HAZOP分析的方法

使用工艺参数 +引导词 建立有意义的 偏差
下一个 引导词
提出措施 分析偏差后 果（假设所 有保护失效） 分析偏差后 果（假设所 有保护失效）
提出措施
根据后果、 原因及保护 估计风险
根据后果、 原因及保护 估计风险
列出偏差 的可能原因
列出偏 的可能原因
识别已有避 免偏差的保 护装置
识别已有避 免偏差的保 护装置
循环次数：几百次到几千次！
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结束
1、节点划分
HAZOP 分析团队 设备参数
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P&ID
物性数据
HAZOP分析工作流程
从P&ID中选一个节点
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（1）节点定义 节点（Nodes）：在开展HAZOP分析时，通常将复杂 的工艺系统分解成若干“子系统”，每个子系统 称作一个“节点”。这样做可以将复杂的系统简 化，也有助于分析团队集中精力参与讨论。各节 点的设计意图应能充分定义。 连续过程：
寻找原因小窍门-具体化失效事件: 某台设备故障了、坏了、出问题了 某个操作步骤做错了 外部环境某个参数偏离设计基础
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原因 – 初始原因、基本原因、根原因 涉及到管理问题的根原因在HAZOP审查会上不做分析
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偏离能当原因吗？什么情况下偏离可当原因? 根原因可当原因吗? 什么情况下根原因可当原因？
√ √ √ √ √ √ √
√ √
√ √
√ √
√ √
√ √ √ √
√ √
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关于偏离的问题（2） 问题：设计文件有两类 参数操作参数和设计参数，偏离哪 个参数HAZOP审查要重点关注的呢？ 偏离操作参数会可能会导致操作问题;偏 离设计参数可能会导致安全问题, HAZOP审查产生的偏离一般指相对设计 参数的偏离
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2、偏离、参数、引导词
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HAZOP 分析团队 设备参数 P&ID 物性数据
HAZOP分析工作流程
从P&ID中选一个节点
生成一个过程偏离
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（1）偏离
偏离（Deviation）：指偏离所期望的设计意图。
例如:储罐在25℃, 3MPaG下储存300吨某种液化烃物 料，其设计意图是在上述工艺条件下，确保该物料 处于所希望的储存状态。 如果储存条件: 压力低于3MPaG ， 温度高于25℃, 实际情况就偏离了原本的意图。 化工HAZOP偏离句法：参数+引导词=偏离
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例如：设备故障； 腐蚀或外力冲击使得管道或储罐破裂； 操作人员操作失误； 管理不善或缺乏管理； 外部事件等。
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原因 -- 各种原因举例
1. 容器失效（例如）：管线、导管、储罐、容器、胶管、 玻璃视镜、垫片、密封等失效。 2. 设备故障（例如）：泵、压缩机、搅拌器、阀门、仪 表、传感器、控制器、虚假联锁、排放、释放等失效。 3. 公用工程失效（例如）：停－电、氮气、水、制冷、 压缩空气、加热、流体输送、蒸汽、通风等失效。
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参数优先
选择节点 或操作步骤 解释工艺指 标或操作步骤 下一个节点 的操作步骤
引导词优先
选择节点 或操作步骤 解释工艺指 标或操作步骤 选择某一个 引导词 使用引导词 +工艺参数 建立有意义的 偏差 下一个节点 的操作步骤 下一个 引导词 下一个 参数
选择某工艺 参数
下一个 工艺参数
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原因 – 分析原因时的注意事项 产生偏离的原因，多指系统中某个设备或元件失
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效或误操作，可以是节点外资料不详的区域，导致 节点内的工艺参数产生偏离。 清楚描述原因，不同的原因可能导致完全不同的 后果，应对不同的原因进行单独分析。
可以考虑多个设备损坏同时发生，只要引发数个
液位高报警 无
CWR FIC CW
流量高报警， 液位高报警 液位高报警 液位低报警 无 液位低报警， 流量低报 液位低报警，
① ② ③ ④ ⑤ 节点为流程的一部分，可能为工艺单元； 可以是一条线，也可以是一台设备； 也可以根据经验将一些管线和一些设备合并成一个节点； 可以根据功能将复杂设备分成不同节点； 应根据工艺的变化，划分不同的节点。
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间歇过程：HAZOP节点可能为操作步骤。
（2）节点划分
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危险与可操作性分析 （HAZOP） 分析方法
陈樑 博士/教授
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昆明理工大学环境科学与工程学院
2015-6-18 盐化
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HAZOP分析方法
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1、HAZOP分析流程 2、节点划分 3、设计意图的描述 4、偏离、参数、引导词 5、参数优先和引导词优先的分析流程 6、原因和后果分析 7、现有安全措施分析 8、风险矩阵及风险等级的确定 9、提出建议措施等
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偏离矩阵
引导词/参数一览表
无 流量 过多 √ 过少 √ 伴随 √ 部分 √ 相反 √ 异常
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√
√
压力
温度 组成 液位 相态 （汽相） √ √
√
√
√
√ √
√
√ √ √ √
√ √
√ √
偏离矩阵：在实际应用中，将参数与引导词的组合能形成有实际意义 的偏离，构成一个偏离矩阵来进行使用。参考教材附录3
?
