HAZOP分析及SIS系統(tǒng)簡介

1、HAZOP分析及分析及SIS系統(tǒng)簡介系統(tǒng)簡介主講人：翁紅星主講人：翁紅星聯(lián)系電話：聯(lián)系電話箱：郵箱：講解框架圖講解框架圖相關(guān)法律規(guī)范依據(jù)相關(guān)法律規(guī)范依據(jù)HAZOP+LOPA分析分析SIL等級確定等級確定SIS的工程設(shè)計的工程設(shè)計選擇廠家、選擇廠家、SIS系統(tǒng)系統(tǒng)采購、安裝、調(diào)試、采購、安裝、調(diào)試、運行運行廠家完成，經(jīng)過廠家完成，經(jīng)過TUV認(rèn)證認(rèn)證過過2年，或工藝發(fā)生重大變化時應(yīng)重新啟動上述程序年，或工藝發(fā)生重大變化時應(yīng)重新啟動上述程序工藝條件的輸入工藝條件的輸入一、相關(guān)法律規(guī)范依據(jù)一、相關(guān)法律規(guī)范依據(jù)1、危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定（國家安全監(jiān)管總局令第40號

2、）2、國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強化工過程安全管理的指導(dǎo)意見（安監(jiān)總管三201388號）3、危險化學(xué)品建設(shè)項目安全監(jiān)督管理辦法（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第45號）4、國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見（安監(jiān)總管三2014116號）5、國家安全監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于具有爆炸危險性危險化學(xué)品建設(shè)項目界定標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)函（安監(jiān)總廳三函2014 5號）6、危險化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)安全生產(chǎn)許可證實施辦法（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第41號）7、國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于進(jìn)一步加強危險化學(xué)品安全生產(chǎn)工作的指導(dǎo)意見（安委辦200826號 ）8、關(guān)于進(jìn)一步加強危險化學(xué)品建設(shè)項目安全設(shè)計管理的通知（蘇安監(jiān)2013

3、 369號）9、危險化學(xué)品重大危險源 罐區(qū)現(xiàn)場安全監(jiān)控裝備設(shè)置規(guī)范（AQ 3036-2010）10、石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)則（SHB-Z06-1999）11、石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范（SH/T 3007-2007）12、易燃易爆罐區(qū)安全監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)驗收技術(shù)要求（GB 17681-1999）二二、危險與可操作性分析（、危險與可操作性分析（HAZOP）第一部分第一部分相關(guān)案例相關(guān)案例化工廠爆炸事故案例一化工廠爆炸事故案例一南通市如皋雙馬化工有限公司南通市如皋雙馬化工有限公司“4.16”爆炸事故爆炸事故2014年4月16日10時左右，江蘇省南通市如皋市東陳鎮(zhèn)雙馬化工有限公司硬脂酸造

4、粒塔正常生產(chǎn)過程中，維修工人在造粒塔底錐形料倉外加裝氣體振蕩器及補焊霧化水管支撐架時，發(fā)生硬脂酸粉塵爆炸事故，造成8人死亡，9人受傷。4月16日上午10時左右，處于正常噴霧造粒生產(chǎn)過程中，維修工人在給造粒塔底部錐形料倉加裝敲擊錘（動火作業(yè)）時，造粒塔內(nèi)發(fā)生粉塵爆炸。爆炸后引發(fā)大火，造成造粒塔下的鋼構(gòu)支架強度失效，造粒塔架倒塌。化工廠爆炸事故案例二化工廠爆炸事故案例二昆山中榮金屬公司昆山中榮金屬公司“82”特別重大爆炸事故特別重大爆炸事故2014年8月2日7時，拋光二車間員工上班。7時10分，除塵風(fēng)機開啟，員工開始作業(yè)。7時34分，1號除塵器發(fā)生爆炸。爆炸沖擊波沿除塵管道向車間傳播,揚起的除塵系

