馮帝文
中海油東方石化有限責任公司(海南東方572600)
本質(zhì)安全技術(shù)標準在石油企業(yè)中的實施與應用研究
馮帝文
中海油東方石化有限責任公司(海南東方572600)
闡述了石油企業(yè)如何在自己原有的HSE體系基礎(chǔ)上把“本質(zhì)安全”要素融入其中,進行一次HSE管理的本安技術(shù)升級,整合質(zhì)量、健康、安全與環(huán)境四位一體管理體系即QHSE管理體系的基本思路;詮釋了可靠性本安技術(shù)的理論基礎(chǔ)及應用研究;探討了本安技術(shù)未來發(fā)展趨勢及如何采取必要的對策強制企業(yè)特別是危險化學品企業(yè)推行本安技術(shù)與管理,以全面助推其質(zhì)量、環(huán)境與安全生產(chǎn)形勢的持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)。
本質(zhì)安全;技術(shù)標準;QHSE管理;可靠性
近年來,關(guān)于本質(zhì)安全技術(shù)(以下簡稱本安技術(shù))的多項國家標準(如GB 3836.4—2010《爆炸性環(huán)境第4部分:由本質(zhì)安全型“i”保護的設(shè)備》[1]、GB 3836.18—2010《爆炸性環(huán)境第18部分:本質(zhì)安全系統(tǒng)》[2]和GB 3836.19—2010《爆炸性環(huán)境第19部分:現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念》(FISCO)[3]等)相繼發(fā)布。隨著安全標準化的推進,還有多項關(guān)于本安技術(shù)的國家標準和行業(yè)標準將陸續(xù)制修訂頒發(fā),最終形成比較完整的本安技術(shù)系列標準。
本質(zhì)安全的提出源于20世紀50年代世界宇航的發(fā)展,載人航天人命關(guān)天,必須萬無一失。當時便提出了如何實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)及其構(gòu)件的質(zhì)量零缺陷概念,強調(diào)設(shè)計階段采用本安技術(shù),進行機械預定功能設(shè)計,確保其預定功能滿足自身的安全要求,即使設(shè)備出現(xiàn)故障也由于其先行設(shè)計的自身應急保護從而避免或不會發(fā)生意外傷害事故。
國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)以及國際電信聯(lián)盟(ITU)早已著手對本安技術(shù)標準的研究。如對IEC 60079-11:2011《易爆環(huán)境第11部分:實質(zhì)安全性的“i”型防護電氣設(shè)備》就曾不斷進行修訂完善,繼IEC 60079-11:1999和 IEC 60079-11:2006的兩個版本的制修定后,不久又在原來的基礎(chǔ)上推出新的新版IEC 60079-11:2011。
近年來,我國在引入國外先進的本安技術(shù)標準的同時,相繼出臺了關(guān)于開展安全標準化的一系列文件和標準,如繼AQ 3013—2008《危險化學品從業(yè)單位安全標準化通用規(guī)范》[4]、AQ/T 9006—2010《企業(yè)安全生產(chǎn)標準化基本規(guī)范》[5]等標準發(fā)布后,2011年又專門出臺了《國務(wù)院安委會關(guān)于深入開展企業(yè)安全生產(chǎn)標準化建設(shè)的指導意見》等若干文件。由此,一場深入持久的企業(yè)安標化達標考評工作在全國相關(guān)領(lǐng)域展開。
企業(yè)安全標準化達標考評工作的啟動,極大地推動了本安技術(shù)標準的實施,創(chuàng)建本質(zhì)安全型企業(yè),已成眾多企業(yè)的明智選擇。如長慶氣田通過整合質(zhì)量、健康、安全與環(huán)境管理體系,科學有效地推進氣田本質(zhì)安全。
本安技術(shù)系列標準追求的終極目標是“質(zhì)量零缺陷、人員零傷亡、環(huán)境零污染、安全零事故”。該系列標準既是我國發(fā)布的關(guān)于安全生產(chǎn)技術(shù)方面的一套強制性標準,又是指導建立與完善企業(yè)QHSE管理體系的規(guī)范性文件。
