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1、HAZOP分析及分析及SIS系统简介系统简介主讲人：翁红星主讲人：翁红星联系电话：联系电话：13771758123邮箱：邮箱：讲解框架图讲解框架图相关法律规范依据相关法律规范依据HAZOP+LOPA分析分析SIL等级确定等级确定SIS的工程设计的工程设计选择厂家、选择厂家、SIS系统系统采购、安装、调试、采购、安装、调试、运行运行厂家完成，经过厂家完成，经过TUV认证认证过过2年，或工艺发生重大变化时应重新启动上述程序年，或工艺发生重大变化时应重新启动上述程序工艺条件的输入工艺条件的输入一、相关法律规范依据一、相关法律规范依据1、危险化学品重大危险源监督管理暂行规定（国家安全监管总局令第40号
2、）2、国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见（安监总管三201388号）3、危险化学品建设项目安全监督管理办法（国家安全生产监督管理总局令第45号）4、国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见（安监总管三2014116号）5、国家安全监管总局办公厅关于具有爆炸危险性危险化学品建设项目界定标准的复函（安监总厅三函2014 5号）6、危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法（国家安全生产监督管理总局令第41号）7、国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见（安委办200826号）8、关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理的通知（苏安监2013
3、369号）9、危险化学品重大危险源 罐区现场安全监控装备设置规范（AQ 3036-2010）10、石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则（SHB-Z06-1999）11、石油化工储运系统罐区设计规范（SH/T 3007-2007）12、易燃易爆罐区安全监控预警系统验收技术要求（GB 17681-1999）二二、危险与可操作性分析、危险与可操作性分析（HAZOP）第一部分 相关案例第二部分 概述第三部分 基本概念和术语第四部分 分析工作程序第一部分第一部分相关案例相关案例化工厂爆炸事故案例一化工厂爆炸事故案例一南通市如皋双马化工有限公司南通市如皋双马化工有限公司“4.16”爆炸事故爆炸事故201
4、4年4月16日10时左右，江苏省南通市如皋市东陈镇双马化工有限公司硬脂酸造粒塔正常生产过程中，维修工人在造粒塔底锥形料仓外加装气体振荡器及补焊雾化水管支撑架时，发生硬脂酸粉尘爆炸事故，造成8人死亡，9人受伤。4月16日上午10时左右，处于正常喷雾造粒生产过程中，维修工人在给造粒塔底部锥形料仓加装敲击锤（动火作业）时，造粒塔内发生粉尘爆炸。爆炸后引发大火，造成造粒塔下的钢构支架强度失效，造粒塔架倒塌。化工厂爆炸事故案例二化工厂爆炸事故案例二昆山中荣金属公司昆山中荣金属公司“82”特别重大爆炸事特别重大爆炸事故故2014年8月2日7时，抛光二车间员工上班。7时10分，除尘风机开启，员工开始作业。7
5、时34分，1号除尘器发生爆炸。爆炸冲击波沿除尘管道向车间传播,扬起的除尘系统内和车间集聚的铝粉尘发生系列爆炸。当场造成47人死亡、当天经送医院抢救无效死亡28人，185人受伤，事故车间和车间内的生产设备被损毁。化工厂爆炸事故案例化工厂爆炸事故案例三三昆山千灯金龙试剂有限公司爆炸昆山千灯金龙试剂有限公司爆炸2015年3月14日下午4点左右，苏州昆山千灯金龙试剂有限公司车间内废料与甲苯起火，并发生爆炸，火势异常迅猛，大火产生的浓烟足足有十几米高。据悉，大火燃烧了2个多小时，直到当天下午6点左右才被扑灭，所幸未造成人员伤亡。第二部分第二部分HAZOP分析概述分析概述一、名称 HAZOP Hazard