5、統(tǒng)內(nèi)和車間集聚的鋁粉塵發(fā)生系列爆炸。當(dāng)場造成47人死亡、當(dāng)天經(jīng)送醫(yī)院搶救無效死亡28人，185人受傷，事故車間和車間內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備被損毀。化工廠爆炸事故案例化工廠爆炸事故案例三三昆山千燈金龍試劑有限公司爆炸昆山千燈金龍試劑有限公司爆炸2015年3月14日下午4點左右，蘇州昆山千燈金龍試劑有限公司車間內(nèi)廢料與甲苯起火，并發(fā)生爆炸，火勢異常迅猛，大火產(chǎn)生的濃煙足足有十幾米高。據(jù)悉，大火燃燒了2個多小時，直到當(dāng)天下午6點左右才被撲滅，所幸未造成人員傷亡。第二部分第二部分HAZOP分析概述分析概述1、頭腦風(fēng)暴、頭腦風(fēng)暴 相關(guān)的多種專業(yè)具有不同知識背景的人員所組成的分析組一起工作比他們獨自一人單獨工作更具

6、有創(chuàng)造性與系統(tǒng)性，能識別更多的問題.通過審查會議的方法實現(xiàn)集體智。2、引導(dǎo)詞激發(fā)創(chuàng)新思維、引導(dǎo)詞激發(fā)創(chuàng)新思維 借助引導(dǎo)詞與相關(guān)參數(shù)的的結(jié)合，分析團(tuán)隊可以系統(tǒng)地識別各種異常工況，綜合分析各種事故劇情。3、系統(tǒng)全面地剖析事故劇情、系統(tǒng)全面地剖析事故劇情 遍歷過程所有部分（部件），用盡用盡所有可行的引導(dǎo)詞；從偏離雙向推理識別分析危險。選擇一條管線選擇一條管線選擇偏離（流量?。┻x擇偏離（流量小）流量小可能嗎？流量小可能嗎？有危險嗎？或者妨礙了有危險嗎？或者妨礙了有效操作嗎？有效操作嗎？否否否否還有新的偏離嗎還有新的偏離嗎否否考慮其他流量小的原因考慮其他流量小的原因操作工是否知道這種流操作工是否知道這種

7、流量小的情況？量小的情況？是是是是有何防止偏離和減緩后有何防止偏離和減緩后果的措施？果的措施？是是否否過程的什么變化過程的什么變化應(yīng)告訴他們應(yīng)告訴他們措施成本合理嗎？措施成本合理嗎？確定安全措施確定安全措施否否考慮其考慮其他措施他措施是是跟蹤措施的落實跟蹤措施的落實HAZOP方方法法分分析析圖圖其適用范圍非常廣泛，它不受工藝過程類別的限制，如它可以被用到化工、油氣、石化、制藥、核電和冶金等領(lǐng)域；也不受項目或工藝單元規(guī)模的限制，大小工藝裝置均適用。 歷史教訓(xùn)使人們深刻地認(rèn)識到：必須在事故發(fā)生之前識別出潛在危險！如果能夠預(yù)先識別出問題所在，就能防止事故的發(fā)生！HAZOP是預(yù)先識別危險的有效方法。是

8、預(yù)先識別危險的有效方法。 在世界范圍內(nèi)，HAZOP分析已經(jīng)被化工分析已經(jīng)被化工和工程建設(shè)公司視為確保設(shè)計和運行完整性和工程建設(shè)公司視為確保設(shè)計和運行完整性的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計慣例。很多國家要求將的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計慣例。很多國家要求將HAZOP分析作為預(yù)防重大事故計劃的一個重要部分。分析作為預(yù)防重大事故計劃的一個重要部分。第三部分第三部分HAZOP分析基本概念和術(shù)語分析基本概念和術(shù)語 引導(dǎo)詞 含義無 （NO 或者NOT） 正常狀態(tài)的完全否定過多（MORE） 定量增加過少（LESS） 定量減少伴隨（AS WELL AS） 定性修改/增加（物料被污染）部分（PART OF） 定性修改/減少相反（REVERSE） 正常

