劉林杰，李傳坤，酒江波，王春利

(1.中國石化青島安全工程研究院化學品安全控制國家重點實驗室，山東青島 2660712.青島歐賽斯環(huán)境與安全技術有限責任公司，山東青島 266580)

0 前言

化工裝置生產過程復雜，工藝條件苛刻，需要使用大量的閥門來控制介質流量的大小。在某些不經常操作的流程上，往往設置手動閥門，因為手動閥門(簡稱手閥)具有價格低廉、安全可靠等優(yōu)點。其中，不屬于主流程范圍內的部分閥門，操作人員往往對其設置作用和設置意圖了解不夠，導致誤操作概率大幅提高，需對其進行特殊管理，如掛牌提醒、鉛封提醒、執(zhí)行鎖定等。特殊管理手閥若被誤關或誤開會造成裝置重要的安全保護設施失效，可能使裝置處于不安全狀態(tài)，從而導致重大事故的發(fā)生。

目前國內對手閥的研究多集中在選型[1]、內漏檢測[2,3]、安全性檢測[4]及診斷[5]等方面，對特殊手閥管理研究較少。閥門管理方面的研究主要集中在安裝、使用、保養(yǎng)、檢修等方面[6,7]?？傮w來說，缺少對特殊管理手閥的辨識，風險分級以及誤操作可能性分級的研究。本文通過分析手閥誤操作的各類影響因素，運用層次分析法對特殊管理手閥的誤操作可能性進行分級。

1 特殊管理手閥可能被誤操作的影響因素

1.1 特殊管理手閥的定義

化工裝置的特殊管理手閥是指位于主工藝流程之外，并不具備正常操作功能但被誤操作之后可能引起嚴重安全后果的手閥[8]。常見的特殊管理手閥類型如表1所示。

表1 常見需特殊管理的手閥類型

1.2 特殊管理手閥誤操作的影響因素

a) 手閥尺寸。手閥尺寸越大越醒目，操作人員的操作難度越小，操作失誤的概率越??；反之，手閥尺寸越小，操作人員的操作難度越大，操作失誤的概率越大。因此，手閥尺寸對誤操作概率有重要影響。

b) 手閥環(huán)境。手閥環(huán)境主要是指特殊手閥周邊其他閥門的設置情況，如果閥門布置較集中，則閥門易被誤操作。另外，照明情況和操作時間等因素也會影響手閥操作人員的工作，導致誤操作的發(fā)生。

c) 手閥標識。手閥設備應有字跡清晰、位置顯眼、含義明確的標識，以便工作人員的識別和使用。手閥標識不清，會大幅增加誤操作的概率。

d) 操作人員認知。手閥的操作安全受操作人員熟練程度的直接影響。若操作人員不明確自己的崗位責任、不了解自己的崗位安全操作規(guī)程，那么會大幅增加誤操作的概率。

e) 歷史誤操作。裝置運行歷史上，手閥是否發(fā)生過誤操作。如果發(fā)生過，甚至多次發(fā)生過，那么表面誤操作的概率較高，應注意防范。

f) 手閥安裝位置。通常，手閥安裝的位置越難以抵達，其被誤操作的可能性就越小；反之，操作人員容易抵達的手閥(如距離地面高度較近)，其被誤操作的可能性越大。

g) 安全制度建立。手閥相關的安全管理制度越健全，則手閥被誤操作的可能性越小。

h) 安全制度執(zhí)行。安全制度離不開執(zhí)行，否則完善的安全管理制度形同虛設。安全管理制度的執(zhí)行力度越大，則手閥被誤操作的可能性越小。

i) 培訓狀況。良好的培訓，是安全操作的基石。對操作人員進行安全管理制度和操作技能的宣貫和培訓，是辨識、消除和減輕誤操作最有效的方法之一，培訓的效果對手閥誤操作的概率影響重大。

1.3 手閥誤操作影響因素體系

將“手閥誤操作可能性”設為目標層，作為綜合指標；將“閥門狀態(tài)”、“安全運行”、“制度與培訓”設為準則層的因素，用C表示；手閥尺寸等9個指標作為底層影響因素，用P表示，形成了手閥誤操作影響因素體系，如圖1所示。