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偏离小结
所有事故工况都是远离正常操作、超出控制范围。工艺流程 的状态参数（如温度、压力、流量等）一旦与设计规定的基 准状态发生偏离（偏差），就会发生问题或出现危险。 化工HAZOP偏离句法：引导词+参数=偏离
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借助引导词与参数分析团队可以系统全面地识别各种异常工 况，综合分析事故剧情，激发分析团队的创新思维，弥补分 析团队在某些方面的不足。
含义
正常状态的完全否定 定量增加 定量减少 定性修改/增加 定性修改/减少 正常状态的逻辑取反 完全替代 相对于时钟时间 相对于时钟时间 相对于顺序或序列 相对于顺序或序列
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产生偏离
化工HAZOP偏离句法（组合法得到合理偏离）:
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引导词 + 参数
例如： 无（NO）＋ 过多（MORE）＋
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概念性参数
连续系统中常用的概念性参数推荐列表（尤其对于在役装置的HAZOP分析）： 概念性参数（事件）：
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泄漏（ Leakage） 仪表（Instrument） 维护（Maintenance） 采样（Sampling） 压力分界（Pressure specification） 位置布置（Layout） 启动和停止（Startup/Shutdown） 振动（Vibration） 静电（Static）
时间 太慢 太快
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偏离与设备的应用矩阵举例
塔 贮槽/容器 节点类型 管线 √ √ 热交换器 √ √ 泵
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高流量 低/无流量 高液位 低液位 高界面 低界面 高压力 低压力 高温度 低温度 高浓度 低浓度 逆/反向流动 管道泄漏 管道破裂 泄漏 破裂
√ √
√ √ √ √ √ √
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √
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节点划分示例3 -- 一台设备分为多个节点
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工艺流程说明 PFD PID
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节点小结
节点的划分主要考虑单元的目的与功能，由设计意图的变 化、工艺物料的变化、过程参数的变化等多方面因素综合 考虑而确定。
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连续过程：节点为流程的一部分，可能为工艺单元；间歇 过程：HAZOP节点可能为操作步骤。 节点范围过大，分析对象关系复杂，难于理解，忽略、 疏漏的问题较多。节点范围过小，节点过小重复讨论的 问题较多，影响分析进度；
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建立偏离矩阵 偏离矩阵——时间
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引导词 设计参数 流量 温度 压力 过多 流量 偏高 过少 流量偏 低 无 相反 部分 伴随
异常
无流量
回流
浓度错误
污染物 材料错误
温度偏高 温度偏低 压力偏高 压力偏低 时间偏长 时间太短 缺少 步骤 反向 步骤 采取多余 错误时间 缺少部分行动 的行动
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引导词的应用使得HAZOP分析的过程更具结构性和系统性
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引导词（续） -- IEC61882规定的11个标准
引导词
无 过多 过少 伴随 部分 相反 异常 早 晚 先 后
（NO 或者NOT）
（MORE） （LESS） （AS WELL AS） （PART OF） （REVERSE） （OTHER THAN） （EARLY） （LATE） （BEFORE） （AFTER）
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原因 -- HAZOP寻找原因的标准
HAZOP分析的原因是指引起偏离发生的事件， 即直接原因或初始原因。必要时再深入一步到基本 原因。 初始原因+基本原因 初始原因一般分为三大类： 设备失效（阀门失效、管线断裂、泄漏） 人员因素（没有明确的操作规程造成人员操作不当） 环境因素（考虑超出设计基础的外部环境，如异常天气）
3、原因和后果分析
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HAZOP 分析团队 设备参数 P&ID 物性数据
HAZOP分析工作流程
从P&ID中选一个节点
生成一个过程偏离
识别导致该偏离的原因 确定该偏离的所能产生的后果
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（1）原因 原因（Cause）：是指导致偏离(影响)的事件或 条件。 原因是偏离发生的缘由。
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HAZOP分析工作流程
分析流程
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HAZOP 分析团队 设备参数 P&ID 物性数据
HAZOP分析工作流程
从P&ID中选一个节点
生成一个过程偏离
识别导致该偏离的原因 确定该偏离所能产生的后果 否
安全保护 设施是否足够?
