HAZOP應(yīng)用的局限性及解決方法

HAZOP在化工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，然而， HAZOP不是一個(gè)靜態(tài)的方法，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)的團(tuán)隊(duì)互動(dòng)的過程，在這個(gè)過程中，存在很多成功影響因素。本文試圖探討HAZOP動(dòng)態(tài)互動(dòng)過程中的軟影響因素，以更好地指導(dǎo)HAZOP的應(yīng)用。

圖I精餾塔系統(tǒng)中的安全保護(hù)層

HAZOP的局限性

很多人以為HAZOP是一種復(fù)雜的工具，其實(shí)不然。HAZOP本是非常簡單的，其實(shí)質(zhì)就是一種結(jié)構(gòu)化的頭腦風(fēng)暴，而復(fù)雜的是HAZOP分析的對(duì)象。想要將極其復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)對(duì)象放入簡化了的HAZOP分析框架之內(nèi)，會(huì)有很多的困難。在HAZOP分析時(shí)，人們經(jīng)常爭論不休的問題有:“事故的原因是否可信”“事故的后果是否真的有這么嚴(yán)重”“這個(gè)現(xiàn)有安全措施是否有效”“我們有3個(gè)可供選擇的建議措施，到底選哪一個(gè)比較好”等等。例如在圖1所示的流程中。把現(xiàn)實(shí)的精餾塔對(duì)象放入hazop的原因-偏差-后果-建議措施的框架中，可以提出很多問題（見表1），然而，這些問題的求解，沒有一個(gè)是能夠通過hazop方法來解決的。其中一些問題比較簡單，可以通過化工操作經(jīng)驗(yàn)以及簡單的化學(xué)工程判斷來解決，然而有些問題比較復(fù)雜，需要通過簡單的定量計(jì)算或復(fù)雜的動(dòng)態(tài)模擬來解決。

圖2 hazop的成功影響囚素

HAZOP成功的2個(gè)思維方式

針對(duì)上述HAZOP的局限性，

人們通常會(huì)從多個(gè)方面來探索解決方案。如HAZOP專家系統(tǒng)，將動(dòng)態(tài)模擬與HAZOP分析相結(jié)合等。然而，現(xiàn)實(shí)是很多企業(yè)還在大量使用人工HAZOP分析，在人工HAZOP分析會(huì)議上，利用復(fù)雜的動(dòng)態(tài)模擬也不多見，最多是將動(dòng)態(tài)模擬作為HAZOP的建議項(xiàng)紀(jì)錄下來，在HAZOP分析會(huì)后由專門人員去跟進(jìn)。HAZOP會(huì)議參與人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)是解決上述問題的惟一方法，然而，由于HAZOP討論是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，團(tuán)隊(duì)人員的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)只是影響這個(gè)動(dòng)態(tài)過程的多個(gè)因素中的一個(gè)因素，其他很多的因素也對(duì)HAZOP討論有很大的影響，如:HAZOP團(tuán)隊(duì)成員的選擇、團(tuán)隊(duì)成員思考問題的思維方式、主持人對(duì)動(dòng)態(tài)討論的掌控能力及方式、會(huì)議室的物理?xiàng)l件(如:舒適性)、討論時(shí)間的長短等。在這些影響因素中，團(tuán)隊(duì)成員思考問題的思維方式可能是人們比較容易忽視的問題。

表1HAZOP分析框架下的現(xiàn)實(shí)問題

思維方式1—開放性思維

    在HAZOP分析中需要開放性的思維。HAZOP討論的事件幾乎都是小概率事件，導(dǎo)致偏差發(fā)生的幾乎都是小概率事件，而偏差發(fā)生往往并不直接導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，而是需要1個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有安全保護(hù)措施失效。如表2，對(duì)圖1所示的精餾塔系統(tǒng)進(jìn)行HAZOP分析，導(dǎo)致精餾塔超壓的原因是精餾塔塔頂冷凝器冷卻水喪失，這是一個(gè)小概率事件;塔內(nèi)壓力超過其設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，需要2個(gè)現(xiàn)有安全措施失效才會(huì)發(fā)生，安全閥失效是小概率事件，高溫連鎖失效也是小概率事件;塔內(nèi)壓力超過其設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，也不一定導(dǎo)致塔破裂爆炸，所以塔破裂爆炸也是小概率事件。

    針對(duì)重大的事故風(fēng)險(xiǎn)，我們考慮的往往是10^-5一10^-6次/a(即10萬年一100萬年一遇)的發(fā)生頻率，這些事故往往是“我不知我不知”(不知發(fā)生概率，不知后果嚴(yán)重性)的風(fēng)險(xiǎn)，詳見圖30如果試圖對(duì)表2識(shí)別的超壓風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行一個(gè)粗略的半定量分析，初始事件及獨(dú)立保護(hù)層的數(shù)據(jù)來自于表3，則精餾塔內(nèi)壓力超過其設(shè)計(jì)壓力1.5倍的事件的頻率為1x10-1x10-'x10-1=1x10^-5次/a。

表2HAZOP分析示例

日常生活中的一些小概率事件，我們通常的態(tài)度是接受。然而，在化工生產(chǎn)中，我們則需要一種開放性思維，要有一種與日常生活中對(duì)待小概率事件不同的態(tài)度。這種態(tài)度應(yīng)該是“這可能發(fā)生嗎？”，而不是“這不可能發(fā)生”。