6、 and Operability Study 危险（性）与可操作性研究 Hazard and Operability Analysis 危险（性）与可操作性分析二、方法由来HAZOP分析方法是英国帝国化学工业公司（ICI）为解决除草剂制造过程中的危害于1960年代发展起来的一套以引导词（Guide Words）为主体的危害分析方法，用来检查设计的安全以及危害的因果来源。三、特点1、头脑风暴、头脑风暴 相关的多种专业具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自一人单独工作更具有创造性与系统性，能识别更多的问题.通过审查会议的方法实现集体智。2、引导词激发创新思维、引导词激发创新思维 借
7、助引导词与相关参数的的结合，分析团队可以系统地识别各种异常工况，综合分析各种事故剧情。3、系统全面地剖析事故剧情、系统全面地剖析事故剧情 遍历过程所有部分（部件），用尽用尽所有可行的引导词；从偏离双向推理识别分析危险。选择一条管线选择一条管线选择偏离（流量小）选择偏离（流量小）流量小可能吗？流量小可能吗？有危险吗？或者妨碍了有危险吗？或者妨碍了有效操作吗？有效操作吗？否否否否还有新的偏离吗还有新的偏离吗是是否否考虑其他流量小的原因考虑其他流量小的原因操作工是否知道这种流操作工是否知道这种流量小的情况？量小的情况？是是是是有何防止偏离和减缓后有何防止偏离和减缓后果的措施？果的措施？是是否否过程的
8、什么变化过程的什么变化应告诉他们应告诉他们措施成本合理吗？措施成本合理吗？确定安全措施确定安全措施否否考虑其考虑其他措施他措施是是跟踪措施的落实跟踪措施的落实HAZOP方方法法分分析析图图四、适用范围它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺它通过系统分析新设计或已有工厂的生产工艺流程和工艺功能，来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障功能，来评价设备、装置的个别部位因误操作或机械故障而引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。而引起的潜在危险，并评价其对整个工厂的影响。其适用范围非常广泛，它不受工艺过程类别的限制，如它可以被用到化工、油气、石化、制药、核电和冶金等领域；也不受项目
9、或工艺单元规模的限制，大小工艺装置均适用。五、必要性 历史教训使人们深刻地认识到：必须在事故发生之前识别出潜在危险！如果能够预先识别出问题所在，就能防止事故的发生！HAZOP是预先识别危险的有效方法。是预先识别危险的有效方法。在世界范围内，HAZOP分析已经被化工分析已经被化工和工程建设公司视为确保设计和运行完整性和工程建设公司视为确保设计和运行完整性的标准设计惯例。很多国家要求将的标准设计惯例。很多国家要求将HAZOP分析作为预防重大事故计划的一个重要部分。分析作为预防重大事故计划的一个重要部分。第三部分第三部分HAZOP分析基本概念和术语分析基本概念和术语一、常用HAZOP分析术语二、HA
10、ZOP分析引导词及其意义 引导词 含义无 （NO 或者NOT）正常状态的完全否定过多（MORE）定量增加过少（LESS）定量减少伴随（AS WELL AS）定性修改/增加（物料被污染）部分（PART OF）定性修改/减少相反（REVERSE）正常状态的逻辑取反异常（OTHER THAN）完全替代（走错料）早 （EARLY）相对于时钟时间晚 （LATE）相对于时钟时间先 （BEFORE）相对于顺序或序列后 （AFTER）相对于顺序或序列三、产生偏离 化工HAZOP偏离句法（组合法得到合理偏离）:引导词+参数 =偏离例如：无(NO)流量(FLOW)无流量 过多(MORE)压力(PRESSURE)压
