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基础知识:常用安全评价方法

来源:网友上传  2012-4-25 22:48:54   【一起学:终身教育引导者
 1 安全检查方法(Safety Review,SR)

  安全检查方法可以说是第一个安全评价方法,它有时也称为工艺安全审查或“设计审查”及“损失预防审查”。它可以用于建设项目的任何阶段。对现有装置(在役装置)进行评价时,传统的安全检查主要包括巡视检查、正规日常检查或安全检查。(例如,如果工艺尚处于设计阶段,设计项目小组可以对一套图纸进行审查。)

  安全检查方法的目的是辨识可能导致事故、引起伤害、重要财产损失或对公共环境产生重大影响的装置条件或操作规程。一般安全检查人员主要包括与装置有关的人员,即操作人员、维修人员、工程师、管理人员、安全员等等,具体视工厂的组织情况而定。

  安全检查目的是为了提高整个装置的安全操作度,而不是干扰正常操作或对发现的问题进行处罚。完成了安全检查后,评价人员对亟待改进的地方应提出具体的措施、建议。

  2 安全检查表方法(Safety Checklist Analysis,SCA)

  为了查找工程、系统中各种设备设施、物料、工件、操作、管理和组织措施中的危险、有害因素,事先把检查对象加以分解,将大系统分割成若干小的子系统,以提问或打分的形式,将检查项目列表逐项检查,避免遗漏,这种表称为安全检查表。

  3 危险指数方法(Risk Rank,RR)

  危险指数方法是一种评价方法。通过评价人员对几种工艺现状及运行的固有属性(以作业现场危险度、事故几率和事故严重度为基础,对不同作业现场的危险性进行鉴别)进行比较计算,确定工艺危险特性重要性大小,并根据评价结果,确定进一步评价的对象。

  危险指数评价可以运用在工程项目的各个阶段(可行性研究、设计、运行等),或在详细的设计方案完成之前,或在现有装置危险分析计划制定之前。当然它也可用于在役装置,作为确定工艺及操作危险性的依据。

  目前已有好几种危险等级方法得到广泛的应用。

  此方法使用起来可繁可简,形式多样,既可定性,又可定量。例如,评价者可依据作业现场危险度、事故几率、事故严重度的定性评估,对现场进行简单分级,或者,较为复杂的,通过对工艺特性赋予一定的数值组成数值图表,可用此表计算数值化的分级因子,常用评价方法有:①危险度评价;②道化学火灾、爆炸危险指数法;③蒙德法;④化工厂危险等级指数法;⑤其他的危险等级评价法。

  4 预先危险分析方法(Preliminary Hazard Analysis,PHA)

  预先危险分析方法是一种起源于美国军用标准安全计划要求方法。主要用于对危险物质和装置的主要区域等进行分析,包括设计、施工和生产前,首先对系统中存在的危险性类别、出现条件、导致事故的后果进行分析,其目的是识别系统中的潜在危险,确定其危险等级,防止危险发展成事故。

  预先危险分析可以达到以下4个目的:①大体识别与系统有关的主要危险;②鉴别产生危险原因;③预测事故发生对人员和系统的影响;④判别危险等级,并提出消除或控制危险性的对策措施。

  预先危险分析方法通常用于对潜在危险了解较少和无法凭经验觉察的工艺项目的初期阶段。通常用于初步设计或工艺装置的R&D(研究和开发),当分析一个庞大现有装置或当环境无法使用更为系统的方法时,常优先考虑PHA法。

  5 故障假设分析方法(What…If,W1)

  故障假设分析方法是一种对系统工艺过程或操作过程的创造性分析方法。使用该方法的人员应对工艺熟悉,通过提问(故障假设)的方式来发现可能的潜在的事故隐患(实际上是假想系统中一旦发生严重的事故,找出促成事故的有潜在因素,在最坏的条件下,这些导致事故的可能性)。

  与其他方法不同的是,要求评价人员了解基本概念并用于具体的问题中,有关故障假设分析方法及应用的资料甚少,但是它在工程项目发展的各个阶段都可能经常采用。

  故障假设分析方法一般要求评价人员用“What…if”作为开头,对有关问题进行考虑。任何与工艺安全有关的问题,即使它与之不太相关,也可提出加以讨论。例如:

  •提供的原料不对,如何处理?

  •如果在开车时泵停止运转,怎么办?

  •如果操作工打开阀B而不是阀A,怎么办?

