基于HAZOP的机场加油过程静电危险因素辨识

赵晓刚，郭　湛，彭　杨，赵泽霖

(后勤工程学院 供油工程系，重庆 401331)



基于HAZOP的机场加油过程静电危险因素辨识

赵晓刚，郭湛，彭杨，赵泽霖

(后勤工程学院 供油工程系，重庆 401331)

为预防机场加油静电事故，将危险与可操作性分析(HAZOP)引入机场加油过程静电危险因素辨识，并根据实际情况对HAZOP分析表作出改进，不仅提高了工作效率，而且充分发挥了其指向性强、识别危险因素全面的特点。根据机场加油系统的设备和工艺流程，划分出使用罐、管线、泵站、过滤棚、各类阀门、加油车、飞机油箱、污油罐、消防和导静电装置等8个分析节点。对过滤棚的辨识结果表明：滤芯是影响过滤棚静电安全的关键部件，需要进行重点检测和维护，流速、压力、温度、油品质量等参数的异常波动都隐藏着静电安全隐患，需要建立相应的监测记录制度。对机场加油过程进行客观全面的静电危险因素辨识，不仅为预防静电事故提供重要依据，而且为进一步的定量静电安全评价提供了分析材料，从基础上保证了后续评价的可信度。

HAZOP；危险因素识别；机场加油；静电

随着我国民航产业和空军的飞速发展，机场油库规模以及航空油料作业量快速增加。为了提高机场单位时间内起飞次数，加油时间有着严格的标准，需保持在20～30 min，因此飞机加油速度较高，静电值更易超过安全阈值；另一方面，航空油料对油品质量有着极其严格的要求，在加油过程中需要经历预过滤、粗过滤、精过滤，会大量产生静电[1-2]，而且由于航空油料具有低电阻率、易燃、易爆等特点，产生的静电难以逸散，一旦产生静电火花，引发燃烧爆炸，将会带来难以估量的损失。

关于油库安全评价的研究很多，大多侧重确定各因素的危险程度，却忽略了基础资料，即危险因素的识别是否全面客观。危险因素识别的目的是分辨、识别、分析确定系统内存在的危险[3]。生产实践中，最常用的危险因素辨识方法是直观经验法，具有简单易行的优点，但面对机场加油这一较为复杂的系统时，难免出现疏漏。因此，需要引入系统安全分析方法，提高辨识结果的全面性与可靠性。危险和可操作性分析法(HAZOP)在系统工程理论的基础上，通过关键词的引导，寻找工艺和装置中可能出现的偏差及其产生原因和可能引发的后果[4-5]，具有指向性强，识别危险因素全面的特点，广泛应用于识别设备以及工艺流程中潜在的危险[6-7]。对机场加油过程进行全面客观的静电危险因素辨识，不仅可以有效预防和控制由静电放电引起的火灾爆炸事故，减少伤亡，而且可以为定量静电安全评价打下基础，提高评价结果的可靠性。

1　HAZOP介绍

HAZOP通过引导词，经过一系列的分析讨论，对工艺单元和操作流程中偏离设计的情况进行分析，要求不同专业人员共同参加讨论，并对工艺流程十分熟悉，尽可能避免疏漏，识别更多的危险因素。这里的工艺单元是指具有确定边界的设备，例如两段管线之间的罐体。寻找具有潜在危险的偏差，具体可分为3个步骤：分析准备、完成分析和编制分析结果文件。

分析准备阶段需要做的工作有确定分析目的和对象、组织评价人员、熟悉需要获取的必要资料、制定表格并安排会议[8]。

在准备工作完毕后，进行HAZOP分析工作，图1为HAZOP分析流程图[9]。在进行分析的过程中，需要注意尽量保证对每个偏差进行分析，并且在提出建议措施后再对下一个偏差进行分析，直到每段工艺或每台设备都被分析，最终完成HAZOP分析工作[10]。这里将HAZOP应用于机场加油过程静电危险因素辨识，只需要分析这些偏差是否会增加静电爆炸风险，不需要考虑偏差带来的其他影响，并且应将工作重点放在全面识别危险因素，可以提高工作效率。

完成分析后根据分析结果处理文件，最主要的形式是HAZOP记录表，主要包括潜在危险情况、操作性问题、设计疏漏，以及以上问题可能引发的后果。本研究工作重点在于针对静电事故的危险因素识别，为后续安全评价做好准备，可将标准HAZOP分析记录表进行针对性的改进，具体见表1。