9、狀態(tài)的邏輯取反異常（OTHER THAN） 完全替代 （走錯料）早 （EARLY） 相對于時鐘時間晚 （LATE） 相對于時鐘時間先 （BEFORE） 相對于順序或序列后 （AFTER） 相對于順序或序列 化工HAZOP偏離句法（組合法得到合理偏離）: 引導(dǎo)詞 + 參數(shù) = 偏離例如： 無(NO) 流量 (FLOW) 無流量 過多(MORE) 壓力(PRESSURE) 壓力高 伴隨(AS WELL AS) 相( PHASE) 兩相 早(EARLY) 操作(OPERATION ) 操作超前無過多過少伴隨部分相反異常導(dǎo)致流量壓力溫度組分液位 腐蝕泄漏儀表維護(hù)采樣無過多過少伴隨部分相反異常導(dǎo)致壓力分

10、界位置布置啟動停止振動靜電噪音公用工程失效以往事故其它發(fā)起階段準(zhǔn)備階段會議階段報告編制與分發(fā)建議項跟蹤落實 工作范圍 報告的編制要求 各參與方的職責(zé) 組建分析團(tuán)隊 所需時間估計 工作日程安排 準(zhǔn)備圖紙文件 會議召集/行政準(zhǔn)備（會議室等） 團(tuán)隊會議 危害識別及建議 記錄會議內(nèi)容 報告起草 報告審閱 報告分發(fā) 行動計劃 跟蹤完成建議項 說明完成情況的記錄安全防護(hù)策略的洋蔥模型安全防護(hù)策略的洋蔥模型第四部分第四部分HAZOP分析工作程序分析工作程序HAZOP分析步驟圖分析步驟圖1.確定分析范圍：從哪里到哪里，包含哪些內(nèi)容，需要與業(yè)主共同確定；2.確定分析目標(biāo)：對工藝裝置進(jìn)行安全分析，識別工藝危險，檢

11、查安全措施的充分性； 主席（主持人/組長/建議用外部人員） 記錄秘書（建議培訓(xùn)人員） 工藝工程師及工藝控制工程師 儀表工程師 設(shè)備/機械工程師 安全工程師 生產(chǎn)操作/維修代表（一般來自業(yè)主） 專利商（根據(jù)需要） 供貨商等（根據(jù)需要）確定開始時間和結(jié)束時間。對于設(shè)計階段的HAZOP分析，涉及到多個相關(guān)方，計劃性尤為重要。三章節(jié)三章節(jié) 保護(hù)層分析（保護(hù)層分析（LOPA）保護(hù)層分析（保護(hù)層分析（LOPA）第一部分第一部分概概 述述安全保護(hù)層安全保護(hù)層保護(hù)層分析（保護(hù)層分析（LOPA）是在定性危害分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評估保護(hù)層的有效性，并進(jìn)行風(fēng)險決策的系統(tǒng)方法。其主要目的是確定是否有足夠的保護(hù)層使風(fēng)險

12、滿足企業(yè)的風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)?；谑鹿蕡鼍暗囊环N半定量分析方法。本質(zhì)安全本質(zhì)安全1977年12月14日，英國帝國化學(xué)（ICI）石化部的資深安全顧問Trevor Kletz在英國化學(xué)工業(yè)協(xié)會50周年年會上發(fā)表了一篇題為“如果沒有，就不會泄漏”的演說，第一次清晰地提出了一種新穎的事故預(yù)防概念，即“本質(zhì)安全”?；具^程控制系統(tǒng)（基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）包括正常的手動控制，是過程正常運行期間的第一層保護(hù)。BPCS的設(shè)計是為了使過程處在安全工作區(qū)域。關(guān)鍵報警，操作人員人工干預(yù)關(guān)鍵報警，操作人員人工干預(yù)這些系統(tǒng)是過程正常運行期間的第二層保護(hù)，并且這些系統(tǒng)應(yīng)該被BPCS激活。安全儀表系

