大型原油储备库完整性管理方法及应用*

王 十，白 健，邢 述

(1.中国特种设备检测研究院，北京 100029；2.天津中航亿达科技有限公司，天津 300450)

近年来，随着石油需求的稳步增长及石油战略地位的不断加强，储罐呈大型化、集中化趋势发展。国内大型原油储罐建设已进入高速增长期，但由于储存介质的易燃性、易爆性和储罐的集中化以及单罐容积的大幅增加，储罐的安全问题令人担忧，传统的安全生产管理模式面临挑战[1]。

完整性管理作为一种全新的管理模式，是在众多油气管道事故后应运而生的，并伴随着检测技术的发展，在一些大型油气公司和研究机构实践后迅速推广，但目前储罐的完整性管理仍处于应用初期[2]。该文基于完整性管理的理念，结合标准GB/T 37327—2019《常压储罐完整性管理》，阐述完整性管理在当前原油储备库管理中的应用，构建系统化和程序化的完整性管理体系。

1 完整性管理的概念

完整性管理的概念来源于美国职业安全与健康管理局(OHSA)1992年颁布的《高度危险性化工过程安全管理办法》，之后应用于设备的一系列风险评估和完整性管理标准得以制定，这些理念和方法在油气开发、储运及炼化等行业得到了广泛认同。

完整性管理是指为使设备保持其完整性而进行的系统的管理活动，具体来说就是借助于科学的风险评估方法和先进的完整性检测技术，采取各种措施降低风险，不断地识别和消除各种风险因素，将风险控制在合理、可接受的范围内，最终达到持续改进，减少和预防事故，实现设备安全、可靠、经济运行的目的[3]。

2 完整性管理方法

基于风险的理念是完整性管理的核心，针对原油储备库的常压储罐及其附属的动设备、静设备、电气设备、仪表设备等各类设备设施，需要选取不同的技术方案开展分析评估，通过加强完整性管理来提高原油储备库的本质安全水平。参照国内外原油储备库的风险管理经验与风险评估技术，结合大型原油储备库的运行与管理模式，提出一种基于风险的完整性管理方法，如图1所示。

2.1 蝴蝶结(Bowtie)分析

通过收集资料、识别危险源、选取顶上事件、分析威胁和后果建立大型原油储备库的蝴蝶结(Bowtie)模型， 再以Bowtie模型为基础，识别出事故主要发展路径，即各顶上事件之间的主要演化途径，从而识别出与之密切相关的活动及设备设施，即关键活动和设备设施；为保障Bowtie模型中的各屏障能够有效运行，起到保护作用，需要对各屏障的责任岗位进行识别，从而确定关键岗位[4]。

图1 基于风险的完整性管理方法

2.2 关键设备设施的完整性分析

针对识别出的关键动设备(泵)开展RCM分析，识别动设备的失效模式及其风险，并有针对性地制定维修策略，保证动设备安全运行，减少维修费用，最后提交关键设备的风险控制策略和相应的维护策略。

针对识别出的关键静设备(储罐)开展RBI分析，识别常压储罐的损伤模式，并对其进行定性或定量评估，根据风险评估结果制定基于风险的检验策略，优化检验检测方案[5]。

针对识别出的关键电气设备开展FMEA分析，识别系统中发生故障的位置和原因，确定不同故障模式的影响程度，从而识别系统中最需要改进的环节，并采取相应的改进措施。

针对原油储备库的安全仪表系统(SIS)应用SIL分析，评估其安全仪表功能达到的安全性等级和可靠性水平，将风险控制在可接受范围内。

2.3 关键活动的分析

针对原油储备库的工艺流程开展HAZOP分析，识别操作偏差及其不利后果；评估工艺系统设计的安全性与可操作性，防止或减小危害后果。

针对原油储备库的关键活动(收付油、倒罐等)开展可操作性分析，识别关键活动在执行过程中可能产生的潜在风险及操作偏差，为优化关键活动的操作规程提供支持。收付油可操作性分析见表1。