图1　 HAZOP分析流程

引导词参数产生偏差可能原因对静电事故的影响

在HAZOP分析中，确定偏差最常用的方法是引导词法，即偏差=引导词+参数[11]。完整的引导词可以帮助完整地寻找工艺流程中每个可识别的偏差，表2为常用的引导词。

2　机场加油过程的HAZOP分析

2.1机场加油通用流程

飞机地面加油有2种方式，分别是管道加油和加油车加油。前者将机场油库的油料通过管线和泵机组输送至停机坪，具有加油速度快、油料损耗小、易于实现自动操作和安全控制；后者是将油库油料通过管道加油加注到车上油罐后，运送至停机坪，具有较高的机动性。随着机场加油技术的发展，管道加油成为机场主要的加油方式，但仍会配备一定数量的加油车，方便战时或特殊情况下使用。两种方式都包括油罐、泵站、过滤棚、管道和控制系统，在对机场加油过程静电危险因素进行HAZOP分析时，需要将加油车作为一个单独节点加入进来。

表2　HAZOP分析常用引导词

机场油库系统较为复杂，包含航煤接卸、储存中转、管道输送、沉降过滤、机坪加油，静电的产生集中在沉降过滤过程。使用罐作为机坪加油前最后一个主要沉降罐，可以保证航煤有充足的静置时间，配合有效的静电消除方法和设施能够将静电各项参数降至安全阈值以下。因此，从静电角度可以将使用罐作为机场加油过程静电危险因素辨识的起点，在保证评价有效性的同时，降低了工作量。

典型的集中加油系统通常包括以下几个环节：接收机组、油品罐、管线、泵站、过滤棚、计量装置、控制系统、消防和导静电装置。当停机坪需油时，系统开始运行，航煤由使用罐发出进入过滤器，进行粗过滤，去除航煤中的部分固体杂质，接着由泵站发往过滤棚进行精过滤，过滤分离器可以去除油品中的水分和剩余的杂质，这部分是整个系统中产生静电最多的环节，之后发往停机坪各个加油点或加油车，飞机加油量较大且每次需油量不同。由于控制系统具有一定滞后性，不可避免地会出现余油现象，需要通过管道输送至使用油罐或污油罐。图2为机场加油系统流程图。

图2　航煤储运工艺流程

2.2静电危险因素识别

首先需要组建分析评价小组，小组包含5名成员，研究领域包括油气储运、管道输送、油料装备、储运安全技术等方面。在小组讨论分析前一周将所需图纸和设备参数发放至各成员手中，保证识别结果的全面性、准确性。

根据飞机加油系统的设备和工艺流程，可以划分出8个分析节点，包括使用罐、管线、泵站、过滤棚、各类阀门、加油车、飞机油箱、污油罐、消防和导静电装置。通过小组讨论分析，确定需要讨论的关键参数主要包括:流速、压力、温度、油品质量、电阻等。组织分析小组会议，针对各个节点，使用引导词建立有意义的偏差，分析偏差的原因、对静电事故产生的影响。会议结束后对会议记录进行整理、汇总，提炼出恰当的结果，形成HAZOP分析报告文件[12]。总结编制了不同节点静电危险因素HAZOP分析表。由于机场加油过程的设备和工艺控制参数较多且复杂，琐碎零部件和操作细节繁多，各节点偏差的类型和数目较多，故表3仅列出过滤棚的分析识别结果。

通过对HAZOP辨识结果进行整理可以得到过滤棚处影响静电安全的危险因素，包括滤芯堵塞、出口阀未打开、聚结滤芯损坏、管道压力过大、过滤器安装不正、过滤器破损泄漏、滤芯破损物混入航煤、泵站出口处压力过大、油品中含有超出标准的固体杂质、油品杂质过多、滤芯性能降低或极性发生转变、实际流量大于过滤器设计流量、作业后未放沉淀、未按照标准操作流程执行等14项。

同时，对识别结果进行分析可得，在过滤棚这一节点处，流速、压力、温度、油品质量等参数的异常波动都会带来静电安全隐患，因此在机场加油过程中需要对过滤棚处的流速、压力、温度进行重点监测，并对油品质量进行抽检。通过对可能原因的总结可以发现，滤芯的状况对过滤效果、静电隐患有着最为密切的影响，因此在安装、使用过滤分离器时需要按照标准方法进行操作，定期对滤芯进行检测，当出现以下状况时及时更换滤芯：① 压差达到规定标准；② 超过使用期限；③ 滤芯破损；④ 分离滤芯淋水试验不合格。此外，需要对工作人员进行培训考试，正确的操作和定期的装备检修可以大大降低事故发生的概率，并在故障出现时能及时实施正确的应对方法，避免事故的发生。