13、統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)一個安全儀表功能由傳感器、邏輯解算器和執(zhí)行元件組成，具有一定的安全完整水平。安全儀表功能通過檢測超限（異常）條件，控制過程進(jìn)入功能安全狀態(tài)。安全儀表功能SIF在功能上獨立于BPCS。物理保護(hù)（安全閥、爆破片等）物理保護(hù)（安全閥、爆破片等）它們能夠提供較高程度的超壓保護(hù)。但是，如果切斷閥安裝在泄壓閥下面或者檢測和維護(hù)工作質(zhì)量較差，則這類設(shè)備的有效性可能受到服役時污垢或腐蝕的影響。物理保護(hù)（圍堰）物理保護(hù)（圍堰）釋放后保護(hù)（防火堤、防爆墻、自動噴水系統(tǒng)、氣體檢測等）。社區(qū)應(yīng)急響應(yīng)社區(qū)應(yīng)急響應(yīng)LOPA分析分析LOPA分析分析注：箭頭寬度代表后果頻率大小，長度代表后果注：箭頭寬度代表后果

14、頻率大小，長度代表后果嚴(yán)重性；嚴(yán)重性； IPL獨立保護(hù)層；獨立保護(hù)層； PFD 要求時失效概率。要求時失效概率。LOPA分析的優(yōu)點分析的優(yōu)點1、對裝置保護(hù)措施的一次系統(tǒng)梳理，為每個獨立保護(hù)層提供了更清楚的功能要求；2、可以辨識出一些需要額外保護(hù)措施的場景；3、以關(guān)注于事故場景的分析方法，分析更具針對性，更易理解；4、LOPA可容易地確定過程風(fēng)險是否能被接受。如果過程需要安全儀表功能，LOPA可以確定所需的安全儀表完整性水平；5、LOPA的分析結(jié)果可以幫助組織決定操作、維護(hù)以及相關(guān)培訓(xùn)的重點放在哪些防護(hù)措施上；6、LOPA可用于識別那些保證過程風(fēng)險在企業(yè)風(fēng)險容忍標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)備；7、LOPA可用

15、于識別操作人員的關(guān)鍵安全行為和關(guān)鍵安全響應(yīng)。LOPA分析的優(yōu)點分析的優(yōu)點第二部分第二部分基本概念和術(shù)語基本概念和術(shù)語第三部分第三部分分析工作程序分析工作程序LOPA執(zhí)行步驟執(zhí)行步驟HAZOP分析和分析和LOPA之間之間的相互聯(lián)系的相互聯(lián)系第第四四部分部分LOPA的其他相關(guān)資料的其他相關(guān)資料LOPA的初始事件的初始事件LOPA的獨立保護(hù)層（的獨立保護(hù)層（IPLs）主動的獨立保護(hù)層主動的獨立保護(hù)層被動的獨立保護(hù)層被動的獨立保護(hù)層人員行動的獨立保護(hù)層人員行動的獨立保護(hù)層通常不通常不作為作為IPLs的防護(hù)措施總結(jié)表的防護(hù)措施總結(jié)表四、安全儀表系統(tǒng)（四、安全儀表系統(tǒng)（SIS）第一部分第一部分PLC、DC

16、S、SIS概述概述PLC系統(tǒng)系統(tǒng)PLC （programmable logic controller），通常），通常作為成套設(shè)備的控制方案，比如說真空、廢水、作為成套設(shè)備的控制方案，比如說真空、廢水、集裝、集裝、 壓縮機等等自成一個體系的系統(tǒng)。他們壓縮機等等自成一個體系的系統(tǒng)。他們的特點往往是不要求很多的模擬量控制，對數(shù)的特點往往是不要求很多的模擬量控制，對數(shù)字量控字量控 制極為有效、方便、可靠、經(jīng)濟(jì)。通常制極為有效、方便、可靠、經(jīng)濟(jì)。通常做為做為DCS的子站點，便于監(jiān)視。的子站點，便于監(jiān)視。DCS系統(tǒng)系統(tǒng)DCS （distributed control system） 目前為止，目前為止，其