思維方式2-合理盡可能保守

在HAZOP分析中討論的事件幾乎都是小概率事件。這些小概率事件都是非常確定性的問題，而且面臨其他的挑戰(zhàn)，如：信息不完整等。面對(duì)確定性事件，我們總是可以找到一個(gè)確定的結(jié)論。

例1：某化工廠產(chǎn)品儲(chǔ)罐的容積為1200t，該廠每小時(shí)的產(chǎn)量為60t，產(chǎn)品儲(chǔ)罐最多能提供多少小時(shí)的緩沖？

這就是一個(gè)確定性的問題。如果我們假設(shè)產(chǎn)品儲(chǔ)罐的原油存量為xt，允許最大充裝液位為95%，則產(chǎn)品儲(chǔ)罐能提供的緩沖為：

然而，在HAZOP考慮的問題遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這個(gè)復(fù)雜。我們來看2個(gè)簡化的非確定性(概率性、可能性)問題的例子。

例2:假設(shè)某化工廠事故，可能導(dǎo)致工廠停車?，F(xiàn)在已知有A、B兩種應(yīng)對(duì)方案:如果采用A方案，有50%的可能性會(huì)避免停車;如果采用B方案，避免停車的可能性未知。A和B，您選擇哪個(gè)方案?這是一個(gè)很簡單的可能性問題的例子。在我們HAZOP培訓(xùn)和HAZOP咨詢時(shí)所作的調(diào)查中，絕大多數(shù)人的選擇是A方案。這說明人們?cè)诿鎸?duì)簡單的不確定問題時(shí)，傾向于保守的方案。

圖3風(fēng)險(xiǎn)與人的認(rèn)知之間的關(guān)系

例3:假設(shè)某化工廠事故，可能導(dǎo)致600人死亡。現(xiàn)在已知有2種應(yīng)對(duì)方案:A方案會(huì)挽救200人的生命，B方案有1/3的可能會(huì)挽救600人的生命，2/3的可能1個(gè)人也救不了。A和B，你選擇哪個(gè)方案?

圖為精餾塔示意圖

例3比例2稍微復(fù)雜一點(diǎn)，A和B選擇的數(shù)學(xué)期望值是相同的。A選擇是保守的選擇，而B選擇是樂觀的選擇。從我們培訓(xùn)和咨詢時(shí)所作的調(diào)查來看，不同的企業(yè)的調(diào)查結(jié)果有很大的區(qū)別。可以得出的結(jié)論是:人們?cè)诿鎸?duì)復(fù)雜的不確定問題時(shí)，未免會(huì)選擇保守的方案，企業(yè)文化對(duì)企業(yè)中員工是否選擇保守的方案有很大影響。

對(duì)于HAZOP的啟示是，HAZOP討論的事件幾乎都是可能性事件，而且是不經(jīng)常出現(xiàn)的小概率事件，而且這些小概率事件往往隱藏在我們大腦的“我不知我不知”的部分，HAZOP團(tuán)隊(duì)成員在針對(duì)這些事件進(jìn)行討論時(shí)，往往過于樂觀。這是一個(gè)非常危險(xiǎn)的傾向，可能會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果。在HAZOP分析時(shí)，應(yīng)該采用的思維方式是“合理盡可能保守”，這里套用一個(gè)著名的表達(dá)方式ALARP(As LowAs Reasonably Practicable，合理盡可能低)，那我們這里把’‘合理盡可能保守”表達(dá)為ACARP(As Conservative AsReasonably Practicable)

圖4超壓比與容器破裂可能性的關(guān)系(注意此圖僅僅是示意圖)

如表2所示的HAZOP分析示例，在多個(gè)方面體現(xiàn)了ACARP的思維方式。冷卻水喪失的頻率可能分布在一個(gè)很廣的區(qū)間內(nèi)，如:1一1x10^-2次/a，安全閥在要求時(shí)失效的概率分布在一個(gè)更廣的區(qū)IBI內(nèi)，如:1x10^-1，一1x10^-5次/a，然而，在做粗略的頻率估計(jì)時(shí)，大多數(shù)公司要求使用合理保守的數(shù)據(jù)，如：冷卻水喪失的頻率采用1-1*10^-1次/a，安全閥要求失效的概率采用1*10^-2/a。另一個(gè)方面是，在考慮事故的后果時(shí)，采用了塔“破裂爆炸”這樣的表述，其實(shí)這也是一種ACARP的思維方式。壓力容器所見到的超壓與其設(shè)計(jì)壓力之間的比值和其破裂爆炸的可能性之間可能存在如圖4所示的關(guān)系。在沒有進(jìn)行進(jìn)一步分析的情況下，如;通過定量計(jì)算確定實(shí)際的最大超壓比、定量計(jì)算在最大超壓比下容器破裂的可能性，可以采用ACARP的原則來確定合理最壞的后果。當(dāng)然，在ACARP的思維方式中，有一個(gè)“合理現(xiàn)實(shí)”(reasonably practicable)這樣的限定詞，不能過于保守，如果過于保守，可能需要企業(yè)付出額外的成本。

表3初始事件或獨(dú)立保護(hù)層可能性

潤滑劑和催化劑

運(yùn)用開放性思維及合理盡可能保守思維這2個(gè)思維方式，可以在應(yīng)用HAZOP時(shí)，將HAZOP團(tuán)隊(duì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組織，發(fā)揮其最大效率和效果時(shí)，這2種思維方式起到了很好的潤滑劑和催化劑的作用。