石油企業(yè)應以實施GB 3836.4—2010等本安技術(shù)標準為抓手,結(jié)合GB/T 28001—2011《職業(yè)健康安全管理體系要求》[6]等要求,通過科學、系統(tǒng)的制度設(shè)計和人機料法環(huán)的和諧運作,整合質(zhì)量(Quality)、健康(Health)、安全(Safety)與環(huán)境(Environment)管理體系,使組織實施質(zhì)量、健康、安全與環(huán)境管理的辦法、程序和資源等要素有機融合、相互促進而形成質(zhì)量安全為核心的QHSE動態(tài)管理體系[10],在過去提出的HSE體系基礎(chǔ)上進行一次本質(zhì)安全的技術(shù)管理升級。
現(xiàn)行發(fā)布的若干項關(guān)于安全評審文件如GB 3836.18—2010和GB 3836.19—2010等多項國家標準,無不貫穿了在設(shè)計方面的本質(zhì)安全“最優(yōu)化”原則,該原則主要體現(xiàn)在項目設(shè)計時基于本質(zhì)安全技術(shù)方面的以下特征:①系統(tǒng)零部件的機械應力在允許值內(nèi),必要時采用“安全系數(shù)法”來設(shè)計或評定需要滿足一定可靠度的機械零件的本質(zhì)安全要求;②設(shè)備的可靠性和操作性充分體現(xiàn)安全人機學的原理,全面考慮人的生理和心理因素,先行預測由于操作者情緒或精神狀態(tài)的波動而可能錯誤使用機械的狀況;③控制系統(tǒng)充分考慮本安型電氣儀表設(shè)備,采用自動化故障顯示裝置,能避免機械的意外啟動或非正常停止而發(fā)生的可能性危險;④可靠的失效安全保護,當人員誤操作時機械不動作或能自動報警提醒或當機械設(shè)備在發(fā)生故障時能自動停止運行,從而終止其危險。
按照本安特征要求設(shè)計的裝備、裝置及其控制系統(tǒng),奠定了安全保證的前置基礎(chǔ),再加上嚴格的制造、安裝和工藝過程控制,就能使安全生產(chǎn)的過程危險性降低到可接受水平,即使在人員誤操作或系統(tǒng)發(fā)生異常波動的情況下也能有按本安設(shè)計要求在源頭上采用的應急控制措施避免發(fā)生安全事故。正是基于這一認識,有人提出“產(chǎn)品安全責任追究”的理念,強調(diào)生產(chǎn)過程中發(fā)生的設(shè)備事故或及由此而造成的人身傷害,主要責任應由其設(shè)計者和建造者承擔,而不是使用它們的操作者。
現(xiàn)行版GB 3836.4—2010和原版GB 3836.4—2000相比,除了大量的編輯性修改外,在技術(shù)要求上也做了以下修定:
1)增加了以下技術(shù)要求:①ic保護等級(n型中nL);②大電流火花實驗裝置的結(jié)構(gòu)要求;③I類電路允許的短路電流和允許電容值(見本標準表A.1臨界點燃數(shù)據(jù)表);④使用電阻限制電容放電的技術(shù)要求;⑤變壓器的電壓實驗。
2)修定了“印制電路板印制線的溫度組別”表,該表對“印制線最小寬度(mm)”及其“溫度組別對應的最大允許電流/A”作了具體規(guī)定。
3)增加了以下兩個附錄:①附錄E(資料性附錄):瞬態(tài)能量實驗;②附錄F(規(guī)范性附錄):裝配好的印制電路板間距隔離及元件隔離。
4)引入與規(guī)定了以下方法:①處理具有大電流低電壓電池點燃能量的方法;②測量密封電池盒最大壓力的方法;③故障情況下IC中可能產(chǎn)生電壓提升的處理方法;④SMD可靠連接的方法;⑤電感和電容組合電路的火花點燃能量的處理方法;⑥由串聯(lián)電阻保護電容的電容量有效值降低的評定方法。
5)現(xiàn)行版版第5.7條取消了原版5.4條中“簡單設(shè)備不需要持有證明書”的規(guī)定,要求安全標志審核中應視產(chǎn)品實際情況按標準要求進行審查,參數(shù)合規(guī),并且“當簡單設(shè)備作為一個部件用在含有其他電路的設(shè)備時,應根據(jù)本部分的要求對整體進行評定”。
“可靠性”既是始終貫穿本安技術(shù)系列標準的一個重要概念,又是本安技術(shù)標準的核心內(nèi)容。如GB 3836.4—2010第3章“術(shù)語和定義”的可靠性(見3.11)中對可靠元件、可靠組件(見3.11.1)、可靠連接(見3.11.2)、可靠隔離或可靠絕緣(見3.11.3)等均進行了明確的界定;并在本標準的第8章中專門對“影響本質(zhì)安全性能的可靠元件、可靠組件和可靠連接”提出了具體的若干技術(shù)要求。