11、力高 伴随(AS WELL AS)相(PHASE)两相 早(EARLY)操作(OPERATION)操作超前四、分析使用的偏离（常用）无过多过少伴随部分相反异常导致流量压力温度组分液位 腐蚀泄漏仪表维护采样无过多过少伴随部分相反异常导致压力分界位置布置启动停止振动静电噪音公用工程失效以往事故其它五、HAZOP分析管理流程发起阶段准备阶段会议阶段报告编制与分发建议项跟踪落实 工作范围 报告的编制要求 各参与方的职责 组建分析团队 所需时间估计 工作日程安排 准备图纸文件 会议召集/行政准备（会议室等）团队会议 危害识别及建议 记录会议内容 报告起草 报告审阅 报告分发 行动计划 跟踪完成建议项 说
12、明完成情况的记录安全防护策略的洋葱模型安全防护策略的洋葱模型第四部分第四部分HAZOP分析工作程序分析工作程序HAZOP分析步骤图分析步骤图一、确定HAZOP分析范围与目的1.确定分析范围：从哪里到哪里，包含哪些内容，需要与业主共同确定；2.确定分析目标：对工艺装置进行安全分析，识别工艺危险，检查安全措施的充分性；二、组建分析团队HAZOP分析工作是由专业团队完成基于具有不同知识背景的，不同专业的人员在一起工作会比独自一人单独工作更具有创造性，能识别更多的问题的共识。该团队对设计方案/操作步骤具有修改权 小组的成员应该包括分析对象的技术负责人和业内专家，他们了解分析对象，熟知相关领域的行业动态
13、、技术发展水平与相关标准要求。三、分析团队的组建方式第三方主导模式：主办方发起HAZOP分析工作，并将该工作委托给第三方完成。第三方提供HAZOP分析主席和记录人员，个别情况可提供相关专家参与。自主完成模式：某些有实力的公司，具有强大的人力资源，能提供自己的技术人员作为HAZOP分析主席。第一责任人都应该是业主。第一责任人都应该是业主。四、分析团队的成员主席（主持人/组长/建议用外部人员）记录秘书（建议培训人员）工艺工程师及工艺控制工程师仪表工程师设备/机械工程师安全工程师生产操作/维修代表（一般来自业主）专利商（根据需要）供货商等（根据需要）五、收集技术资料1、项目或工艺装置的设计基础2、工
14、艺流程描述3、管道和仪表流程图4、以前的危险源辨识或安全分析报告5、物料和热量平衡6、联锁逻辑图或因果关系表7、全厂总图8、设备布置图9、物质安全数据表（MSDS）10、设备数据表11、安全阀泄放工况和数据表12、工艺特点13、管道材料等级规定14、管道规格表15、操作规程和维护要求16、紧急停车方案17、控制方案和安全仪表系统说明18、设备规格书19、评价机构及政府部门的安全要求20、类似工艺的有关工艺安全方面的事故报告五、收集技术资料六、HAZOP分析计划、分析时间进度确定开始时间和结束时间。对于设计阶段的HAZOP分析，涉及到多个相关方，计划性尤为重要。七、报告的编制与发布1、封面，包括
15、编制人、编制日期、版次等2、目录3、正文，至少包括以下内容：项目概述 工艺描述 HAZOP分析程序 HAZOP分析团队人员信息 分析范围、分析目标和阶段划分 风险可接受标准 总体性建议 建议措施说明4、附件，至少包括以下内容：带有节点划分的PID图 建议措施汇总表 技术资料清单 分析报表七、报告的编制与发布八、建议措施的跟踪与落实九、建议措施关闭完成HAZOP分析报告。三章节三章节 保护层分析（保护层分析（LOPA）保护层分析（保护层分析（LOPA）第一部分 概述第二部分 基本概念和术语第三部分 分析工作程序第四部分 LOPA其他相关资料第一部分第一部分概概 述述安全保护层安全保护层保护层分析
16、（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。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。本质安全本质安全1977年12月14日，英国帝国化学（ICI）石化部的资深安全顾问Trevor Kletz在英国化学工业协会50周年年会上发表了一篇题为“如果没有，就不会泄漏”的演说，第一次清晰地提出了一种新颖的事故预防概念，即“本质安全”。基本过程控制系统（基本过程控制系统（BPCS）基本过程控制系统（BPCS）包括正常的手动控制，是过程正常运行期间的第一层保护。BPCS的设计是为了使过程处在安全工