  通常,将所有的问题都记录下来,然后将问题分门别类,例如:按照电气安全、消防、人员安全等问题分类,分头进行讨论。对正在运行的现役装置,则与操作人员进行交谈,所提出的问题要考虑到任何与装置有关的不正常的生产条件,而不仅仅是设备故障或工艺参数的变化。

  6 故障假设分析/检查表分析方法(What…If/Checklist Analysis,W1/CA)

  故障假设分析方法/检查表分析方法是由具有创造性的假设分析方法与安全检查表分析方法组合而成的,它弥补了单独使用时各自的不足。

  例如:安全检查表分析方法是一种以经验为主的方法,用它进行安全评价时,成功与否很大程度取决于检查表编制人员的经验水平。如果检查表编制的不完整,评价人员就很难对危险性状况作有效的分析。而故障假设分析方法鼓励评价人员思考潜在的事故和后果,它弥补了检查表编制时可能存在的经验不足;相反,检查表这部分把故障假设分析方法更系统化。

  故障假设分析/检查表分析方法可用于工艺项目的任何阶段。

  与其他大多数的评价方法相类似,这种方法同样需要有丰富工艺经验的人员完成,常用于分析工艺中存在的最普遍的危险。虽然它也能够用来评价所有层次的事故隐患,但故障假设分析/检查表分析一般主要对过程危险初步分析,然后可用其他方法进行更详细的评价。

  7 危险和可操作性研究(Hazard and Operability Study,HAZOP)

  HAZOP是一种定性的安全评价方法,基本过程以引导词为引导,找出过程中工艺状态的变化(即偏差),然后分析找出偏差的原因、后果及可采取的对策。

  危险和可操作性研究技术是基于这样一种原理,即,背景各异的专家们若在一起工作,就能够在创造性、系统性和风格上互相影响和启发,能够发现和鉴别更多的问题,要比他们独立工作并分别提供工作结果更为有效。虽然危险和可操作性研究技术起初是专门为评价新设计和新工艺而开发的,但是这一技术同样可以用于整个工程、系统项目生命周期的各个阶段。

  危险和可操作性分析的本质,就是通过系列会议对工艺流程图和操作规程进行分析,由各种专业人员按照规定的方法对偏离设计的工艺条件进行过程危险和可操作性研究,是帝国化学工业公司(ICI,英国)最早确定要由一个多方面人员组成的小组执行危险和可操作性研究工作的。鉴于此,虽然某一个人也可能单独使用危险与可操作性分析方法,但这绝不能称为危险和可操作性分析。所以,危险和可操作性分析技术与其他安全评价方法的明显不同之处是其他方法可由某人单独去做,而危险和可操作性分析则必须由一个多方面的、专业的、熟练的人员组成的小组来完成。

  8 故障类型和影响分析(Failure Mode Effects Analysis,FMEA)

  故障类型和影响分析(FMEA)是系统安全工程的一种方法,根据系统可以划分为子系统、设备和元件的特点,按实际需要将系统进行分割,然后分析各自可能发生的故障类型及其产生的影响,以便采取相应的对策,提高系统的安全可靠性。

  (1)故障。元件、子系统、系统在运行时,达不到设计规定的要求,因而完不成规定的任务或完成的不好。

  (2)故障类型。系统、子系统或元件发生的每一种故障的形式称为故障类型。例如:一个阀门故障可以有4种故障类型,即内漏、外漏、打不开、关不严。

  (3)故障等级。根据故障类型对系统或子系统影响的程度不同而划分的等级称为故障等级。

  列出设备的所有故障类型对一个系统或装置的影响因素,这些故障模式对设备故障进行描述(开启、关闭、泄漏等),故障类型的影响由对设备故障有系统影响确定。FMEA辨识可直接导致事故或对事故有重要影响的单一故障模式。在FMEA中不直接确定人的影响因素,但像人失误操作影响通常作为一设备故障模式表示出来。一个FMEA不能有效地辨识引起事故的详尽的设备故障组合。

  9 故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)

  故障树(Fault Tree)是一种描述事故因果关系的有方向的“树”,是安全系统工程中的重要的分析方法之一。它能对各种系统的危险性进行识别评价,既适用于定性分析,又能进行定量分析。具有简明、形象化的特点,体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。FTA作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法,已得到国内外的公认和广泛采用。

  20世纪60年代初期美国贝尔电话研究所为研究民兵式导弹发射控制系统的安全性问题开始对故障树进行开发研究,为解决导弹系统偶然事件的预测问题作出了贡献。随之波音公司的科研人员进一步发展了FTA方法,使之在航空航天工业方面得到应用。60年代中期,FTA由航空航天工业发展到以原子能工业为中心的其他产业部门。1974年美国原子能委员会发表了关于核电站灾害性危险性评价报告——拉斯姆逊报告,对FTA作了大量和有效的应用,引起了全世界广泛的关注,目前此种方法已在许多工业部门得到运用。

  FTA不仅能分析出事故的直接原因,而且能深入提示事故的潜在原因,因此在工程或设备的设计阶段、在事故查询或编制新的操作方法时,都可以使用FTA对它们的安全性作出评价。日本劳动省积极推广FTA方法,并要求安全干部学会使用该种方法。

  从1978年起,我国开始了FTA的研究和运用工作。实践证明FTA适合我国国情,应该在我国得到普遍推广使用。

  10 事件树分析(Event Tree Analysis,ETA)

  事件树分析是用来分析普诵设备故障或过程波动(称为初始事件)导致事故发生的可能性。

  事故是典型设备故障或工艺异常(称为初始事件)引发的结果。与故障树分析不同,事件树分析是使用归纳法(而不是演绎法),事件树可提供记录事故后果的系统性的方法,并能确定导致事件后果事件与初始事件的关系。