過去,提到“可靠性”概念的時候,往往側(cè)重于管理方面。而本安技術(shù)標準強調(diào)的“可靠性”要求,無疑是從設(shè)備、工藝、環(huán)境等多方面綜合性因素來明確與定義的,因而更注重技術(shù)方面的要求。難怪有人提出可靠安全系數(shù)(Certain Safety Factor)的量化研究,即用“安全系數(shù)法”來設(shè)計或評定需滿足一定可靠度的機械零件或設(shè)備是否達標。
實際上,世界卓越的質(zhì)量管理學家朱蘭在他主編的《質(zhì)量控制手冊》[7]中就用了大量的篇幅論證了可靠性活動在推動“新的技術(shù)方面”的作用。正因如此,國外許多工業(yè)發(fā)達的國家十分注重可靠性技術(shù)的研究,很多企業(yè)特別是一些從事國防和航天工業(yè)的公司都設(shè)立有“可靠性”技術(shù)部門,進行可靠性技術(shù)與管理的推進。我國已早在20世紀50年代初,一些專家學者就著手對產(chǎn)品可靠性和本安技術(shù)問題的研究,并把它貫穿于規(guī)劃、設(shè)計、試制和生產(chǎn)使用的全過程,所以,在GB 3836.4—2010中,“可靠性”已成為貫穿標準的重要術(shù)語。
因此,貫徹實施本安技術(shù)標準“可靠性”要求及其用應用研究勢在必行,對其在石油化工生產(chǎn)中的研究與應用提出以下建議:
1)按照本安技術(shù)標準的“可靠性”要求,結(jié)合現(xiàn)場實際需要編制一些防范風險的圖示文件,并力求將其中的主要條款或重要圖表摘錄上墻或做成安全警示標牌立于生產(chǎn)或施工作業(yè)現(xiàn)場。如為避免人體進入危險區(qū)域而發(fā)生傷害,宜在工程施工現(xiàn)場設(shè)置如圖1所示的安全標牌并確立相應的警戒區(qū)域。
圖1 施工作業(yè)現(xiàn)場安全警戒區(qū)域警示標牌參考樣圖
2)作為進行危險源控制基本方法的本質(zhì)安全設(shè)計技術(shù),固然其作用不可低估,但也不能指望它像靈丹妙藥一樣能消除所有危險源。實際上,由于某些不可預知事件的影響,系統(tǒng)中的殘余危險(residual risk)往往高于本安設(shè)計系統(tǒng)可接受危險(acceptable risk)水平。為此,應堅持在生產(chǎn)過程中嚴格按GB/T 20000.4—2003《標準化工作指南第4部分:標準中涉及安全的內(nèi)容》[8]中5.3的要求,通過風險評定和降低風險的循環(huán)過程(圖2)來發(fā)揮可靠性本質(zhì)安全管控在生產(chǎn)中的作用。
圖2 風險評定和降低風險的循環(huán)過程圖
3)凡涉及可靠性本安技術(shù)要求的高風險作業(yè),首先應區(qū)分是爆炸性作業(yè)環(huán)境還是非爆炸性作業(yè)環(huán)境,嚴格遵照相應標準和設(shè)計要求所規(guī)定的安全事項,同時應注意電氣設(shè)備所適用的大氣條件、大氣壓力和標準氧含量等要求。注意:GB 3836.1—2010《爆炸性環(huán)境第1部分:設(shè)備通用要求》[9]規(guī)定的標準大氣條件是:①溫度為-20~+60℃;②大氣壓力為80~110kPa;③空氣中標準氧含量(體積比)為21%。
對超出該范圍的大氣條件下使用的電氣設(shè)備需作特殊考慮,并可要求附加評定和試驗。
通常情況下,凡涉及可靠性本安技術(shù)要求的電氣作業(yè),包括在施工作業(yè)、設(shè)備檢維修或生產(chǎn)過程中,需在電源上架設(shè)的臨時電源線的用電作業(yè)或生產(chǎn)裝置上的臨時供電設(shè)施作業(yè)等,除時間不超過一個工作日的電氣專業(yè)人員校驗電氣設(shè)備需使用的臨時用電外,其余作業(yè)均應一律實行許可證制度,即只有辦理了《可靠性電氣作業(yè)許可證》,電工作業(yè)人員才能進行相應工作。許可證的編制可結(jié)合不同企業(yè)、不同作業(yè)的實際情況及相關(guān)內(nèi)容設(shè)計。