17、作区域。关键报警，操作人员人工干预关键报警，操作人员人工干预这些系统是过程正常运行期间的第二层保护，并且这些系统应该被BPCS激活。安全仪表系统安全仪表系统一个安全仪表功能由传感器、逻辑解算器和执行元件组成，具有一定的安全完整水平。安全仪表功能通过检测超限（异常）条件，控制过程进入功能安全状态。安全仪表功能SIF在功能上独立于BPCS。物理保护（安全阀、爆破片等）物理保护（安全阀、爆破片等）它们能够提供较高程度的超压保护。但是，如果切断阀安装在泄压阀下面或者检测和维护工作质量较差，则这类设备的有效性可能受到服役时污垢或腐蚀的影响。物理保护（围堰）物理保护（围堰）释放后保护（防火堤、防爆墙、自动
18、喷水系统、气体检测等）。社区应急响应社区应急响应LOPA分析分析LOPA分析分析注：箭头宽度代表后果频率大小，长度代表后果注：箭头宽度代表后果频率大小，长度代表后果严重性；严重性；IPL独立保护层；独立保护层；PFD要求时失效概率。要求时失效概率。LOPA分析的优点分析的优点1、对装置保护措施的一次系统梳理，为每个独立保护层提供了更清楚的功能要求；2、可以辨识出一些需要额外保护措施的场景；3、以关注于事故场景的分析方法，分析更具针对性，更易理解；4、LOPA可容易地确定过程风险是否能被接受。如果过程需要安全仪表功能，LOPA可以确定所需的安全仪表完整性水平；5、LOPA的分析结果可以帮助组织决
19、定操作、维护以及相关培训的重点放在哪些防护措施上；6、LOPA可用于识别那些保证过程风险在企业风险容忍标准内的关键设备；7、LOPA可用于识别操作人员的关键安全行为和关键安全响应。LOPA分析的优点分析的优点第二部分第二部分基本概念和术语基本概念和术语第三部分第三部分分析工作程序分析工作程序LOPA执行步骤执行步骤HAZOP分析和分析和LOPA之间之间的相互联系的相互联系第第四四部分部分LOPA的其他相关资料的其他相关资料LOPA的初始事件的初始事件LOPA的独立保护层（的独立保护层（IPLs）主动的独立保护层主动的独立保护层被动的独立保护层被动的独立保护层人员行动的独立保护层人员行动的独立保
20、护层通常不通常不作为作为IPLs的防护措施总结表的防护措施总结表四、安全仪表系统（四、安全仪表系统（SIS）第一部分 PLC、DCS、SIS概述第二部分 基本概念、术语及相关标准认证机构第三部分 安全完整性等级（SIL）第一部分第一部分PLC、DCS、SIS概述概述PLC系统系统PLC（programmablelogiccontroller），通常），通常作为成套设备的控制方案，比如说真空、废水、作为成套设备的控制方案，比如说真空、废水、集装、集装、压缩机等等自成一个体系的系统。他们压缩机等等自成一个体系的系统。他们的特点往往是不要求很多的模拟量控制，对数的特点往往是不要求很多的模拟量控制，对
21、数字量控字量控制极为有效、方便、可靠、经济。通常制极为有效、方便、可靠、经济。通常做为做为DCS的子站点，便于监视。的子站点，便于监视。DCS系统系统DCS（distributedcontrolsystem）目前为止，目前为止，其最大的特点依然是其最大的特点依然是PID控制，借助其强大的控制，借助其强大的通通讯功能，是整合工厂所有自动化设备的系统，讯功能，是整合工厂所有自动化设备的系统，DCS用于生产过程的连续测量、常规控制、操用于生产过程的连续测量、常规控制、操作控制管理，保证生产装置的平稳运行。作控制管理，保证生产装置的平稳运行。SIS系统系统SIS用于监视生产装置的运行状况，对出现异常用
22、于监视生产装置的运行状况，对出现异常工况迅速进行处理，使危害降到最低，使人员工况迅速进行处理，使危害降到最低，使人员和生产装置处于安全状态。和生产装置处于安全状态。DCS为动态系统，它始终对过程变量连续进行检测、为动态系统，它始终对过程变量连续进行检测、运算和控制，对生产过程进行动态控制，确保产品的运算和控制，对生产过程进行动态控制，确保产品的质量和产量；质量和产量；SIS为静态系统，正常工况时，它始终监为静态系统，正常工况时，它始终监视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响，非正常工况下时，它将按照预先的设计进行生影响，非正常工况下时
