从实践经验谈HAZOP分析的关键因素及其本质意义

  危险与可操作性分析方法(HAZOP)是由英国帝国化学(ICI) 在1960年代开发的,它的起源是当时ICI流行的一种用于检查管理决策的技术,被称之为“关键检查”。当时ICI的生产经理Ken Gee决定将该技术应用于新建苯酚工厂的设计安全检查,在四个月的时间里,团队每周花三天时间检查工厂的各个方面,发现了许多潜在的、否则无法预见的危险和操作性问题。后来ICI的已故现代化工安全之父克莱兹(Trevor Kletz)博士回忆说:“这是第一个危险和可操作性研究项目(HAZOP),当我后来从事全职安全工作时就成为了HAZOP的热衷推行者”。

  1974年英格兰Flixborough镇环己烷巨型蒸气云爆炸事故发生后不久,ICI将这个危险和可操作性研究(HAZOP)公布与众,并且很快被工业界广泛采用。1977年,英国化学工业协会发表了“HAZOP分析指南”,并且在1983年将HAZOP列为英国化学工程专业的学位课程。在中国, 2013年国家颁布了行业标准AQ/T3049-2013 «危险与可操作性分析(HAZOP分析)应用导则»,这一标准基本直译了国际标准IEC61882。近年来国家也出台了多个法律法规,积极推广HAZOP分析方法在中国化工行业的应用,它也成为了当下中国化工行业最广泛使用的危害性研究方法。然而,据笔者了解,HAZOP分析的质量参差不齐,大多数仍然没能充分发挥出HAZOP分析的强大功能。本文将分享笔者从多年HAZOP分析实践中得到一些体会和对HAZOP方法的理解。

  一、好的HAZOP分析的特质

  HAZOP这种系统的危害性研究方法,在危险辨识分析会上鼓励开放性思维,充分调动研究小组各专业成员的想象力,根据工艺、设备、电仪等专业的基本原理进行创造性的讨论,充分利用每个成员的知识和经验从不同角度去辨识工厂潜在的事件场景、评估这些危害性场景、控制这些危害性场景,利用这种方法得到的研究结果会超过任何个体成员的能力,得到创造性的结果,即能够产生“协同作用“,这是好的HAZOP分析最根本的特质,也是HAZOP分析具有强大功能的原因。正如HAZOP第一次被ICI用在苯酚工厂的危险辨识中就“发现了许多潜在的、否则无法预见的危险和操作性问题”,好的HAZOP分析每次都会产生这样富有创造性的结果。

  二、关于HAZOP的几个重要事实

  HAZOP在实际应用中存在着两种形式,一种是引导词法,即经典的最初由ICI开发的方法,又叫作Lawley方法。另一种是在传统引导词法的基础上演变而成的“基于知识”的检查清单法,例如埃克森美孚公司就是采取这种检查清单HAZOP方法,这种方法基于工程技术标准建立一系列检查清单,然后根据检查清单对各操作单元/设备逐一检查,这种方法的特点是直切主题、节省时间,但是研究团队必须要有较高的技术水平。中国的行业标准AQ/T3049-2013明确指出引导词法是标准的HAZOP方法,引导词法是针对工艺过程的每一部分做“基础”性的检查,它更有利于团队发挥想象力,从多个角度检查危害性,它的不利之处是比较耗时。笔者也更倾向于使用引导词法的HAZOP分析,因为这种“协同作用”产生的创造性结果不应当被事先制定的检查清单所限制,应当更好地发挥HAZOP的强大功能。以下讨论均仅针对引导词法的HAZOP。

  HAZOP既可以用于分析连续工艺操作的危害性也可以用于分析间歇工艺操作的危害性,但是用于分析两种工艺操作的引导词是不尽相同的,为了确保分析质量,必须采用与工艺操作相匹配的引导词;对于连续工艺操作要分析正常运行时的危害性场景,还要特别关注开/停车时的危害性场景, 这一点从节点划分到偏差检查的整个过程都要注意;对于间歇工艺操作的HAZOP分析,前期的准备工作会更多一些,除了需要准备连续工艺操作所需的材料以外还需要准备较为详细的操作规程/步骤顺序,如果间歇工艺操作步骤是由计算机控制的,还需要按顺序列出所有步骤以及相关的连锁逻辑。

  HAZOP分析的另外一个重要事实是HAZOP 对可操作性的检查 ,对新项目而言,在做HAZOP分析时工厂还没有建设,这时候,好的HAZOP分析通过P&ID图和其它相关资料在纸面上对未来工厂的操作/运行进行了一次较为详细的路演,这包括开/停车和正常运行,还包括在出现各种偏差时带来的麻烦和应对措施,HAZOP分析对可操作性和可维护性的检查作用不能忽视。

  三、做好HAZOP分析的关键因素

  1、合格的HAZOP组长

  HAZOP组长是HAZOP分析工作中的核心角色,Ta负责引导团队进行积极有效的讨论,可以说对最大限度地发挥团队的专业能力、确保HAZOP分析的有效性起到关键作用。合格的HAZOP组长必须符合以下几个基本条件:

  - 经过正规的HAZOP培训 (培训课程最好是经过认证的)

  - 掌握工艺安全的基础知识(包括工艺设计、操作、电仪、设备、维修、安全控制层级、保护层、蝴蝶结模型等等)