4)堅持從傳統(tǒng)的安全管理向以本質(zhì)安全管理為核心的可靠性管理轉(zhuǎn)變,在生產(chǎn)中大力推行和應用現(xiàn)代化管理方法。如用矩陣圖、關(guān)聯(lián)圖、相關(guān)圖、因果圖等TQM倡導的新老7種數(shù)理統(tǒng)計工具[10]對安全生產(chǎn)情況進行可靠性方面的數(shù)理統(tǒng)計分析,以便針對不同情況及時調(diào)整安全工作的主攻方向;用人機工程和生物節(jié)律對人類自身因素進行分析預測并事前控制,以便減少和杜絕人為因素的差錯而造成意外;用模糊數(shù)學、線性規(guī)劃、狀態(tài)監(jiān)測等工具和原理來對安全工作進行定量描述,全面實現(xiàn)本質(zhì)安全的系統(tǒng)優(yōu)化管理。
石油化工企業(yè)可在實施本安技術(shù)標準關(guān)于安全可靠性控制要求中,應用矩陣圖法來確立作業(yè)區(qū)域的三維系統(tǒng)安全可靠性控制點(圖3),以便隨時跟蹤其影響因素,有的放矢地進行事故預測,預防各種安全事故的發(fā)生。
圖3 危險化學品企業(yè)生產(chǎn)車間作業(yè)區(qū)域可靠安全分析Y型矩陣參考樣圖
本質(zhì)安全技術(shù)涉及產(chǎn)品責任預防(product liability prevention,PLP)、系統(tǒng)安全責任追究和安全評價[11]等一系列重大的管理和技術(shù)問題。推行本質(zhì)安全技術(shù)應扎扎實實地抓好以下基礎(chǔ)工作:
第一,要采取必要的法規(guī)手段強制生產(chǎn)企業(yè)特別是對石油化工生產(chǎn)中的危化品企業(yè)推行本安技術(shù)與管理。
建議石油工業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)督主管部門(或由中國石油化工集團公司牽頭)應盡快出臺一系列關(guān)于實施本質(zhì)安全技術(shù)管理的辦法、規(guī)定、細則和以危險源辨識、控制和評價為基礎(chǔ)的、體現(xiàn)本質(zhì)安全“性能化(Performance based)”技術(shù)特征的規(guī)范、標準,并把這些規(guī)范、標準及相關(guān)文件作為對石油化工生產(chǎn)中的?;菲髽I(yè)進行以生產(chǎn)裝置、機械設(shè)備和工藝過程等生產(chǎn)條件安全評價的主要內(nèi)容之一。如《關(guān)于開展企業(yè)本質(zhì)安全管理的指導意見》、《本質(zhì)安全技術(shù)設(shè)計規(guī)范》、《機械類本質(zhì)安全設(shè)計通用要求》等。這些規(guī)范或標準的實施,可以通過考評體系的形式先行在石油化工生產(chǎn)中的?;菲髽I(yè)進行試點,成功后全面推廣運用,并爭取上升為我國行業(yè)標準或國家標準。當然,也可將其內(nèi)容充實到現(xiàn)有的石油企業(yè)安標化達標考核體系中(如將現(xiàn)有安標化考核的A級要素由10項增加為11項,即增加本質(zhì)安全的專項考評要素)同步進行,以便在助推石油企業(yè)安標化考核的同時,最終實現(xiàn)石油工業(yè)全面本質(zhì)安全標準化管理的工作目標。
第二,要通過資金、人力、技術(shù)和物力的綜合投入用于本安技術(shù)的研發(fā),在政策上鼓勵企業(yè)自主創(chuàng)新或聯(lián)合大專院校、科研單位組織本安技術(shù)攻關(guān),根據(jù)需求研發(fā)具有本安性能的新技術(shù)和新產(chǎn)品,并逐步推向市場,滿足企業(yè)特別是對一些危險程度高、發(fā)生事故概率大的石油企業(yè)進行安全生產(chǎn)的裝備要求。以便盡快改善我國目前石油工業(yè)安全生產(chǎn)技術(shù)條件缺陷的一些被動局面。
反思我國石油企業(yè)過去生產(chǎn)中發(fā)生的事故,不少問題都是裝備上的技術(shù)隱患造成的,有些事故根本談不上操作者責任,卻讓其蒙受損失甚至有的付出生命的代價。為扭轉(zhuǎn)這種被動局面,應把本質(zhì)安全的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)提到重要的議事。