23、，它将按照预先的设计进行逻辑运算，实现生产装置安全联锁或停车。逻辑运算，实现生产装置安全联锁或停车。SIS比比DCS在可靠性、可用性上要求更严格。在可靠性、可用性上要求更严格。SIS系统系统定义：用于执行一个或多个安全仪表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。其主要由传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终原件（如电磁阀、电动门等）的组合组成。SIS系统系统SIF是被定义为：由SIS执行的、具有特定安全完整性等级（Safety Integrity Level,SIL）的安全功能，用于应对特定的危险事件，达到或保持过程的安全状态。SIF物
24、理结构上与SIS一样，也是由传感器、逻辑解算器及最终元件构成。SIF是过程危险和风险分析中辨识出来的，并根据必要的风险降低要求，确定其SIL要求。SIF是SIL评估的基础。SIS系统系统SIS的设计原则的设计原则1、可靠性原则2、可用性原则3、独立性原则4、标准认证原则第二部分第二部分基本概念、术语及相关标准认证机构相关专业术语相关专业术语SIS相关标准及认证机构相关标准及认证机构SIS相关标准及认证机构相关标准及认证机构国内石化行业中应用的国内石化行业中应用的SIS产品中，经过产品中，经过TUV（德（德国技术监督协会）认证的主要有：国技术监督协会）认证的主要有：Tricon、Triden安全
25、等级为安全等级为AK6（SIL3）FSC（Failsafecontrol）安全等级为）安全等级为AK6（SIL3）HIMAPES各种型号的各种型号的PES（可编程电子系统）（可编程电子系统）都具有都具有TUVAK16级认证（级认证（SIL1SIL3）ProsafeRS横河电机安全仪表系统与横河电机安全仪表系统与DCS的无的无缝集成，非冗余取量即可实现缝集成，非冗余取量即可实现SIL3QUADLOG其其1oo2D结构安全等级达结构安全等级达AK6（SIL3）SIMATICS7400F/FH安全等级为安全等级为AK1AK6（SIL1SIL3）第三部分第三部分安全完整性等级（SIL）安全完整性等级（
26、安全完整性等级（SIL）SIS是类似一个或多个SIF（安全仪表回路）的集合，其等级由各SIF的SIL等级确定。SIL的确定方法的确定方法IEC61508推荐了三种方法：一种定量法、两种定性方法（风险图法和危害事件严重性矩阵法）。IEC61511推荐了五种方法：一种结合事故树和保护层的半定量方法、两种定性法（安全矩阵法、风险图法）、一种半定性方法（校正的风险图法）和一种定量方法（保护层分析法）。SIL的确定方法的确定方法SIL的确定方法的确定方法风险图风险图SIL等级等级SIL 1：测量仪表、最终元件可与基本过程控制系统共用，可采用单一仪表；逻辑单元宜与过程控制系统分开，可采用冗余；（单个传感器
27、、单个逻辑控制器、单个执行元件，容错容冗）SIL 2：测量仪表、最终元件宜与基本过程控制系统分开，宜采用冗余；逻辑单元应与过程控制系统分开，宜采用冗余；（多个传感器、多个逻辑控制器、多个执行元件，容错）SIL等级等级SIL 3：测量仪表、最终元件应与基本过程控制系统分开，应冗余；逻辑单元应与过程；控制系统分开，应冗余；（多个传感器、多个逻辑控制器、多个执行元件）SIL等级等级SIL等级等级危险事件危险事件危险事件可能性危害程度量化危害程度量化SIS总结总结一个具体工艺，配备SIS之前，要提前对工艺过程进行风险评估，然后辨识出与此分析相对应的安全仪表功能（SIF），再根据风险出现的频率和其产生的严重后果，找到一个与此SIF相应的SIL值，确定了SIF和SIL之后，再配备与之相适应的SIS，下一步工作由设计院与SIS系供应商完成；注意：注意：SIS级别越高，级别越高，PFD越小，即发生事故越小，即发生事故的可能越小，但它不能的可能越小，但它不能改变事故造成的后果。改变事故造成的后果。谢谢！谢谢！谢谢！谢谢！