危险和可操作性(HAZOP)分析及保护层（LOPA）定级

徐梦

摘要：在一个既定的时间段内对被分析的工艺装置进行安全分析，识别工艺危险，检查相应安全措施的充分性;在识别工艺危害基础上进行保护层分析，采用半定量化方法，通过对各保护层失效概率累积值与风险可接受标准值进行比较，中间事件可能性值小于标准值为可接受风险，超过标准值为不可接受风险，对不可接受风险场景需额外增加独立性、可操作性和有效性的保护层，进而选择安全仪表等级;在本文中，主要介绍危险和可操作性分析和保护层定级方法。

关键词：危险和可操作性;保护层;安全完整性等级。

1、国家相关法律法规要求

从最初的安监总管三 （2011） 191号到安监总管三〔2012〕87号到安监总管三〔2012〕103号到安监总管三〔2013〕76号文再到安监总管三〔2013〕88号最后到现在的安监总管三〔2014〕116号，明确规定对“两重点一重大”企业即政府安监部门重点监管的危险化工工艺、重点监管的危险化学品和重大危险源的监管的企业需要进行危险与可操作性分析，并根据过程安全风险确定安全仪表完整性等级。

2、危险与可操作性分析（HAZOP）生命周期

危险与可操作性分析（HAZOP）生命周期分五个阶段，第一是工程概念设计阶段，第二是工程详细设计阶段，第三是装置的施工建设和试车阶段，第四是装置运行阶段，最后一个是装置退役阶段。企业大部分选择第四阶段即生产运行阶段进行HAZOP分析，在此阶段装置一般运行很多年，可以根据装置实际情况进行更全面的分析。企业不管在哪个阶段进行危险和可操作性分析，可以肯定的是每个阶段的分析结果都有助于改进工厂的过程安全管理（PSM）。

3、分析目标和范围

危险和可操作性分析（HAZOP）是在一个既定的时间段内对某一节点进行场景分析，确定后果严重性和可能性等级进而判断初始风险，采用一种定性分析方法;保护层分析（LOPA）是一种半定量的分析方法，在定性分析基础上对现有措施进行量化处理，现有措施包括工艺设计、基本过程控制系统、报警+人员干预、物理保护（释放设施）、释放后物理保护设施（防火堤、隔堤）及其他措施，每一个独立的保护措施算一个保护层，不同方式的独立层叠加累积得到中间事件可能性值并与可接受风险标准值比较，判断是否在可接受风险范围内。

危险和可操作性分析范围往往是一套工艺装置、一个单元或一些设计变更，具体分析范围需根据工艺过程复杂程度进行选择。

4、HAZOP分析团队成员

HAZOP分析是一个系统的方案，由不同专业的专家组成的一个具备知识和丰富经验的团队来执行。采用一个正式的、系统的方法对工艺进行一次评审，识别和评估工艺上潜在的安全危害以及可操作性问题，分析团队包括经验丰富的主席（组长）、了解工艺过程的工艺工程师、技术设备工程师、安全仪表工程师、现场操作人员和企业安全管理人员等其他专业人员组成;HAZOP 主席（组长）应在组织HAZOP分析方面受过训练，取得培训合格证书，富有经验，精通HAZOP分析方法。

5、HAZOP分析所需图纸和技术资料

开展hazop分析需要提前准备资料，比如：项目或工艺装置的设计基础、工艺描述、管道和仪表流程图（P&ID）、以前的危险源辨识或安全分析报告、联锁逻辑图或因果关系表、化学品安全技术说明书（MSDS）、设备数据表、安全阀泄放工况数据表、管道材料等级规定、操作规程和维护要求、紧急停车方案、控制方案和安全仪表系统说明、类似工艺的有关过程安全方面的事故报告等，其中P&ID最关键的一项，要求是最新的、最准确的且和现场走向一致。

6、危险和可操作性分析方法

6.1HAZOP分析基本原理

HAZOP分析是通过偏离加引导词技术展开分析，引导词即工艺参数，比如常见的温度、压力、流量、液位、组分等等，偏离即工艺参数过多、工艺参数过少、工艺参数无等等。工艺管道仪表流程图很多，为便于安全分析，将每一个系统分成若干个节点，选择的节点没有具体规定，常根据工艺系统的复杂性划分，对比较复杂的工艺可以多分几个节点，详细分析，对比较简单的工艺系统可以采用一个或两个节点描述，以提高风险分析效率。分析要素的选择在某种程度上是一种主观决定，这是由于有多种组合方式都能实现要达到的分析目的。另外，要素的选择顺序没有强制规定，最好一种要素一起分析，以防漏失。在描述设计意图时候需详细描述来龙去脉，起始去向最好采用设备位号详細说明。分析主席主持会议，把握整个会议进度，通过提问的方式进行讨论，分析小组根据工艺流程图中每个要素进行逐个分析，识别每一个场景，通过偏离误差想象不利后果，提出意见和想法。需要说明的是此不利后果是指没有任何保护措施下最严重后果，后果描述需要从人员伤亡、环境污染和经济损失等方面逐一描述。

