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简析化工工艺危害分析(PHA)及其应用软件

时期:2022-02-25 00:59 点击数:
本文摘要:配景摘要 近年来,以江苏省响水县天嘉宜化工有限公司“3.21”特大爆炸事故为首的化工行业宁静事故频发,给人民的生命宁静带来极大威胁,对社会的稳定运行造成极大影响。在这一大配景下,国家应急局开始对各种化工企业的工艺宁静治理(Process Safety Management,下简称:PSM)体系的构建与运营举行彻底的排查,就其中的不正确、不完善、不合规、不落地等问题举行严格的纠正。

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配景摘要 近年来,以江苏省响水县天嘉宜化工有限公司“3.21”特大爆炸事故为首的化工行业宁静事故频发,给人民的生命宁静带来极大威胁,对社会的稳定运行造成极大影响。在这一大配景下,国家应急局开始对各种化工企业的工艺宁静治理(Process Safety Management,下简称:PSM)体系的构建与运营举行彻底的排查,就其中的不正确、不完善、不合规、不落地等问题举行严格的纠正。在19年8月出台的:应急[2019] 78号文中,提出了《化工园区宁静风险排查治理导则(试行)》和《危险化学品企业宁静风险隐患排查治理导则》,并要求加以落实;而之前已经出台的如:安监总管三[2014] 116号文等也被重新提上羁系议程,一时间,整个化工行业掀起了对PSM的学习研究与落地执行的风潮。令人遗憾的是,纵然在西欧蓬勃国家,PSM的降生也是由一系列严重的宁静事故所推动的结果。

追溯PSM的生长历史:●1976年意大利塞维索的二恶英泄露事故●1984年印度波帕尔的甲基氰酸酯泄露事故这两起重大事故直接导致了相关法例的出台;在1992年,美国职业宁静康健署(下简称:OSHA)公布了:《高危险化学品的工艺宁静治理》。该法例也推动了我国对于PSM的尺度化事情,并在2010年公布了:AQ/T 3034-2010《化工企业工艺宁静治理实施导则》,其内容基本与OSHA保持了一致。而在我国对PSM的启蒙和导入的历程中,也离不开美国杜邦公司的鼎力大举推广普及。

其通过各种培训,把PSM的理念、体系和治理模型举行通报,为我国化工行业的康健生长做出了庞大的孝敬。Picture Source:美国杜邦公然质料本文以PSM模型中的工艺危害和风险分析(Process Hazard Analysis,下简称:PHA)这一模块举行展开,就PHA是什么,以及现在主要的PHA分析手法和其应用软件举行先容,希望能够给予初入门的宁静工程师一定的参考和启发。

什么是PHA?Process Hazard Analysis,简称PHA,指:工艺危害和风险分析。在化工企业中,其生产工艺的显著特点为:高温高压、易燃易爆炸。

从而,其带来的典型危害有:火灾、爆炸及有毒性气体的释放。而PHA,即为:模拟化工生产历程,对可能导致的这几类危害举行建模分析,将庞大的问题或现象用数字模型来形貌,对于这些危害的种别、泛起条件、结果等举行概略性地分析并提出对策,从而来使得危害发生的概率降低到预期的规模。PHA为PSM的焦点要素,是通过一系列有组织的、系统性的、彻底的分析运动来发现、评估一个工艺历程的潜在危害,而且提出降低危害发生的措施。PHA的事情由一个小组完成,小组成员应具备工艺、设备、仪表、电气的工程设计和操作维护的履历,以及需要有危害与风险评估、功效宁静、HSE(Health、Safety、Environment)方面的知识。

PHA的流程其主要由如下的九个步骤组成:1. 计划与准备2. 危害识别3. 工艺危害评估4. 结果分析5. 其他需要思量的因素6. 风险评估7. 建议措施与陈诉8. 记载归档9. 治理层审核其中,3. 工艺危害评估 与 6. 风险评估为PHA的重中之重。现在,海内所运用的主要的工艺危害评估的手法为:危害与可操作性分析(Hazard and Operability Analysis,下简称:HAZOP)。在完成HAZOP之后所进入的风险评估阶段,主要所运用的手法为:掩护层分析(Layer of Protection Analysis,下简称:LOPA),若分析后该危害的残留风险的发生概率仍未到达预期,将通过追加宁静仪表功效(Safety Instrument Function,下简称:SIF),并对宁静完整性品级(Safety Integrated Level,下简称:SIL)举行验证,从而来确认残留风险的发生概率降低至预期。

在下一章节中,会对这些所提及的PHA分析手法举行简要先容。主要的PHA分析手法 在适用于化工企业的GB/T 21109-2017《历程工业领域宁静仪表系统的功效宁静》的尺度中,界说了功效宁静的全生命治理周期,上章所提及的PHA分析手法也划分匹配其中。

Picture Source:网络公然质料HAZOP分析 01HAZOP分析降生在英国,由化学工程师T.克莱兹在41岁时发现。1963年,HAZOP分析首次在帝国蒙德化学公司(ICI)新建苯酚工厂应用,在公司内部探索和应用了10年之后才在英国普及推广,并延续到全球。HAZOP分析以小组讨论会的方式对危害与可操作性问题举行详细研究。由小组长(也称作HAZOP主席)主导分析历程,并摆设一位记载员做记载。