17、最大的特點依然是其最大的特點依然是PID控制，借助其強大的控制，借助其強大的通通 訊功能，是整合工廠所有自動化設(shè)備的系統(tǒng)，訊功能，是整合工廠所有自動化設(shè)備的系統(tǒng)，DCS用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制、操用于生產(chǎn)過程的連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控制管理，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運行。作控制管理，保證生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運行。SIS系統(tǒng)系統(tǒng)SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進(jìn)行處理，使危害降到最低，使人員工況迅速進(jìn)行處理，使危害降到最低，使人員和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)。和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)。DCS為動態(tài)系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、為動態(tài)系統(tǒng)，它始

18、終對過程變量連續(xù)進(jìn)行檢測、運算和控制，對生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)控制，確保產(chǎn)品的運算和控制，對生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；質(zhì)量和產(chǎn)量；SIS為靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時，它始終監(jiān)為靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時，它始終監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運行，系統(tǒng)輸出不變，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)視生產(chǎn)裝置的運行，系統(tǒng)輸出不變，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)生影響，非正常工況下時，它將按照預(yù)先的設(shè)計進(jìn)行生影響，非正常工況下時，它將按照預(yù)先的設(shè)計進(jìn)行邏輯運算，實現(xiàn)生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車。邏輯運算，實現(xiàn)生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車。SIS比比DCS 在可靠性、可用性上要求更嚴(yán)格。在可靠性、可用性上要求更嚴(yán)格。SIS系統(tǒng)系統(tǒng)定義：用于執(zhí)行一個或多個安全儀表功能

19、（Safety Instrumented Function, SIF）的儀表系統(tǒng)。其主要由傳感器（如各類開關(guān)、變送器等）、邏輯控制器、以及最終原件（如電磁閥、電動門等）的組合組成。SIS系統(tǒng)系統(tǒng)SIF是被定義為：由SIS執(zhí)行的、具有特定安全完整性等級（Safety Integrity Level, SIL）的安全功能，用于應(yīng)對特定的危險事件，達(dá)到或保持過程的安全狀態(tài)。SIF物理結(jié)構(gòu)上與SIS一樣，也是由傳感器、邏輯解算器及最終元件構(gòu)成。SIF是過程危險和風(fēng)險分析中辨識出來的，并根據(jù)必要的風(fēng)險降低要求，確定其SIL要求。SIF是SIL評估的基礎(chǔ)。SIS系統(tǒng)系統(tǒng)SIS的設(shè)計原則的設(shè)計原則1、可靠性

20、原則2、可用性原則3、獨立性原則4、標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證原則第二部分第二部分相關(guān)專業(yè)術(shù)語相關(guān)專業(yè)術(shù)語SIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機構(gòu)SIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證機構(gòu)國內(nèi)石化行業(yè)中應(yīng)用的國內(nèi)石化行業(yè)中應(yīng)用的SIS產(chǎn)品中，經(jīng)過產(chǎn)品中，經(jīng)過TUV（德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會）認(rèn)證的主要有：（德國技術(shù)監(jiān)督協(xié)會）認(rèn)證的主要有：Tricon、Triden 安全等級為安全等級為AK6（SIL3）FSC（Fail safe control）安全等級為）安全等級為AK6（SIL3）HIMA PES 各種型號的各種型號的PES（可編程電子系統(tǒng)）（可編程電子系統(tǒng)）都具有都具有TUV AK16級認(rèn)證（級認(rèn)證（SIL1SIL3）ProsafeRS 橫河電機安全儀表系統(tǒng)與橫河電機安全儀表系統(tǒng)與DCS的無的無縫集成，非冗余取量即可實現(xiàn)縫集成，非冗余取量即可實現(xiàn)SIL3QUADLOG 其其1oo2D結(jié)構(gòu)安全等級達(dá)結(jié)構(gòu)安全等級達(dá)AK6（SIL3）SIMATICS7400F/FH 安全等級為安全等級為AK1AK6（SIL1SIL3）第三部分第三部分安全完整性等級（安全完整性等級（SIL）SIS是類似一個或多個SIF（安全儀表回路）的集合，其等級由各SIF的SIL等級確定。