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保護(hù)層分析——LOPA

LOPA是一種簡單的定量風(fēng)險評價方法, 用來評估現(xiàn)有保護(hù)層是否足夠用于降低工藝風(fēng)險。在HAZOP分析得到的事故場景基礎(chǔ)上,定量地評估潛在風(fēng)險、事故的頻率和保護(hù)層的失效概率。LOPA通常采用引發(fā)事件頻率、后果嚴(yán)重度以及獨立保護(hù)層(IPL,independent protection layer)故障可能性的數(shù)量級分類來評價情景事故風(fēng)險。LOPA為判斷是否有足夠的保護(hù)措施來控制給定情景事故風(fēng)險提供了一致性基礎(chǔ)。特別是當(dāng)事故場景比較復(fù)雜、分析人員難以準(zhǔn)確評價時, 需要進(jìn)一步采取半定量的LOPA分析,并將結(jié)果返回給未完成的HAZOP分析, 實現(xiàn)HAZOP與LOPA信息的傳輸與共享。

1.獨立保護(hù)層(IPL)示意簡圖



2.IPL確定的原則


(1)獨立性:
1)獨立于IE的發(fā)生及其后果;
2)獨立于同一場景中的其它IPL。
(2)有效性:
1)能檢測到響應(yīng)的條件;
2)在有效的時間內(nèi),能及時響應(yīng);
3)在可用的時間內(nèi),有足夠的能力采取所要求的行動;
4)滿足所選擇的PFD(要求時的失效概率,Probabilityof failure on demand)的要求。
(3)安全性。應(yīng)使用管理控制或技術(shù)手段減少非故意的或未授權(quán)的變動。
(4)變更管理。設(shè)備、操作程序、原料、過程條件等任何改動應(yīng)執(zhí)行變更管理程序,以滿足變更后保護(hù)層IPL的要求。
(5)可審查性。應(yīng)有可用的信息、文檔和程序可查,以說明保護(hù)層的設(shè)計、檢查、維護(hù)、測試和運(yùn)行活動能夠使保護(hù)層達(dá)到IPL的要求。
(6)典型的保護(hù)層及說明

保護(hù)層

描述

說明

本質(zhì)安全設(shè)計

從根本上消除或減少工藝系統(tǒng)存在的危害。

企業(yè)可根據(jù)具體場景需要,確定是否將其作為IPL。

基本過程控制系統(tǒng)(BPCS)

BPCS是執(zhí)行持續(xù)監(jiān)測和控制日常生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng),通過響應(yīng)過程或操作人員的輸入信號,產(chǎn)生輸出信息,使過程以期望的方式運(yùn)行。由傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成。

BPCS可以提供三種不同類型的安全功能作為IPL:

1)連續(xù)控制行動:保持過程參數(shù)維持在規(guī)定的正常范圍以內(nèi),防止 IE發(fā)生;

2)報警行動:識別超出正常范圍的過程偏差,并向操作人員提供報警信息,促使操作人員采取行動(控制過程或停車);

3)邏輯行動:行動將導(dǎo)致停車或采取動作使過程處于安全狀態(tài)。

報警和人員相應(yīng)

報警和人員響應(yīng)是操作人員或其它工作人員對報警響應(yīng),或在系統(tǒng)常規(guī)檢查后,采取的防止不良后果的行動。

通常認(rèn)為人員響應(yīng)的可靠性較低,應(yīng)慎重考慮人員行動作為獨立保護(hù)層的有效性。

安全儀表功能(SIF)

安全儀表功能通過檢測超限(異常)條件,控制過程進(jìn)入功能安全狀態(tài)。一個安全儀表功能由傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成,具有一定的 SIL。

具體可參考GB/T21109

物理保護(hù)

提供超壓保護(hù),防止容器的災(zāi)難性破裂。

包括安全閥、爆破片等。其有效性受服役條件的影響較大。

釋放后保護(hù)措施

危險物質(zhì)釋放后,用來降低事故后果的保護(hù)設(shè)施(如防止大面積泄漏擴(kuò)散、降低受保護(hù)設(shè)備和建筑物的沖擊波破壞、防止容器或管道火災(zāi)暴露失效、防止火焰或爆轟波穿過管道系統(tǒng)等)。

一般需要對事故后果進(jìn)行定量評估。根據(jù)評估結(jié)果選擇針對性釋放后保護(hù)設(shè)施或確定保護(hù)設(shè)施的設(shè)計參數(shù)。

工廠和社區(qū)應(yīng)急響應(yīng)

在初始釋放之后被激活,其整體有效性受多種因素影響。



3.不能作為IPL的措施見下表:


防護(hù)措施

說明

培訓(xùn)和取證

在確定操作人員行動的PFD時,需要考慮這些因素,但是它們本身不是IPL。

程序

在確定操作人員行動的PFD時,需要考慮這些因素,但是它們本身不是IPL。

正常的測試和檢測

正常的測試和檢測將影響某些IPL的PFD,延長測試和檢測周期可能增加IPL的PFD。

維護(hù)

維護(hù)活動將影響某些IPL的PFD。

通信

差的通信將影響某些IPL的PFD。

標(biāo)識

標(biāo)識自身不是IPL,標(biāo)識可能不清晰、模糊、容易被忽略等。標(biāo)識可能影響某些IPL的PFD。

火災(zāi)保護(hù)

火災(zāi)保護(hù)的可用性和有效性受到所包圍的火災(zāi)/爆炸的影響。如果在特定的場景中,企業(yè)能夠證明它滿足IPL的要求,則可將其作為IPL。


4.風(fēng)險和頻率的定量計算


5.典型保護(hù)層PFD值



資料來源:

保護(hù)層分析(LOPA)方法應(yīng)用導(dǎo)則(AQ/T3054-2015);

保護(hù)層分析(LOPA)應(yīng)用指南(GB/T32857-2016);

崔英,楊劍鋒,劉文彬.基于HAZOP和LOPA半定量風(fēng)險評估方法的研究與應(yīng)用[J].安全與環(huán)境工程,2014,21(03):98-102.

林承樸.HAZOP與LOPA分析方法的結(jié)合和應(yīng)用[J].煉油技術(shù)與工程,2017,47(11):60-64.