  - 了解所研究过程的基本工艺原理和反应危害性(如果有的话),包括相关的历史事故

  - 具有相当的HAZOP实践经验 (参与或带领HAZOP分析多次)

  - 熟练解读各种HAZOP分析的技术资料,如P&ID图识图能力

  - 具有一定的组织协调能力,包括掌控有效的讨论、及时纠正错误的讨论方向、协调统一不同意见、善于提出合理的具有挑战性的问题等等。针对设计的安全性提出具有挑战性的问题是基于自身的工艺安全知识针对项目进行独立的安全检查,这是组长非常重要的一项能力 。一些公司要求HAZOP组长必须具有独立性,即组长不能是被研究项目的直接参与者,这个要求的主要目的就是为了确保组长能够客观地检查设计的安全性。一些国家的法律还要求HAZOP组长对所做的HAZOP研究结果承担法律责任,因此HAZOP组长必须要有足够的素质能力和职业精神。

  2、一个有能力的HAZOP团队

  HAZOP小组通常由各个来自不同专业的人员组成,有些国家法律规定HAZOP分析小组必须有“操作工”代表,这是为了确保HAZOP研究时能听到“用户”的意见,笔者强烈支持这种要求,因为一线员工的操作实践经验是其它任何专业工程师都无法取代的,特别是针对HAZOP研究中的可操作性问题,一线员工有着重要的发言权。

  HAZOP成员必须具备以下几个基本条件:

  - 所有成员必须至少经过HAZOP基础培训,对HAZOP方法有基本了解

  - 所有成员必须有几年相关行业的工作经验(有些公司规定5年以上工作经验),例如在做危化工艺的HAZOP分析时组长必须要有危化行业的工作经验

  - 各成员必须清楚了解所研究项目的相关专业设计细节,否则可能无法确切回答分析过程的某些技术问题,例如,仪表工程师必须了解项目涉及的仪表控制逻辑和相关的标准规范

  - 根据项目的复杂程度小组成员在5-6人或8-9人,通常小组成员不能多于9人

  - 必须有一个合格的记录员(对于非常小的项目,通常组长兼任记录员,这种情况除外),他是HAZOP组长的助理,必须经过HAZOP培训,最好直接参与HAZOP前期的准备工作,事先对所分析项目有一定了解(记录员通常也是未来组长的培训对象)

  3、准确的P&ID图和相关技术资料

  准确的P&ID图是好的HAZOP分析的前提条件,对于新项目来说,P&ID图必须已经考虑了设计技术评审提出的所以意见,形成了最终版本(HAZOP之后的P&ID变更必须经过组长评审是否需要重新做HAZOP分析);但对于在役生产装置而言,P&ID图纸可能与现场实际情况不相符,这就要求在役装置开展HAZOP分析之前,必须完善和更新图纸,确保所分析的P&ID和现场实物是一致的。 严格意义上讲,基于不准确的P&ID图的HAZOP研究是无效的。使用错误的P&ID图所得出的HAZOP分析结果可能在后续生产运行过程中的错误操作导致重大事故,历史事故已经证明了这一点。对于间歇操作而言,较为详细和准确的操作规程/步骤也同样至关重要。

  4、HAZOP分析会场的硬件设施

  很多人可能认为这不能算作一个重要条件,但是根据笔者的实践经验,这其实是很重要的因素。在HAZOP分析会上最好准备两个投影仪,一个始终用来显示HAZOP分析表/结果,另外一个用来展示各种技术资料,如P&ID图,相关的操作程序,图片等等。另外,最好再准备一块白板,将正在分析的P&ID图的拷贝件挂在白板上,随着分析的进程用不同颜色的笔将分析的节点标识出来。所有以上安排都是为了确保HAZOP成员始终看到的是同一信息,避免因为信息切换造成的理解偏差,从而影响HAZOP分析的效果。

  四、结束语

  HAZOP是属于工艺安全范畴的危害性研究方法,它与作业安全危险分析方法,如JSA没有可比性。HAZOP方法的开发应用为工艺安全开创了新的篇章,为提升化工工艺安全管理水平起到非常重要的作用,时至今日,仍然发挥着重要作用,笔者认为它是专业安全工程师必备的基本技能。但是,必须指出的是HAZOP并不能解决所有工艺危害性辨识的问题,针对工厂的不同生命周期应当选择适当的方法,例如在新项目概念性设计阶段或者是初步设计阶段就不能使用HAZOP分析,一方面在这个阶段就根本不具备HAZOP分析所需的基本信息(如没有完备的P&ID图);另一方面,所关注的危害性也不同(如化学品反应性,厂区选址,入场道路交通,内外部安全距离等等)。所以,需要采用其它的安全研究方法,例如,本质安全审查(Inherent Safety Study),ICI的危害性研究I和II(Hazard Study I and II)。另外需要明确指出的是,企业的HAZOP工作最好是由自己的团队完成,因为做HAZOP的本质意义是通过使用这个系统方法在分析过程中让企业自己的员工深入了解生产工艺过程中可能出现哪些偏差、存在哪些危险以及有哪些相应的安全控制措施、如何启用这些安全控制措施等等。如果仅仅是为了完成这项工作来开展HAZOP分析,找人“越俎代庖“,那就是走形式,完全失去了HAZOP分析的根本意义。第三方起到的是“授人以渔”的作用,而不是代劳。

  以上是笔者HAZOP分析实践经验的分享,有不全面的地方,敬请读者指正。


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