过程安全与设备完整性管理技术

员 工— —— 最 后 的 保 护 措 施 是 员 工 适 当 的 训 练 ， 提 高 应 对紧急情况的能力。 １．３ 过程安全技术的发展
目前过程安全技术发展的热点是采用管理与技术整 合的方式来解决过程安全问题， 重在安全技术的系统化、 体系化， 形成成套的技术， 而不是单一的专项技术。
２ 设备完整性管理技术 过 程 安 全 管 理 极 其 重 要 的 一 环 是 相 关 设 备 的 设 计 、制
本栏编辑 李文波
专题介绍
过程安全与设备完整性管理技术
牟善军 姜春明 （ 中 国 石 化 集 团 安 全 工 程 研 究 院 ， 山 东 青 岛 ２６６０７１）
关键词 过程安全 设备 完整性管理
长期以来， 重大工业事故的不断发生促进了过程安全 技 术 的 发 展 与 应 用 。 如 １９７４ 年 英 国 的 ＦＬＩＸＢＯＲＯＵＧＨ 环 己 烷 氧 化 过 程 的 爆 炸 、１９８４ 年 墨 西 哥 ＬＰＧ 爆 炸 、１９８４ 年 印 度 ＢＨＯＰＡＬ ＭＩＣ 泄 漏 事 故 、１９８８ 年 ＳＨＥＬＬ ＮＯＲＣＯ 炼 油 厂 爆 炸 以 及 ２００５ 年 ＢＰ 德 克 萨 斯 州 炼 油 厂 火 灾 爆 炸 事 故。这些事故的发生， 一方面引起了欧美等国家政府部门 的高度重视， 相继颁布有关的法规用于预防和遏制重大事 故 的 发 生 ， 如 美 国 职 业 安 全 卫 生 局 （ ＯＳＨＡ ２９ ＣＦＲ １９１０．１１９） 针 对 危 险 性 化 学 物 质 运 作 所 颁 布 的 过 程 安 全 管 理 法 规（ ＰＳＭ， Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓａｆｅｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ） 。另 一 方 面 表 明 了 单纯应用工程技术， 无法有效杜绝意外事故的发生， 必须 依靠完整的管理制度配合， 以弥补安全技术应用之不足。
实施基于风险的设备完整性管理可优化企业的设备 资 产 资 源 ， 提 高 设 备 的 安 全 性 、可 用 性 和 经 济 性 ， 延 长 装 置 的运转周期， 使企业在确保安全生产的前提下， 提高成本 效益， 增强企业的市场竞争力。 ２．５ 保 护 层 分 析 技 术（ ＬＯＰＡ）
ＬＯＰＡ（ Ｌａｙｅｒ Ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ） 技 术 是 一 种 半 定 量 风 险分析方法， 用于分析在用的保护层是否能够有效地减轻 过程危险。它是利用已有的过程危险分析技术， 去评估潜 在危险发生的概率和保护层失效的可能性的一种方法。 ＬＯＰＡ 是 一 种 确 保 过 程 风 险 被 有 效 缓 解 到 一 种 可 接 受 的 水 平 的 工 具 ， 能 够 快 速 有 效 地 识 别 出 独 立 保 护 层（ ＩＰＬ） ， 降 低 特 定 危 险 事 件 发 生 的 概 率 和 后 果 的 严 重 度 。ＬＯＰＡ 提 供 专 用标准和限制性措施来评估独立保护层， 消除定性评估方 法中主观性， 同时降低定量风险评估的费用。
商业秘密。 美 国 石 油 协 会（ ＡＰＩ） 针 对 ＯＳＨＡ 的 ＰＳＭ 法 规 制 定 了
相 应 的 标 准 ＡＰＩ ＲＰ ７５０ 过 程 危 险 管 理 （ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｈａｚａｒｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ） ， 这 一 工 业 标 准 的 颁 布 将 ＰＳＭ 的 理 念 推 向 了 整 个 石 油 及 石 油 化 工 界 。 在 ＡＰＩ ＲＰ７５０ 中 其 全 部 １４ 个 要 素 与 ＰＳＭ 完 全 对 应 。
