維護 

  • 檢驗、維護和測試要保證質量,確保SCE滿足其PS要求,該工作需由有良好聲譽及技術實力的第三方完成

事故案例

2018年11月28日零時,中國化工集團河北盛華化工有限公司發生爆燃事故,事故直接原因是:氯乙烯氣柜發生泄漏,泄漏的氯乙烯擴散到廠區外公路上,遇明火發生爆燃。事故原因及發展過程較為復雜,不在本文中贅述。本文想表述的是,這次事故中,有兩個很重要的SCE失效,分別是氣柜泄漏及可燃氣體報警系統的“失效”。

導致氣柜泄漏的因素較多,事故發生單位沒有進行充分的危害辨識及風險分析,忽視了氣柜失效泄漏的嚴重性,導致氣柜作為SCE的失效。氣柜是第一類SCE,其失效直接導致事故發生。

氣柜失效后,大量氯乙烯泄漏擴散,而此時可燃氣體探測系統(第二類SCE),如果能夠在事故發生時正常發揮其作用,可以預防或減緩事故后果,防止事故升級。但實際情況是,可燃氣體探測系統失效,氣體擴散至廠區外這樣的安全區域,導致更嚴重的事故發生,造成大量人員傷亡。

綜合來看,在事故中,如果任何一個SCE能夠正常發揮功能,都不會導致如此嚴重的事故,可見對SCE的有效管理,是非常重要的。如果事故單位能夠對以上SCE建立準確的PS,并定期進行跟蹤維護,會大大降低SCE的失效可能性,進而防止嚴重事故的發生。

筆者還收集了一些與罐區防火堤這一SCE相關的現場照片,如果結合可用性、可靠性和耐受性,可以給我們帶來啟發。

1.  下圖中防火堤的可用性是100%嗎?

2.  下圖中穿越防火堤的管線是否造成了耐受性的下降?

3.  下圖中這樣的防火堤能夠耐火嗎?