是 是 还有过程偏离吗？ 否 Yes 还有另外的节点吗？ 否
给出能够减缓这些后果的建议
例如：无+流量= XX流量无（IEC61882引导词参考附录2）
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（2）参数
参数( Parameter）：与工艺过程有关的物理、化学特性 例如温度、压力、液位、流量、组成等。
在HAZOP分析中，参数除具体参数（如温度、压力、液 位、流量、组成等）外，还包括概念性参数。
概念性参数用于表达可能在装置出现的各种危险事件 或活动（如泄漏、维护、仪表、启动停止、压力分界 等）
调查表明：50-90%的 事故发生在开停车、 故障处理、非正常工 况、采样、更换催化 剂、不正确的维修等 过程中！
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其它（Other）
（3）引导词
引导词（Guidewords）： 一个简单的词或词组，用来限定或量化意图，并且联合参数 以便得到偏离。
例如“无”、“较多”、“较少”等等。 分析团队借助引导词与特定“参数”的相互搭配，来识别异常 的工况，即所谓“偏离”的情形。 例如，“无”是其中一个引导词，“流量”是一种参数，两者 搭配形成一种异常的偏离“没有流量”。
设备损坏的原因是同一个。也可以考虑多个原因同
时发生的情况，但仅限于后果非常严重的情景。
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原因 – 举例
例4：原因举例 蒸馏塔
CWR
偏 差
原因
后果
防范措施
建议项
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CW
液位高，泛 液 出料阀关 塔，…… 位 高 液位高，泛塔 液位指示故障 …… 进料阀开 塔温降低,泛 塔,…… 塔温降低,泛 塔,…… 窜气，下游超 压……
= 偏离
流量 （FLOW） 压力（PRESSURE）
＝ 无流量 ＝ 压力高 ＝ 两相
伴随（AS WELL AS）＋ 相（ PHASE） 早（EARLY）＋
操作（OPERATION ） ＝ 操作超前
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产生偏离 -- 参数优先和引导词优先的分析流程 可以选择“参数优先”，也可以选择 “引导词优先”，理论上两者无太大差别。
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4. 人员失误（例如）：操作失误、维修失误等。
5. 外部事件（例如）：吊车冲击、天气条件、地震、相 邻装置事故冲击、人为破坏、消极怠工等。
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原因 -- 原因分类
直接原因：直接导致事故发生的原因。 起作用的原因：是指对事故的发生起作用， 但其本身不会导致事故的发生。 根原因：根原因如果得到矫正，能防止由它 所导致的事故或类似事故再次发生。
划分节点的前提是读懂P&ID 传统的节点划分方法是： 一般按照工艺流程的自然顺序进行，从进 入的P&ID管线开始： a) 继续直到设计意图的改变，或 b) 继续直到工艺条件的改变，或 c) 继续直到下一个设备。
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节点划分示例1 -- 常规节点划分
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节点划分示例2 -- 一条线作为节点 例2 一条线作为节点 工艺流程说明 PFD PID