表3机场油库过滤棚HAZOP分析结果

工艺名称：机场加油分析节点：过滤棚制图号：

目标功能：满足加油要求的前提下确保静电安全日期：

引导词参数产生偏差可能原因对静电事故的影响NONE(不或没有)流量无流量1．过滤器完全堵塞；2．出口阀未打开。损坏设备，引起航煤泄露MORE(数量增加)流速流速增加1．聚结滤芯损坏；2．管道压力增加；3．泵站出口处压力过大。静电荷产生增多压力压差增大1．滤芯堵塞；2．泵站出口处压力过大；3．油品中含有超出标准的固体杂质。损坏设备，引起航煤泄露；增加固液之间的摩擦；过滤器内航煤流速增加，都会增大静电的产生温度油温升高1．滤芯堵塞，过滤器内消耗能量增加；2．油品杂质过多。杂质增多会加大静电产生；滤芯堵塞会增加导致过滤器内油品流速增大，加快静电的产生含水率出口处含水率高于标准值1．滤芯破损；2．滤芯性能降低或极性发生转变；3．滤芯安装不正确；4．实际流量大于过滤器设计流量。含水率越高，油水之间摩擦增加，会增加静电荷产生量，加剧静电隐患杂质杂质含量高于高于标准1．滤芯破损；2．过滤器安装不正；3．实际流量大于过滤器设计流量。油品流动时杂质会产生大量静电LESS(减量)流速流速降低异常1．滤芯堵塞；2．过滤器出现泄漏。航煤泄露，增加爆炸隐患压力压差低于标准值滤芯破损或安装不当过滤效果降低，增大静电隐患REVERSE(相逆)含水率含水率上升上次作业后未放沉淀增大静电隐患杂质杂质含量增加滤芯破损并混入航煤增大静电隐患OTHERTHAN(异常)过滤分离器过滤分离器损坏1．未按照标准操作流程执行；2．入口压力过大；3．滤芯堵塞严重。油气泄露，过滤效果不达标，增加隐患

3　结束语

将HAZOP分析法引入机场加油过程静电危险因素识别，提高了识别结果的全面性，保证了后续定量安全评价的可靠性；

以航煤过滤棚为例，根据危险因素识别需求和过滤棚特点改进并编制了相应的HAZOP分析表，提高了工作的针对性和效率，结果表明：HAZOP可以全面、客观地对危险因素进行识别；

通过对识别结果的分析，归纳总结了过滤棚节点处14项影响静电安全的危险因素及其偏差表现形式，指出滤芯状况是决定静电安全的关键，可以从流速、压力、温度等方面入手进行重点监测。

[1]崔静，邱玉宇，卢杭诣,等.共混与同轴静电纺载药纳米纤维的制备、表征及比较[J].功能材料，2016，47(4):55-59.

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[6]赵劲松，赵利华，崔林，等.基于案例推理的HAZOP分析自动化框架[J].化工学报,2008，59(1):111-117.

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(责任编辑杨文青)

Electrostatic Hazard Identification of Airport Refueling Process Based on HAZOP

ZHAO Xiao-Gang, GUO Zhan, PENG Yang, ZHAO Ze-lin

(Fuel Supply Engineering Department, Logistical Engineering University of PLA，Chongqing 401331, China)

In order to prevent the electrostatic accidents in airport refueling hazard, hazard and operability study (HAZOP) was introduced into the airport refueling process static risk factors identification. According to the actual situation, we got HAZOP analysis table improved, which not only tincreased the efficiency, but also took advantage of its directivity and comprehensiveness. The aircraft refueling equipment technological process were divided into 8 analysis nodes, including used tanks, pipelines, pumping stations, filters studio, all kinds of valves, bowser, airplane oil tank, sewage tank, fire and static protection according to the airport refueling system equipment and technological process. The identification results of filters studio prove that the condition of the filter element is the key to affect electrostatic safety, which should be focal monitored and maintained. Abnormal fluctuations of parameters such as flow rate, pressure, temperature, oil quality have electrostatic risk and need to set up a corresponding system of monitoring records.The objective and comprehensive electrostatic hazard identification of airport refueling process not only provide basis for prevention of electrostatic accidents and provide a reliable data for quantitative electrostatic safety assessment.

HAZOP; hazard identification; airport refueling; static electricity

2016-05-11

重庆市重点攻关项目(cstc2014yykfB930001)

赵晓刚(1965—)，男，博士，教授，主要从事油料储运研究；通讯作者 郭湛(1992—)，男，河南辉县人，硕士研究生，主要从事油气储运安全相关技术的研究，，E-mail:981814180@qq.com。

format：ZHAO Xiao-Gang, GUO Zhan, PENG Yang, et al.Electrostatic Hazard Identification of Airport Refueling Process Based on HAZOP[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2016(10):129-134.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.10.020

TE88

A

1674-8425(2016)10-0129-06

引用格式：赵晓刚，郭湛，彭杨，等.基于HAZOP的机场加油过程静电危险因素辨识[J].重庆理工大学学报(自然科学)，2016(10):129-134.