HAZOP—LOPA分析方法在天然气场站的应用

摘 要：从危险源及可操作性分析方法（HAZOP）和保护层分析方法（LOPA）基本原理、分析步骤入手，将两者融合后开展天然气场站安全分析，运用HAZOP进行危害分析识别事故场景，提出针对性保护措施，开展LOPA分析量化评估现有保护措施有效性、合理性，两者结合能够直观量化风险，提高了分析评价的客观性、准确性和科学性，有利于降低安全风险，排查事故隐患，提高风险分析准确度和安全管理水平。

关键词：HAZOP LOPA；场站；风险评估；安全管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.073

HAZOP广泛应用于石油天然气板块，但其定性分析、无法量化、主观性强等因素对后果判断影响较大，在实际应用中效果有所减弱，LOPA作为一种简化的过程风险评估方法，可弥补HAZOP分析不足，而且在定量风险评价方面，更加省时省力和简便[1-2]。利用HAZOP-LOPA分析方法开展安全分析，有利于为管理者提供安全决策信息[3]。

1 HAZOP-LOPA分析方法

1.1 HAZOP

HAZOP由英国帝国化学工业公司（ICI）在20世纪70年代提出，是由各个专业、具有不同知识背景人员组成分析小组，以分析会议形式进行头脑风暴式讨论，以便查找问题，提出控制风险建议。

HAZOP基本步骤：（1）分析准备。确定分析对象、目的和范围，收集资料，确定分析小组，制定会议进程。（2）召开分析会议。以节点为分析单元，描述节点工艺参数偏差；以头脑风暴形式分析偏差产生原因、可能导致后果；找出节点现有安保措施，并提出建议。

1.2 LOPA

LOPA是美国化学理事会在20世纪80年代末提出的一种半定量风险评估方法，其目的是在定性危险分析基础上，对风险进行相对量化研究，判断在该场景发生时系统所处风险水平是否在可容忍风险标准以内，以及是否需要增加合适保护层以便将风险降至可容忍范围。

LOPA分析具体流程：

（1）场景识别与筛选。

（2）确认初始事件（IE）。IE包括外部事件、设备故障和人员行为失效。

（3）独立保护层（IPL）评估，确定独立保护层的失效概率（PFD）。

（4）计算场景频率，确定场景风险，通常采用如下计算方法：

（1）

其中fiC——初始事件i的后果C的发生频率，单位为 /a；

fiI——初始事件i的发生频率，单位为 /a。

1.3 HAZOP-LOPA分析方法具体步骤

HAZOP与LOPA结合能够弥补HAZOP不足，能够达到降低管控风险的目的，其具体分析步骤为：

（1）开展HAZOP，分析偏差、事故后果及安全措施，得到记录表。

（2）筛选LOPA场景。

（3）开展LOPA，确定始发事件、条件事件和后果事件发生概率，计算事件发生未减轻事件概率；识别现有独立保护层与安全防护措施，确定其失效概率，计算减轻事件剩余风险概率。

2 应用举例

某天然气计量检定站依托天然气高压管网开展检定，兼具天然气场站和科学实验室共同属性，既要保障场站安全运行，又要确保装置精度稳定可靠，通过HAZOP-LOPA分析方法开展风险识别评价，建立风险清单，制定管控措施，实现风险监控。根据场站设施和工艺流程，划分为10个节点单元，通过HAZOP分析识别问题10项，提出建议措施21条。选取天然气经计量调压撬回下游支线节点为例，阐述HAZOP-LOPA分析方法的具体应用。

2.1 工艺描述

计量检定站设计压力10.0MPa，下游支线设计压力6.3MPa，该计量检定站配套计量调压撬主要用于将检定后用气排放至下游支线，计量撬设有计量单元、缓冲单元、调压单元，其中调压单元设有安全切断阀、电动调节阀，调压单元下游设有放空管路和ESDV阀，工艺流程示意图如图1所示。

2.2 场景筛选与识别

HAZOP分析结果见表1，根据分析结果，选择LOPA场景为电动调压阀故障失效，调压阀后管道超压可能导致天然气泄漏，进而发生火灾。

2.3 IE確认

选定IE为电动调压阀PV702C故障，即调节器失效，其失效频率为0.1/a；管道破裂概率为0.1/a；天然气泄漏概率1；点火概率0.02，经计算该事件发生概率为2*10-4/a，风险等级为中。

2.4 IPL评估

（1）电动调压阀失效后，天然气超压时安全切断阀PCV703B执行切断动作，其失效概率为0.1/a；

（2）PIT703产生高高报警，触发三级ESD切断保护逻辑，切断管路上PSV702A和ESDV103，其失效概率为0.01；

（3）管道内天然气超压，操作人员打开安全阀放空，降低压力，其失效概率为0.01。

2.5 HAZOP-LOPA分析结果表

2.6 风险评估与决策

从表2中可知经分析得到IE场景发生频率为2*10-4/a，该频率超过风险容许值，风险等级为中，需采取安全保护措施。当采取安全切断阀切断，ESD切断和巡检放空措施后，其发生频率降低至2*10-9/a，远低于容许值1*10-5/a，风险等级为低，不需要再增加保护措施。

3 结论

（1）HAZOP-LOPA分析方法实现了以概率值量化风险目标，通过比较量化值与风险容许值，能够更加直观评估安全措施有效性，弥补传统HAZOP缺陷。

（2）利用LOPA方法量化安全保护措施有效性及减轻事件剩余风险，既丰富HAZOP结果，又有利于为管理者提供安全决策信息，以便降低安全风险，提高风险分析准确度和安全管理水平。

参考文献：

[1]曹喜文等.HAZOP分析结合LOPA分析方法在长输管道站场的应用研究[J].当代化工，2016，45（08）：1917-1920.

[2]中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院.石油装置定量风险评估指南[M].北京：中国石化出版社，2007：42.

[3]高超等.HAZOP结合LOPA分析方法的应用研究[J].新疆石油天然气，2016，12（01）：96-98.

作者简介：姜宇东（1985-），男，辽宁北镇人，硕士研究生，工程师，从事天然气流量计量及安全管理工作。