HAZOP—LOPA分析方法在天然氣場站的應用

摘 要：從危險源及可操作性分析方法（HAZOP）和保護層分析方法（LOPA）基本原理、分析步驟入手，將兩者融合后開展天然氣場站安全分析，運用HAZOP進行危害分析識別事故場景，提出針對性保護措施，開展LOPA分析量化評估現有保護措施有效性、合理性，兩者結合能夠直觀量化風險，提高了分析評價的客觀性、準確性和科學性，有利于降低安全風險，排查事故隱患，提高風險分析準確度和安全管理水平。

關鍵詞：HAZOP LOPA；場站；風險評估；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.073

HAZOP廣泛應用于石油天然氣板塊，但其定性分析、無法量化、主觀性強等因素對后果判斷影響較大，在實際應用中效果有所減弱，LOPA作為一種簡化的過程風險評估方法，可彌補HAZOP分析不足，而且在定量風險評價方面，更加省時省力和簡便[1-2]。利用HAZOP-LOPA分析方法開展安全分析，有利于為管理者提供安全決策信息[3]。

1 HAZOP-LOPA分析方法

1.1 HAZOP

HAZOP由英國帝國化學工業公司（ICI）在20世紀70年代提出，是由各個專業、具有不同知識背景人員組成分析小組，以分析會議形式進行頭腦風暴式討論，以便查找問題，提出控制風險建議。

HAZOP基本步驟：（1）分析準備。確定分析對象、目的和范圍，收集資料，確定分析小組，制定會議進程。（2）召開分析會議。以節點為分析單元，描述節點工藝參數偏差；以頭腦風暴形式分析偏差產生原因、可能導致后果；找出節點現有安保措施，并提出建議。

1.2 LOPA

LOPA是美國化學理事會在20世紀80年代末提出的一種半定量風險評估方法，其目的是在定性危險分析基礎上，對風險進行相對量化研究，判斷在該場景發生時系統所處風險水平是否在可容忍風險標準以內，以及是否需要增加合適保護層以便將風險降至可容忍范圍。

LOPA分析具體流程：

（1）場景識別與篩選。

（2）確認初始事件（IE）。IE包括外部事件、設備故障和人員行為失效。

（3）獨立保護層（IPL）評估，確定獨立保護層的失效概率（PFD）。

（4）計算場景頻率，確定場景風險，通常采用如下計算方法：

（1）

其中fiC——初始事件i的后果C的發生頻率，單位為 /a；

fiI——初始事件i的發生頻率，單位為 /a。

1.3 HAZOP-LOPA分析方法具體步驟

HAZOP與LOPA結合能夠彌補HAZOP不足，能夠達到降低管控風險的目的，其具體分析步驟為：

（1）開展HAZOP，分析偏差、事故后果及安全措施，得到記錄表。

（2）篩選LOPA場景。

（3）開展LOPA，確定始發事件、條件事件和后果事件發生概率，計算事件發生未減輕事件概率；識別現有獨立保護層與安全防護措施，確定其失效概率，計算減輕事件剩余風險概率。

2 應用舉例

某天然氣計量檢定站依托天然氣高壓管網開展檢定，兼具天然氣場站和科學實驗室共同屬性，既要保障場站安全運行，又要確保裝置精度穩定可靠，通過HAZOP-LOPA分析方法開展風險識別評價，建立風險清單，制定管控措施，實現風險監控。根據場站設施和工藝流程，劃分為10個節點單元，通過HAZOP分析識別問題10項，提出建議措施21條。選取天然氣經計量調壓撬回下游支線節點為例，闡述HAZOP-LOPA分析方法的具體應用。

2.1 工藝描述

計量檢定站設計壓力10.0MPa，下游支線設計壓力6.3MPa，該計量檢定站配套計量調壓撬主要用于將檢定后用氣排放至下游支線，計量撬設有計量單元、緩沖單元、調壓單元，其中調壓單元設有安全切斷閥、電動調節閥，調壓單元下游設有放空管路和ESDV閥，工藝流程示意圖如圖1所示。

2.2 場景篩選與識別

HAZOP分析結果見表1，根據分析結果，選擇LOPA場景為電動調壓閥故障失效，調壓閥后管道超壓可能導致天然氣泄漏，進而發生火災。

2.3 IE確認

選定IE為電動調壓閥PV702C故障，即調節器失效，其失效頻率為0.1/a；管道破裂概率為0.1/a；天然氣泄漏概率1；點火概率0.02，經計算該事件發生概率為2*10-4/a，風險等級為中。

2.4 IPL評估

（1）電動調壓閥失效后，天然氣超壓時安全切斷閥PCV703B執行切斷動作，其失效概率為0.1/a；

（2）PIT703產生高高報警，觸發三級ESD切斷保護邏輯，切斷管路上PSV702A和ESDV103，其失效概率為0.01；

（3）管道內天然氣超壓，操作人員打開安全閥放空，降低壓力，其失效概率為0.01。

2.5 HAZOP-LOPA分析結果表

2.6 風險評估與決策

從表2中可知經分析得到IE場景發生頻率為2*10-4/a，該頻率超過風險容許值，風險等級為中，需采取安全保護措施。當采取安全切斷閥切斷，ESD切斷和巡檢放空措施后，其發生頻率降低至2*10-9/a，遠低于容許值1*10-5/a，風險等級為低，不需要再增加保護措施。

3 結論

（1）HAZOP-LOPA分析方法實現了以概率值量化風險目標，通過比較量化值與風險容許值，能夠更加直觀評估安全措施有效性，彌補傳統HAZOP缺陷。

（2）利用LOPA方法量化安全保護措施有效性及減輕事件剩余風險，既豐富HAZOP結果，又有利于為管理者提供安全決策信息，以便降低安全風險，提高風險分析準確度和安全管理水平。

參考文獻：

[1]曹喜文等.HAZOP分析結合LOPA分析方法在長輸管道站場的應用研究[J].當代化工，2016，45（08）：1917-1920.

[2]中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院.石油裝置定量風險評估指南[M].北京：中國石化出版社，2007：42.

[3]高超等.HAZOP結合LOPA分析方法的應用研究[J].新疆石油天然氣，2016，12（01）：96-98.

作者簡介：姜宇東（1985-），男，遼寧北鎮人，碩士研究生，工程師，從事天然氣流量計量及安全管理工作。