它首先把P&ID图纸划分成若干节点,之后针对每个节点接纳一系列的引导词,系统性地辨识出与设计意图的潜在偏差,并围绕着这些偏差,来探寻导致偏差的原因及其结果,以及已使用的宁静装置。当小组确信这些装置的掩护措施不妥时,将提出相应的建议措施。

关于HAZOP分析的详细实施方法与示例,可参考AQ/T 3049-2013《危险与可操作性分析(HAZOP分析)应用导则》。Picture Source:网络公然质料LOPA分析 02LOPA分析起源于20世纪80年月末,其时的美国化学品制造商协会出书了《责任与眷注 -- 工艺宁静治理实施准则》一书,建议将“足够的掩护层”作为有效的历程宁静治理系统的一个组成部门。之后到了1993年,美国化工历程宁静中心(下简称:CCPS)出书了《化工历程宁静自动化指南》一书,建议将LOPA作为确定宁静仪表功效完整性水平的方法之一。

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由此LOPA分析开始普及生长,在2001年,CCPS又出书了《掩护层分析--简化的历程风险评估》一书,确立了LOPA分析在PHA中的应用。LOPA分析是一种半定量的分析评估技术,它以HAZOP的陈诉作为基础,对所辨识出的危害用图表列出其触发原因,防护措施(掩护层),或者抑制其危险结果的减灾措施(抑制减轻层)。

通过这些表格,确定总体上需要哪些风险降低措施,展现是否需要分外的风险降低手段,确定所需要的SIF,以及SIF应该满足的SIL品级。关于LOPA分析的详细实施方法与示例,可参考AQ/T 3054-2015《掩护层分析(LOPA分析)应用导则》。

SIL验算 03 凭据LOPA分析的效果,若要追加相应SIL品级的SIF,则通过组建宁静仪表系统,把系统中划分出的SIF适用到HAZOP分析中所要求的危害掩护措施中去。一个SIF由三部门组成,划分为:传感器部门、逻辑控制器部门和执行机构部门。每部门中所用到的仪器仪表可根据结构约束举行冗余设置,并运用马尔可夫模型,来算出SIF的SIL品级。

把算出的SIL品级与LOPA分析所要求的SIL品级举行对比,若告竣,则选用仪器仪表组成的SIF能够适用。Picture Source:网络公然质料关于SIL验算的详细实施方法与实例,可参考:GB/T 20438.5-2017《电气/电子/可编程电子宁静相关系统的功效宁静 第5部门:确定宁静完整性品级的方法示例》GB/T 20438.6-2017《电气/电子/可编程电子宁静相关系统的功效宁静 第6部门:GB/T 20438.2 和GB/T 20438.3 的应用指南》。

海内主流PHA分析软件对于上一章节所提及的PHA分析手法,为了提高事情效率,PHA分析软件被广泛得以使用。早在1990年时,就有学者开始研究PHA分析软件。

而1990年,Windows3.0才刚刚开始问世,那时的Windows功效很弱,所以软件的功效也很是的简朴。厥后随着Windows操作系统不停成熟,陆续地PHA分析软件也逐渐的生长了起来。现在在海内市场上主流的PHA分析软件有三款,划分为:PHA-Pro、exSILentia和RiskCloud。PHA-Pro在2000年左右,位于加拿大的Dyadem公司推出了PHA-Pro,这款软件因实现了自界说模板功效,迅速地生长并被全球的用户所接受。

自界说分析模板带来的价值之一就是,可以通过一套软件,实现了诸如JSA、HAZOP、LOPA、FMEA、HACCP、SVA等之类的分析方法。在PHA-Pro生长了快要10年的时间后,随着互联网技术的兴起,以及越来越多的客户需要协同、分享,桌面版软件迁移到网络版的又越来越多,所以PHA-Pro推出了他们基于网页形式的网路版产物:Stature。网络版的利益是它可以将多种分析方法比的数据集中存储,对于跨国公司或是团体公司来说,可以举行协同PHA,从而便于数据的统计分析。Stature软件界面Picture Source: 网络公然资料exSILenita 由exida公司所开发的exSILentia分析软件凭借着其强大的仪表证书数据库和数十年的开发履历,凭据IEC 61508/61511尺度,引入失效数据和维护能力评估,提供了友好的平台,可令盘算人员根据需求自由搭建SIF回路。

在SIL验证中,exSILentia有着不行替代的职位。exSILentia 3.0软件界面Picture Source:网络公然资料RiskCloud 此款PHA分析软件由海内的上海歌略软件有限公司于2011年推出,是一款网络版的PHA分析软件,软件的不仅有着与PHA-Pro类似的自界说分析模板功效,同时还带有SIL验算模块,弥补了PHA-Pro的缺憾。相比exSILentia,两款软件都是基于马尔可夫模型举行SIL盘算,盘算效果相差无几。RiskCloud有着更为富厚的国产仪表失效数据的数据库,这对于海内的SIL验算项目,RiskCloud在使用上越发的高效便捷。

RiskCloud软件界面Picture Source:网络公然资料小 结本文对化工工艺危害分析(PHA)及其应用软件举行了简要分析,就PHA的分析历程和主要分析手法举行了说明,并对海内主流的PHA分析软件举行了先容。通过以上内容,可以使初入门的宁静工程师相识与掌握PHA的基础知识,就本文所梳理的尺度、所枚举的步骤以及所先容的分析软件,能够形成思维框架,并逐步地开展PHA的事情。

参考文献:1. 张开国编著 《宁静仪表系统在历程工业中的应用》2. 张开国、李玉明译 《宁静仪表系统工程设计与应用》。


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