第三,進一步強化我國多年來堅持推行的建設(shè)項目職業(yè)衛(wèi)生、安全、環(huán)保、消防防護設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用的“三同時”管理舉措。其中,就本質(zhì)安全設(shè)計而言,應特別注意以下4個方面的問題:①首先應從生產(chǎn)環(huán)境、工藝路線、技術(shù)裝備、物料介質(zhì)等方面進行危害辨識與風險評定,查找系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的危險源,進行本質(zhì)安全初審。②對初審中已明確的涉及本質(zhì)安全問題的危險源,要有針對性地確立或體現(xiàn)消除、控制危險源的設(shè)計技術(shù)方案,并在此基礎(chǔ)上進行施工圖設(shè)計審查,明確提出本質(zhì)安全符合性審查意見,對不滿足要求者嚴禁施工。
第四,就本安技術(shù)標準的形成和發(fā)展來看,現(xiàn)行發(fā)布的本安類技術(shù)標準也和其他標準一樣也有一個不斷修訂和完善的過程。如GB 3836.4—2010標準,現(xiàn)行版是修改采用(MOD)IEC 60079-11:2006標準,但由于后來IEC 60079-11:2011(IEC 60079-11:2011易爆環(huán)境第11部分:本質(zhì)安全“i”型防護設(shè)備)標準的發(fā)布,GB 3836.4—2010版可能還要在適當?shù)臅r候進行相應的編輯性修改和技術(shù)性調(diào)整。
對照國際電工委員會IEC 60079-11:2006和IEC 60079-11:2011兩個版本標準的內(nèi)容,二者并無過多的實質(zhì)性內(nèi)容變化,何況我國目前使用的GB 3836.4—2010標準原來在制修訂時其部分條款規(guī)定已嚴于IEC 60079-11:2006標準的要求。如該標準與IEC 60079-11:2006相比,增加了“本安導線和非本安導線應盡量分開布置”;除需接地保護的外,“I類電氣設(shè)備的本質(zhì)安全電路一般不允許利用地線作為回路”等規(guī)定。所以,繼續(xù)實施GB 3836.4—2010標準是完全必要的;即便再有新版GB 3836.4標準發(fā)布,也不能把現(xiàn)行版標準的大部分內(nèi)容推倒重來,因為其中的諸多條款已被多年的實踐證明是必須執(zhí)行、不能隨意修改的。
如以后根據(jù)IEC 60079-11:2011的規(guī)定而修訂現(xiàn)行的GB 3836.4—2010標準的話,石油行業(yè)應爭取必要的話語權(quán),如提出在編排格式應遵照GB/T 1.1—2009第9章的規(guī)定,修訂的總體思路應進一步體現(xiàn)本安設(shè)計理念和“性能化(Performance based)”特征與技術(shù)要求,具體內(nèi)容建議關(guān)注以下方面:
1)修改采用(MOD)IEC 60079-11:2011中關(guān)于現(xiàn)場總線本質(zhì)安全原理(FISCO)和可燃性粉塵環(huán)境的主要技術(shù)要求。
2)由于現(xiàn)行版的GB 3836.4—2010標準“未考慮GB 3836.1—2010中Ⅲ類設(shè)備”的分類、分組,為體現(xiàn)標準的完整性,建議再版后的標準補充這項規(guī)定。
3)針對易燃易爆環(huán)境下使用的相關(guān)設(shè)備,對本安設(shè)備的配套設(shè)施(如充電設(shè)備及儀表附件等)提出明確的技術(shù)要求。
4)參照IEC 60079-11:2011中附錄H的規(guī)則,增加半導體點火試驗的方法與要求。
5)參照IEC 60079-11:2011中新增的10.11光隔離器試驗(Optical isolators tests)的規(guī)定,增加光隔離器試驗方法。
6)非等效采用IEC 60079-11:2011中關(guān)于安全設(shè)備的配套設(shè)施、供電電路和儀表聯(lián)鎖控制等方面的技術(shù)條款。
7)充分考慮人的生理和心理因素而可能發(fā)生的失誤,注意對涉及機械設(shè)計方面的以下本質(zhì)安全要求:①當人員誤操作時機械不動作;②當人員誤操作機械動作時能自動報警提醒;③當機械設(shè)備在運行中安全保護失效時能自動停止運行,以避免事故的發(fā)生。