表1 收付油可操作性分析

2.4 关键岗位的工作梳理

针对识别出的关键岗位，结合已识别出的风险及采取的控制措施，梳理每个关键岗位的标准工作流程，工作流程梳理见图2。

图2 岗位标准工作流程

3 完整性管理方法应用

某原油储备库建设规模为100×104m3，其中10×104m3双盘式外浮顶储罐10座。通过查阅原油储备库历史事故资料，并结合其实际情况，开展危险源识别，最终选取21个顶上事件，见表2。

表2 某原油储备库顶上事件

利用荷兰某公司的Bowtie XP软件，对21个顶上事件开展威胁、后果、屏障及屏障失效因素的分析，共识别威胁127个、主动性屏障337个、被动性屏障126个。其中储罐起火的Bowtie分析见图3。

通过对该原油储备库开展Bowtie分析，识别出事故主要发展路径，即各顶上事件之间的主要演化途径，从而识别出与之密切相关的活动，经识别其关键活动共有5个，见表3。

对关键活动可能导致的伤害或事故(包括财产损失、人员伤害、环境污染以及生产损失等)进行识别和可操作性分析，共发现问题136项，并提出了相应的建议，降低或消除了潜在的可操作性风险。通过对关键活动进行可操作性分析，对作业步骤进行风险辨识分析，以提高操作人员辨识风险的能力，同时确定合理的操作要领，制定更加合理可行的操作规程，提高关键活动操作规程的质量，强化关键活动的操作规程有效执行，以便降低操作失误的风险。

图3 储罐起火Bowtie分析

表3 原油储备库关键活动

为保障Bowtie模型中的各屏障能够有效运行，起到保护作用，需要对各屏障的责任岗位进行识别，从而确定关键岗位，做好原油储备库事故防范工作，表4为原油储备库的关键岗位统计。

表4 原油储备库的关键岗位统计

在表4中，采用不同颜色填充屏障方框，每一种颜色对应一个岗位，表示该岗位对此屏障负责。对事故主要发展路径上各色块的出现次数进行统计，出现次数较高的色块对应的岗位应识别为该原油储备库的关键岗位。

分析关键岗位在关键活动中的责任屏障，并结合原油储备库管理手册、操作规程、岗位工作手册和风险告知清单等资料，梳理出每个关键岗位的标准工作流程。

通过设备的完整性分析，共识别出关键动设备65台，包括循环泵、喂油泵、外输泵、消防泵、柴油机、搅拌器等，再针对这65台关键动设备开展详细的RCM分析，识别出高风险设备7台，中高风险设备40台，中风险设备6台，低风险设备12台。以其中1台高风险设备循环泵为例进行分析，共识别出7种失效模式，包括循环泵不按指令启动、振动过大、流量或扬程过小、严重损坏、介质外漏、声音异常和误停机，其中循环泵不按指令启动为高风险失效模式，分析认为其失效原因主要包括电机轴承损坏、联轴器零部件损坏、转动部件卡死、自保联锁启动、电机启动信号故障和电机缺相等。针对上述关键动设备的失效模式及风险，分别提出了相应的维修建议。

4 结 语

基于完整性管理的理念，通过Bowtie分析全面识别大型原油储备库可能存在的风险及控制风险的屏障，并识别出相应的关键岗位、设备和活动，针对这些关键点开展RCM分析、RBI分析、FMEA分析、SIL分析和HAZOP分析等，通过管理优化和技术提升，可有效管控风险，提高效率，降低成本，实现管理目标。

大型原油储备库完整性管理方法应用只是完整性管理的一部分。完整性管理主要有两个特点：一个是全生命周期的管理，另一个是基于风险的管理。为了更好地开展原油储备库的完整性管理，还需要从以下几个方面开展相应工作：第一，开展原油储备库完整性管理调研，摸清完整性管理现状和不足；第二，基于调研情况，明确原油储备库完整性管理的内容、要求和流程；第三，基于风险的管理以及全生命周期的管理，开展原油储备库的完整性管理，构建完整性管理评价模型，最终提高其安全性、可靠性与经济性。