保护层分析(LOPA)方法简介-精选文档

□其主要目的是确定是否有足够的保护 层使风险满足企业的风险标准
□基于事故场景的一种半定量分析方法
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1 什么是LOPA
发展历程
20世纪80年代末：美国化学品制造商协会出版了《责任关怀 ——过程安全管理实施准则》，书中建议将“足够的保护层 ”作为有效的过程安全管理系统的一个组成部分。 1993 年：美国 CCPS 《化工过程安全自动化指南》，书中建 议将LOPA作为确定安全仪表功能完整性水平的方法之一。 2019 年： CCPS 发布了《保护层分析 —— 简化的过程风险评 估》，书中详细地讨论了LOPA的基本规则和应用。
序 偏差 号
原因
后果
保护措施
后果严重性
1、反应器温度高报警 和人员响应； 冷却水泵故 2、反应器温度高联锁 障停 ； 冷却 反应器超温 3、启动备用泵 1 水无 超压，可能 流量 发生爆炸 1 、 反 应 器 温 度 高 报 警 和人员响应； 冷却水阀故 2、反应器温度高联锁 障关 ； 3、冷却水阀旁路调节
1）操作失误 2）维护失误 3）关键响应错误 4）作业程序错误 5）其他行为失误
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2 LOPA步骤 独立保护层能够 有效阻止后果的 发生。化工企业 保护层作为 IPL时 ，应满足：
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2 LOPA步骤
化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： a）独立性
——应独立于初始事件；
——应独立于同一场景中的其它独立保护层。
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2 LOPA步骤
类别 外部事件 设备故障 1）控制系统故障 a）软件失效 b）元件失效 c）控制支持系统失效 2）机械系统故障 a）磨损 b）腐蚀 c）振动 d）缺陷 e）超设计限制使用 3）公用工程故障 4）其他故障 人员失误
1 ）地震、海啸、龙 卷风、飓风、洪水 、泥石流、滑坡和 雷击等自然灾害 2）空难 分类 3 ）临近工厂的重大 事故 4）破坏或恐怖活动 5）外部火灾 6）其他外部事件
保护层分析（LOPA） 方法简介
万古军
中国石化安全工程研究院 高级工程师
主要内容
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什么是LOPA
LOPA步骤
LOPA其他要求
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LOPA实例
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1 什么是LOPA
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1 什么是LOPA
IPL1 IPL2 IPL3
注：
箭头宽度代表
频率 严重性
PFD3 PFD2
fi
C
后果频率大小， IPL—独立保护层
等级
等级1
等级2
等级3
等级4
等级5
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2 LOPA步骤
后果严重性等级评估——定量计算
后果等级 严重威胁人的生 命 热辐射 爆炸 毒性 8kW/m2 20kPa LC 5% 威胁人的生命 5kW/m2 14kPa LC 1% 不可逆伤害 3kW/m2 5kPa 不可逆
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间接影响
2kPa
2 LOPA步骤
后果严重性等级评估——泄漏量
泄漏量 1～5kg 5～50kg 3 2 4 3 50～ 500kg 5 4 500kg～ 5t 5 5 5～50t 5 5 >50t 5 5
2 1 1
2 2 1
3 3 1
4 3 2
5 4 2
5 5 3
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易燃，温度<B.P
可燃液体
2 LOPA步骤
后果严重性等级评估——财产损失
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2 LOPA步骤
IPL
IPL
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2 LOPA步骤
化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： b）有效性 ——应能检测到响应的条件； ——在有效的时间内，应能及时响应；
——在可用的时间内，应有足够的能力采取所要求的行动。
——应满足所选择的PFD的要求。
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2 LOPA步骤
化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求：
2019年：国际电工委员会（IEC ）发布了IEC61511 ：过程工 业领域安全仪表系统的功能安全，将 LOPA 技术作为确定安 全仪表系统完整性水平的推荐方法之一。
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主要内容
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2 3
什么是LOPA
LOPA步骤
LOPA其他要求
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LOPA实例
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2 LOPA步骤
• a）场景识别与筛选 • b）初始事件（IE）确认 • c）独立保护层（IPL）评估
后果造成的直接经济损失（元）
后果
50万元以 100万元以 500万元以 1000万元 不足50万元 上、100万 上、500万 上、1000 以上 元以下 元以下 万元以下 1 2 3 4 5
等级
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2 LOPA步骤
后果严重性等级评估——人员伤害
人员伤害
后果
1~2人死亡 3人以上 急救处理；医 3 人以上轻伤 工作受限 疗处理，但不 或丧失劳 死亡；10 ；1~2人轻 ，1~2人重伤 需住院；短时 动能力； 人以上重 伤 ； 3~9人重伤 间身体不适。 伤
• d）场景频率计算 HAZOP 事故分 分析 • e）风险评估与决策 析
变更分 • f）后续跟踪与审查 析
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2 LOPA步骤
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2 LOPA步骤
后果严重性
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2 LOPA步骤
泄漏物质 剧毒，温度>B.P
剧毒，温度 <B.P 或高毒性，温度 >B.P 高毒性，温度 <B.P 或易燃，温 度>B.P
c）安全性。应使用管理控制或技术手段减少非故意的或 未授权的变动。 d）变更管理。设备、操作程序、过程条件等任何改动应 执行变更管理程序，以满足变更后保护层的IPL要求。
e）可审查性。应有相应的信息资料，以说明保护层的设
计、检查、维护、测试和运行活动能够使保护层达到IPL 的要求。
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2 LOPA步骤
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化工企业典型的保护层及作为IPL的要求
a）本质安全设计
——当本质安全设计可消除某些场景时，不应作为IPL； ——当考虑本质安全设计在运行和维护过程中的失效时， 在某些场景中，可将其作为一种IPL。
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2 LOPA步骤
化工企业典型的保护层及作为IPL的要求
b） BPCS 是执行持续监测和控制日常生产过程的控制系统，通过响 应过程或操作人员的输入信号，产生输出信息，使过程以 期望的方式运行。由传感器、逻辑控制器和最终执行元件 组成。
fi
I
PFD1
成功 成功
成功
后果频率 安全结果 安全结果 安全结果
长度代表后果严重性
PFD—要求时失效概率
初始事件频率

C I I f f PFD f PFD PFD PFD i i ij i i 1 i 2 ij j 1
J
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1 什么是LOPA
□保护层分析（LOPA）是在定性危害分 析的基础上，进一步评估保护层的有效 性，并进行风险决策的系统方法