  事件树分析适合被用来分析那些产生不同后果的初始事件。事件树强调的是事故可能发生的初始原因以及初始事件对事件后果的影响,事件树的每一个分支都表示一个独立的事故序列,对一个初始事件而言,每一独立事故序列都清楚地界定了安全功能之间的功能关系。

  11 人员可靠性分析(Human Reiliability Analysis,HRA)

  人员可靠性行为是人机系统成功的必要条件,人的行为受很多因素影响。这些“行为成因要素”(Performance Shoping Factors PSFs)可以是人的内在属性,比如紧张、情绪、教养和经验;也可以是外在因素,比如工作间、环境、监督者的举动、工艺规程和硬件界面等。影响人员行为的PSFs数不胜数。尽管有些PSFs是不能控制的,许多却是可以控制的,可以对一个过程或一项操作的成功或失败产生明显的影响。

  例如:评价人员可以把人为失误考虑进故障树之中去,一项“如果……怎么办”/检查表分析可以考虑这种情况——在异常状况下,操作人员可能将本应关闭的阀门打开了。典型的危险和可操作性研究(HAZOP)通常也把操作人员失误作为工艺失常(偏差)的原因考虑进去。尽管这些安全评价技术可以用来寻找常见的人为失误,但它们还是主要集中于引发事故的硬件方面。当工艺过程中手工操作很多时,或者当人一机界面很复杂,难以用标准的安全评价技术评价人为失误时,就需要特定的方法去评估这些人为因素。

  人为因素是研究机器设计、操作、作业环境以及它们与人的能力、局限和需求如何协调一致的学科。有许多不同的方法可供人为因素专家用来评估工作情况。一种常用的方法叫做“作业安全分析”(Job Safety Analysis,JSA),但该方法的重点是作业人员的个人安全。JSA是一个良好的开端,但就工艺安全分析而言,人员可靠性分析方法更为有用。人员可靠性分析技术可被用来识别和改进PSFs,从而减少人为失误的机会。这种技术分析的是系统、工艺过程和操作人员的特性,识别失误的源头。

  不与整个系统的分析相结合而单独使用HRA技术的话,似乎是太突出人的行为而忽视了设备特性的影响。如果上述系统是一个已知易于由人为失误引起事故的系统,这样做就不合适了。所以,在大多数情况下,建议将HRA方法与其他安全评价方法结合使用。一般来说,HRA技术应该在其他评价技术(如HAZOP,FMEA,FTA)之后使用,识别出具体的、有严重后果的人为失误。

  12 作业条件危险性评价法(Job Risk Analysis,LEC)

  美国的K•J•格雷厄姆(Keneth.J.Graham)和G•F•金尼(Gilbert.F.Kinney)研究了人们在具有潜在危险环境中作业的危险性,提出了以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础,将作业条件的危险性作因变量(D),事故或危险事件发生的可能性(L)、暴露于危险环境的频率(正)及危险严重程度(C)为自变量,确定了它们之间的函数式。根据实际经验,他们给出了3个自变量的各种不同情况的分数值,采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法,然后根据公式计算出其危险性分数值,再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表或图上查出其危险程度的一种评价方法。这是一种简单易行的评价作业条件危险性的方法。

  13 定量风险评价法(Quantity Risk Analysis,QRA)

  在识别危险分析方面,定性和半定量的评价是非常有价值的,但是这些方法仅是定性的,不能提供足够的定量化,特别是不能对复杂的并存在危险的工业流程等提供决策的依据和足够的信息,在这种情况下,必须能够提供完全的定量的计算和评价。定量风险评价可以将风险的大小完全量化,风险可以表征为事故发生的频率和事故的后果的乘积。QRA对这两方面均进行评价,并提供足够的信息,为业主、投资者、政府管理者提供有利的定量化的决策依据。

  对于事故后果模拟分析,国内外有很多研究成果,如美国、英国、德国等发达国家,早在20世纪80年代初便完成了以Burro,Coyote,Thorney Island为代表的一系列大规模现场泄漏扩散实验。到了90年代,又针对毒性物质的泄漏扩散进行了现场实验研究。迄今为止,已经形成了数以百计的事故后果模型,如著名的DEGADIS,ALOHA,SLAB,TRACE,ARCHIE等。基于事故模型的实际应用也取得了发展,如DNV公司的SAFETY Ⅱ软件是一种多功能的定量风险分析和危险评价软件包,包含多种事故模型,可用于工厂的选址、区域和土地使用决策、运输方案选择、优化设计、提供可接受的安全标准。Shell Global Solution公司提供的Shell FRED,Shell SCOPE和Shell Shepherd 3个序列的模拟软件涉及泄漏、火灾、爆炸和扩散等方面的危险风险评价软件。这些软件都是建立在大量实验的基础上得出的数学模型,有着很强的可信度。评价的结果用数字或图形的方式显示事故影响区域,以及个人和社会承担的风险。可根据风险的严重程度对可能发生的事故进行分级,有助于制定降低风险的措施。

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