HAZOP、LOPA 和SIL 方法在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李 冬，王孝民

（中石化南京工程有限公司，江蘇 南京 211100）

在設(shè)計(jì)中，根據(jù)《中國(guó)石化生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患排查治理雙重預(yù)防機(jī)制管理規(guī)定》（中國(guó)石化安[2018]268 號(hào)）和《中國(guó)石化安全儀表安全完整性等級(jí)評(píng)估管理辦法（試行）》（中國(guó)石化安[2018]150 號(hào)）對(duì)工藝流程圖（主要是PID）進(jìn)行HAZOP 和LOPA 分析，從而確定重大風(fēng)險(xiǎn)的SIL 等級(jí)，選擇設(shè)備，選擇子系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證SIL 等級(jí)是否符合要求，完成儀表SIL等級(jí)設(shè)計(jì)。

1 方法介紹

1.1 HAZOP 分析步驟

HAZOP 分析具體步驟如下[1]：

1）項(xiàng)目概況介紹。

2）劃分節(jié)點(diǎn)。

3）節(jié)點(diǎn)目的說(shuō)明。

4）選擇工藝參數(shù)，確定偏差。

5）分析偏差產(chǎn)生的原因。

6）分析偏差導(dǎo)致的后果，后果分析不考慮目前已有的保護(hù)措施，以及相關(guān)的管理措施，此時(shí)所導(dǎo)致的最嚴(yán)重的后果。

7）考慮現(xiàn)有的保護(hù)措施。

8）評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，采用中國(guó)石化7*8 風(fēng)險(xiǎn)矩陣[2]，評(píng)估健康和安全影響（人員傷害）、財(cái)產(chǎn)損失影響和非財(cái)務(wù)影響與社會(huì)影響三種風(fēng)險(xiǎn)。

9）提出建議措施。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)事件、后果D級(jí)及E 級(jí)的后果事件進(jìn)行LOPA 分析和安全儀表功能的SIL 評(píng)估。

10）重復(fù)步驟5）-9）直到該節(jié)點(diǎn)所有偏差分析完畢；然后重復(fù)步驟3）-9）直到所有節(jié)點(diǎn)分析完畢。

11）分析記錄，形成HAZOP 分析報(bào)告。

12）HAZOP 審查和結(jié)果關(guān)閉。

1.2 LOPA 分析步驟

LOPA 分析步驟如下：

1）根據(jù)HAZOP 分析步驟9），篩選并確定LOPA 保護(hù)層分析情景，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)事件、后果D 級(jí)及E 級(jí)的危害事件開(kāi)展LOPA 分析。

2）初始事件確認(rèn)。

3）確定獨(dú)立保護(hù)層及要求時(shí)失效概率。

4）場(chǎng)景頻率計(jì)算。

場(chǎng)景的發(fā)生頻率計(jì)算公式為：

5）評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。看剩余風(fēng)險(xiǎn)是否在ALARP 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)獨(dú)立保護(hù)層起到了安全保護(hù)措施的作用后，剩余風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到可接受的水平，則不需進(jìn)一步采取安全措施和建議措施。否則，要提出切實(shí)可行的建議措施作為保護(hù)層，直至將剩余風(fēng)險(xiǎn)降低到可承受的風(fēng)險(xiǎn)水平為止。

2 應(yīng)用舉例

針對(duì)HAZOP 中比較危險(xiǎn)的場(chǎng)景：鍋爐給水泵故障或者失電，導(dǎo)致鍋爐汽包液位低，干燒，發(fā)生物理爆炸，造成1~2 人傷亡，進(jìn)行LOPA 保護(hù)層分析，見(jiàn)表1。在沒(méi)有安全儀表系統(tǒng)的獨(dú)立保護(hù)層下，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為D4 高風(fēng)險(xiǎn)，為不可接受的風(fēng)險(xiǎn)，增設(shè)SIL 等級(jí)為1 的汽包液位低低聯(lián)鎖LT-004ABC 后，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)降為D2，為允許的風(fēng)險(xiǎn)范圍。

根據(jù)分析結(jié)果，儀表專(zhuān)業(yè)需要對(duì)液位低低聯(lián)鎖LT-004ABC 是否可以達(dá)到SIL1 的要求進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，從而展開(kāi)詳細(xì)設(shè)計(jì)。儀表專(zhuān)業(yè)在和儀表設(shè)備廠商聯(lián)系時(shí)，需要知道傳感器、控制器和執(zhí)行器等的要求時(shí)失效概率，根據(jù)結(jié)構(gòu)，計(jì)算出一個(gè)儀表結(jié)構(gòu)的PFD。

3 總結(jié)

1）結(jié)合中石化7×8 風(fēng)險(xiǎn)矩陣將LOPA 引入HAZOP 分析中，即結(jié)合LOPA 方法的HAZOP 分析，可以有效彌補(bǔ)HAZOP 分析的不足。

表1 安全完整性等級(jí)定級(jí)表

2）LOPA 分析，主要就是為了確認(rèn)對(duì)于事故后果非常嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)有保護(hù)措施是否足夠、是否有必要增加額外的保護(hù)層，如SIS，并確定增加的SIS 系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)降低目標(biāo)是多少。而增加的SIS 系統(tǒng)是否能實(shí)現(xiàn)要求的SIF，則需要通過(guò)SIS驗(yàn)證。

3）通過(guò)開(kāi)展SIL 分析，對(duì)SIS 系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，使安全儀表系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和執(zhí)行達(dá)到最優(yōu)化，以最低的項(xiàng)目成本實(shí)現(xiàn)裝置的安全需求。