6.2HAZOP分析程序

1）前期准备，准备会议过程，熟悉工艺流程;2）划分节点，节点的范围最好得到大家一致认可;3）Hazop分析主席宣布会议开始，选择其中一个参数或要素展开讨论;4）Hazop分析团队对每一个场景现有措施进行梳理总结发表;5）记录员或主席记录会议内容。

6.3LOPA分析原理

保护层分析（LOPA）：对降低不期望事件频率或后果严重性的独立保护层的有效性进行评估的一种过程方法或系统。

6.4LOPA分析程序

1）为安全分析连贯性，通常将Hazop分析和LOPA分析同步开展;2）在确定好初始风险后，根据工艺流程图识别现有保护措施;3）分析小组选择一致认同的风险矩阵，选择可接受标准值;4）判断现有措施是否满足可接受标准，对可以满足标准值得场景确定为可接受风险，直接进入下一场景风险，对现有措施不能满足标准值得场景，需讨论决定增加独立保护层;5）根据失效概率值确定安全仪表系统等级;6）采用同样的方法依次分析节点，直到整个系统节点分析完毕;7）编辑安全仪表功能规格书。

6.5场景频率计算方法

中间的事件可能性=引发可能性乘以保护层和减轻层的PFD再乘以消减因子：

6.6安全完整性等级

1）安全完整性等级（safety integrity level;SIL）：共有四个等级。SIL4是最高等级，一般在化工行业不太常出现，大多在SIL2，SIL1是最低等級。2）目标风险降低数值，也称为风险降低因数RRF （Risk Reduction Factor）。3）要求时平均失效概率（PFDavg）：每个SIL等级对应着SIF一个数量级的平均失效的概率。

6.7风险矩阵及风险可接受标准

目前常用矩阵为中国石化安全风险矩阵、危险与可操作性分析质量控制与审查导则（TCCSAS 001）中矩阵图或企业风险矩阵，对没有提供可接受标准值的文本可参考中石化标准中提供的可接受标准值。

7、结论

在工艺安全分析工作发现，部分省份对工艺安全概念认识不够，可能是因为地域的劣势，信息传播比较滞后，出现普遍问题是只根据hazop分析就进行SIL定级，而且大多数是SIL2，当要求甲方提供安全功能规格书，

或者问怎么得到SIL2，甲方就比较茫然，甚至有的管理层回答竟是大家都这么上，就随大流，一起上了，多一层措施更安全。很明显，在当今化工企业，缺少工艺安全风险意识，殊不知，盲目增加仪表系统有可能造成重大经济损失或严重的次生风险。

在以前的安全分析中，主要以法律法规为基础，在116号发布以后，提倡以安全风险为主导方向，着重提高企业安全风险意识。

目前很多中小企业在做hazop分析时候，主要采用中石化安全风险矩阵，或者参考团体标准，没有本企业风险标准。随着国家对企业要求不断增加，在未来的发展中，企业肯定根据自身特点来制定一套适合本企业风险标准，并依据风险矩阵识别风险等级。

企业要认识到工艺安全的重要性，积极组织开展危险与可操作性分析（HAZOP）方法和保护层分析（LOPA）完成项目的工艺危害分析，及时落实本次工艺危害分析所提出的改进措施，以降低装置运营期间的风险，并且在今后运营过程中，建立变更管理制度，涉及工艺系统的变更时，对变更部分进行必要的工艺危害分析，防止因变更引入新的危害，从而实现可持续的安全运营。需要强调的是HAZOP和LOPA分析只是安全检查的一种，不能替代设计人员进行设计。

参考文献

[1]危险与可操作性分析（HAZOP分析）应用指南》（GB/T 35320—2017/IEC 61882：2001 ）;

[2]《保护层分析（LOPA）应用指南》（GB/T 32857—2016 ）

[3]《过程工业领域安全仪表系统的功能安全 第3部分：确定要求的安全完整性等级的指南》（GB/T 21109.3—2007/IEC 61511-3：2003 ）;

[4]《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 第6部分：GB/T 20438.2和GB/T 20438.3的应用指南》（GB/T 20438.6-2017）;

[5]《石油化工安全仪表系统设计规范》（GB/T 50770-2013）;

[6]《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 第7部分：技术和措施概述》（GB/T 20438.7-2017）

[7]危险与可操作性分析质量控制与审查导则（TCCSAS 001—2018）