保护层分析方法应用简介

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1、保护层分析方法应用简介　　保护层分析（LOPA）方法是基于事故场景的一种半定量分析方法，以其分析的客观性、可靠性和高效性等特点，近年来在国际石化企业中得到了越来越广泛的应用。　　保护层分析（LOPA）方法是在定性危害分析的基础上，进一步评估保护层的有效性，并进行风险决策的系统方法。其主要目的是确定是否有足够的保护层来降低风险，使之满足企业的风险标准。概括来说，保护层分析是基于事故场景的一种半定量分析方法。　　“保护层”一词最早出现在20世纪80年代末，当时的化学品制造商协会（现为美国化学理事会）出版了《责任关怀——过程安全管理实施准则》一书，书中建议将“足够的保护层”作为有效的过程安全

2、管理系统的一个组成部分。　　1993年，美国化工过程安全中心（CCPS）出版了《化工过程安全自动化指南》，这本书建议将LOPA作为确定安全仪表功能完整性水平的方法之一。当时书中所采用的LOPA方法还未发展成熟，但它指明了这个领域前进的道路。　　在LOPA发展的初期，它只是在个别公司内部使用。2001年，CCPS又出版了《保护层分析——简化的过程风险评估》，详细介绍了LOPA的基本规则和应用。2003年，国际电工协会（IEC）发布了IEC61511：过程工业领域安全仪表系统的功能安全，将LOPA作为确定安全仪表系统完整性水平的推荐方法之一。　　目前，LOPA以其分析的客观性、可靠性和高效

3、性等特点，在国际石化企业中得到了越来越广泛的应用。　　LOPA的作用　　为提高生产过程中的安全性，一个典型的化工装置应包含各种保护层，如：本质安全设计、基本过程控制系统、关键报警与人员干预、安全仪表功能、物理保护（安全阀等）、释放后物理保护（防火堤）、工厂应急响应和社区应急响应等，如图1所示。　　在开展化工装置工艺危害分析时，保护层是否能有效防止事故的发生，这是分析人员最为关注的一个问题。定性的工艺危害分析方法，如危险与可操作性分析（HAZOP分析），主要依赖分析人员的经验。在分析过程中往往会陷入争论，影响分析效率，并且分析的结果可能存在过保护或保护不足。　　LOPA则可以运用合理、客

4、观、基于风险的方法回答这些关键问题。与基于“风险对我而言可以接受”的主观判断相比，LOPA客观的风险标准，已证明可有效解决工艺危害分析结果的分歧。可以说，LOPA提供了更可靠的风险判断。与定量风险分析相比，LOPA花费的时间较少，可以提高危害评估会议的效率。一些公司的LOPA分析经验表明，关注事故场景的研究方法，可以发现那些已进行过多次危害分析的成熟工艺中存在的、未被发现的安全问题。　　LOPA的基本程序　　LOPA的基本程序包括：事故场景筛选；确定事故发生的初始原因；独立保护层（IPL）评估；场景频率计算；风险评估与决策；后续跟踪与审查6个步骤。　　下面以正己烷缓冲罐为例，介绍LOP

5、A的基本程序应用。　　来自上游工艺单元的正己烷，进入正己烷缓冲罐T-401，输往下游工艺使用。储罐总容量为30t，通常盛装一半的容量。正己烷缓冲罐液位受液位控制回路（LIC-90）控制，液位控制回路（BPCS）通过调节液位阀（LV-90）来控制液位高度，这一回路还包括提醒操作人员液位过高的报警装置（LAH-90）。储罐位于防火堤内，该防火堤能够容纳45t正己烷释放。简化流程图如图2所示。　　事故场景筛选　　LOPA分析的事故场景来源可以采用某种工艺危险分析方法，如HAZOP分析得到的危险场景，也可以是收集的事故案例等。但是，LOPA分析人员应根据事故后果的严重性，对需要进行LOPA的事

6、故场景进行筛选，通常选择后果严重性等级较高的事故场景开展分析。本案例中，采用前期进行的HAZOP分析作为场景信息来源，HAOZP分析的部分结果见表1。按照后果严重性程度，选择正己烷缓冲罐溢流这个场景进行LOPA。　　确定事故发生的初始原因　　事故场景发生的初始原因，可能是某种外部事件（如火灾）、设备故障（如泵故障）、人员失误（如操作人员的误操作）等。本案例暂定正己烷缓冲罐溢流的初始原因是液位控制回路（BPCS）失效。　　独立保护层（IPL）评估　　独立保护层（IPL）要求能独立发挥作用、有效阻止不良后果的发生。并不是所有的保护措施都可以作为IPL，IPL的确认须满足5方面的要求：独立性

7、，能独立于事故场景发生的初始原因，并独立于同一场景中的其他独立保护层；有效性，按照设计的功能发挥作用，能有效地防止后果的发生；安全性，应有管理控制或技术手段防止保护层被随意变动；变更管理，设备、操作程序、过程条件等任何改动应执行变更管理程序，以满足变更后独立保护层（IPL）的要求；可审查性，应有相应的信息资料，以说明独立保护层（IPL）的设计、检查、维护、测试和运行活动。　　按照上述要求对本案例中的IPL进行识别。　　首先是防火堤。一旦罐体发生