过程安全管理是利用管理的原则和系统的方法， 来辨 识 、掌 握 和 控 制 化 工 过 程 的 危 害 ， 确 保 设 备 和 人 员 的 安 全 。 从过去的事故案例看， 单一的管理或技术途径无法有效地 避免安全事故的发生。对一个复杂的石化过程而言， 涉及 到 化 学 品 安 全 、工 艺 安 全 、设 备 安 全 和 作 业 环 境 安 全 多 个 方面， 要防止因单一的失误演变成重大灾难事故， 就必须 从 过 程 控 制 、人 员 操 控 、安 全 设 施 、应 急 响 应 等 多 方 面 构 筑 安 全 防 护 体 系— ——即 建 立 完 备 的“ 保 护 层 ”（ Ｌａｙｅｒｓ Ｏｆ Ｐｒｏ－ ｔｅｃｔｉｏｎ） 。
美 国 化 学 工 程 师 协 会（ ＡＩＣｈＥ） 过 程 安 全 中 心（ ＣＣＰＳ） 在 总 结 了 ＰＳＭ 实 施 经 验 的 基 础 上 ， 出 版 了《 化 工 过 程 安 全 管 理 指 南》， 使 ＰＳＭ 的 管 理 理 念 能 更 好 地 应 用 到 全 世 界 的 化 工 与 石 化 工 业 生 产 过 程 中“。 指 南 ”针 对 过 程 设 计 、建 造 、 试 车 、操 作 、维 修 、变 更 及 停 车 ７ 个 不 同 阶 段 制 定 了 １２ 类 管 理 制 度 ， 包 括 ６８ 项 要 素 。 １．２ 过程安全的新思路
作者简介： 牟善军， 博士， 教授级高级工程师， 中国石化 集团安全工程研究院副院长， 总工程师， 长期从事石化 过程安全技术研究和开发工作。
２ 安 全 、健 康 和 环 境
牟善军， 等．过程安全与设备完整性管理技术
专题介绍 ＨＳ Ｅ
设 施— —— 硬 件 上 的 安 全 考 虑 应 包 括 ： 安 全 控 制 系 统 、 安 全 泄 放 系 统 、安 全 隔 离 系 统 、备 用 电 力 供 应 等 。
造 、安 装 及 保 养 ， 不 符 合 规 格 或 规 范 的 设 备 是 造 成 化 学 灾 害 及 安 全 事 故 的 主 要 原 因 之 一 。设 备 完 整 性 管 理 技 术 对 应 于 ＰＳＭ 中 的 第 ８ 条 款 ， 是 从 设 备 上 保 障 过 程 安 全 。设 备 完 整性管理技术是指采取技术改进措施和规范设备管理相 结合的方式， 来保证整个装置中关键设备运行状态的完好 性 。其 特 点 为： ①设 备 完 整 性 具 有 整 体 性 ， 是 指 一 套 装 置 或 系 统 的 所 有 设 备 的 完 整 性 。②单 个 设 备 的 完 整 性 要 求 与 设 备 的 装 置 或 系 统 内 的 重 要 程 度 有 关 。即 运 用 风 险 分 析 技 术 对系统中的设备按风险大小排序， 对高风险的设备需要加 以 特 别 的 照 顾 。③设 备 完 整 性 是 全 过 程 的 ， 从 设 计 、制 造 、 安 装 、使 用 、维 护 ， 直 至 报 废 。④设 备 资 产 完 整 性 管 理 是 采 取技术改进和加强管理相结合的方式来保证整个装置中 设备运行状态的良好性， 其核心是在保证安全的前提下， 以整合的观点处理设备的作业， 并保证每一作业的落实与 品质保证。⑤设备的完整性状态是动态的， 设备完整性需 要持续改进。 ２．１ 设备完整性管理体系