[1]全國防爆電氣設(shè)備標準化技術(shù)委員會(SAC/TC 9).爆炸性環(huán)境第4部分:由本質(zhì)安全型“i”保護的設(shè)備:GB 3836.4—2010[S].北京:中國標準出版社,2011.
[2]全國防爆電氣設(shè)備標準化技術(shù)委員會(SAC/TC 9).爆炸性環(huán)境第18部分:本質(zhì)安全系統(tǒng):GB 3836.18—2010[S].北京:中國標準出版社,2011.
[3]全國防爆電氣設(shè)備標準化技術(shù)委員會(SAC/TC 9).爆炸性環(huán)境第19部分:現(xiàn)場總線本質(zhì)安全概念(FISCO):GB 3836.19—2010[S].北京:中國標準出版社,2011.
[4]全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會化學品安全分技術(shù)委員會.危險化學品從業(yè)單位安全標準化通用規(guī)范:AQ 3013—2008[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.
[5]全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會.企業(yè)安全生產(chǎn)標準化基本規(guī)范:AQ/T 9006—2010[S].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.
[6]中國標準化研究院.職業(yè)健康安全管理體系要求:GB/T 28001—2011[S].北京:中國標準出版社,2012.
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[9]全國防爆電氣設(shè)備標準化技術(shù)委員會(SAC/TC 9).爆炸性環(huán)境第1部分:設(shè)備通用要求:GB 3836.1—2010[S].北京:中國標準出版社,2011.
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[11]陳寶智,吳敏.本質(zhì)安全的理念與實踐[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù),2008,4(3):79-83.
It is expounded for the oil enterprises how to integrate"essential safety"elements into the original HSE system,to finish the upgrade of HSE security technology management,so as to obtain a management system of integrating quality,health,safety and environment,that is QHSE management system.The theoretical basis and application research of reliability essential safety technology are explained,and the development trend of the intrinsic security technology in the future and how to take the necessary measures to compel enterprises,especially dangerous chemical enterprises,implementing the intrinsic safety technology and management to boost the sustained and stable improvement of their quality,environment and safety situation are discussed.
intrinsic safety;technical standard;QHSE management;reliability
路萍
2017-01-24
馮帝文(1988-),男,工程師,現(xiàn)主要從事化學工程與工藝研究工作。