美 国 职 业 安 全 卫 生 局 ＯＳＨＡ 的 过 程 安 全 管 理 法 规 ， 因 考 虑 周 详 、立 法 严 谨 ， 目 前 为 止 是 化 工 过 程 安 全 最 具 体 可 行的做法。过程安全管理的理念， 与早期工业安全的做法 最 大 的 差 异 在 于 技 术 、过 程 与 人 员 的 整 合 ， 过 程 安 全 管 理 是 利 用 管 理 体 系 或 制 度 的 有 效 运 作 ， 以 提 升 操 作 、设 计 与 设 备 的 可 靠 度 ， 避 免 化 学 灾 害 事 故 的 发 生 。该 法 规 包 括 １４ 个要素： 员工参与； 过程安全信息； 过程危害分析； 操作程 序； 培训； 承包商管理； 开车前安全审查； 设备完整性； 动火 作业许可； 变更管理； 事故调查； 紧急响应计划； 安全审核；
１ 过程安全管理与技术 过 程 安 全（ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓａｆｅｔｙ） 是 指 可 避 免 任 何 处 理 、使 用 、
制造及储存危险性化学物质工艺过程所产生重大意外事 故 的 操 作 方 式 ， 须 考 虑 技 术 、物 料 、人 员 与 设 备 等 动 态 因 素， 其核心是一个化工过程得以安全操作和维护， 并长期 维持其安全性。 １．１ 国外的立法与标准
２００６ 年 第 ６ 卷 第 ８ 期 ３
ＨＳ Ｅ 专题介绍
３ 壳 牌（ Ｓ ＨＥＬＬ） 的 设 备 完 整 性 管 理 技 术 ＳＨＥＬＬ 在 过 程 安 全 管 理 、设 备 完 整 性 管 理 、风 险 分 析
和检测等技术方面已形成了自己的管理体系和专有技术， 并 通 过 长 期 的 应 用 为 业 界 所 认 同 。在 设 备 管 理 上 采 用 基 于 风 险 的 设 备 完 整 性 管 理 技 术 包 括 管 理 体 系 、风 险 分 析 技 术 和检测技术 ３ 个方面： ３．１ 设备完整性管理体系
略 ， 即 基 于 时 间 的 、基 于 条 件 的 、正 常 运 行 情 况 或 故 障 情 况
下的维护。这些策略与公司和工厂的设备可用性及安全 目标有关。其核心是利用风险分析技术识别设备失效的 机 理 、分 析 失 效 的 可 能 性 与 后 果， 确 定 其 风 险 的 大 小 ； 根 据 风险排序制定有针对性的检维修策略， 并考虑将检维修资 源从低风险设备向高风险设备转移； 以上各环节的实施与 维持用体系化的管理加以保证。
因此， 设备完整性管理的实施包括管理和技术两个层 面， 即在管理上建立设备完整性管理体系； 在技术上以风 险 分 析 技 术 作 支 撑 ， 包 括 针 对 静 设 备 、管 线 的 ＲＢＩ 技 术 ， 针 对 动 设 备 的 ＲＣＭ 技 术 和 针 对 安 全 仪 表 系 统 的 ＳＩＬ 技 术 等。 ２．２ 基 于 风 险 的 检 验 技 术（ ＲＢＩ）
设备完整性管理是以风险为导向的管理系统， 以降低 设备系统的风险为目标， 在设备完整性管理体系的构架 下， 通过基于风险技术的应用而达到目的， 见图 １ 。
ＲＢＩ ＲＣＭ ＳＩＬ
目标与策略计划与准备 分析与筛选 基于来自险的检测与维护 结果评价与排序
执行 审核
改进
图 １ 设备完整性管理体系 设备完整性管理包括基于风险的检验计划和维护策
ＲＢＩ（ Ｒｉｓｋ－ Ｂａｓｅｄ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ） 技 术 可 用 于 所 有 承 压 设 备 的检验， 这些设备的完整性受到某些现有损伤机理的影响 而 逐 渐 恶 化 。ＲＢＩ 分 析 所 有 可 能 导 致 静 设 备 及 管 线 无 法 承压的损伤机理及失效后果， 例如均匀腐蚀或局部腐蚀 等 。 目 前 工 业 标 准 有 美 国 石 油 学 会（ＡＰＩ）制 定 的 用 于 炼 油 厂 和 石 油 化 工 厂 的 基 于 风 险 的 检 验（ＲＢＩ ）方 法 － － － － ＡＰＩ ＲＰ ５８０ 及 ＡＰＩ ５８１。 ２．３ 以 可 靠 性 为 中 心 的 维 修 技 术（ ＲＣＭ）