圖1 手閥誤操作影響因素

2 手閥誤操作可能性分級方法

2.1 手閥誤操作各影響因素的綜合權重

層次分析法通過結合定性分析和定量分析，使人們對復雜系統(tǒng)主觀的判斷通過定量表示出來，是一種系統(tǒng)的分析方法，并構建數學模型進行相關處理，簡稱AHP(Analytic Hierarchy Process)法[9]。層次分析法通過找出與復雜問題相關聯的指標，建立層次結構，然后數學方法確定指標與層次、層次和上一層次相對重要性，最后得出底層指標對目標的最終重要程度[10]。

層次分析法的基本過程就是首先將復雜系統(tǒng)轉變成一個層次結構，然后比較各個層次的因素相對于上一層因素的重要程度，通過構造判斷矩陣，計算因素的相對權重，并且矩陣通過一致性檢驗，進而建立層次總排序，得到因素綜合權重，分析該問題[11]。

對于多層次的評價指標體系，可以先分別對每個判斷矩陣進行權重計算，然后逐層組合計算，得出最底層的評價元素對于目標層的綜合權重，具體的計算方法如表2所示。

表2 綜合權重計算

2.2 手閥誤操作各影響因素的影響分值

專家打分法又稱為德爾菲法，具體做法是組織若干對被評估對象熟悉的專家，依靠其經驗、知識和個人價值觀確定指標權重，并用統(tǒng)計方法做適當處理[12]。本文采用專家打分法，對圖1中所示的每個手閥誤操作影響因素的影響程度進行打分。最終確定的底層影響因素影響分值如表3所示。

表3 手閥誤操作底層影響因素影響分值

2.3 手閥誤操作的概率分值

結合各影響因素的綜合權重與各影響因素的影響分值，得到閥門誤操作分值的判別公式：

(1)

式中：S——手閥誤操作概率分值；

Wi——各影響因素的綜合權重；

Ii——各影響因素的影響分值；

m——影響因素的個數。

根據手閥誤操作概率分值，將其誤操作概率等級分為8級，如表4所示。

表4 手閥誤操作概率等級劃分

3 實例驗證

以某煉化公司200×104t/a加氫裂化裝置為實例，將層次分析法應用于裝置的手閥誤操作可能性分級。該公司對手閥沒有具體的管理規(guī)定，存在重大風險的手閥并沒有被充分辨識出來，只是通過現場經驗以及P&ID設計圖紙標注的管理措施來實施管理。

3.1 加氫裂化裝置特殊管理手閥概況

根據表1，梳理出27個特殊管理手閥，并將這些手閥誤操作的影響因素進行了總結。由于篇幅所限，僅選擇其中10個手閥舉例說明，如表5所示。

表5 加氫裂化裝置特殊管理手閥基本信息

3.2 閥門誤操作指標權重的計算

根據該加氫裂化裝置的管理實際，運用層次分析法計算手閥誤操作指標體系各因素的權重：首先對每個判斷矩陣進行權重計算，然后逐層組合計算，得出各層的影響因素對于目標層的綜合權重。各層的權重計算結果見表6。

表6 手閥誤操作影響因素的權重

3.3 誤操作概率等級的確定

對于需特殊管理的手閥，需進行如下計算：①根據手閥概況，依據表3得到各影響因素的分值；②根據各影響因素的分值以及各因素的權重，由公式(1)計算得到手閥誤操作的概率分值；③以表4手閥誤操作概率等級劃分表為依據，得到各個手閥誤操作的概率等級。

經計算，該加氫裂化裝置的10個關鍵手閥的誤操作概率計算如表7所示。

表7 加氫裂化裝置特殊管理手閥誤操作等級計算

根據本文提出的方法，評估出地下輕污油罐D503排火炬手操閥(序號4)、KO罐脫液控制閥前后手操閥等手閥(序號6)具有較高的誤操作概率。

以地下輕污油罐D503排火炬手操閥為例，該手閥約每3～4天關閉一次，執(zhí)行排出輕污油罐油品的作業(yè)。作業(yè)執(zhí)行完成之后，再打開該閥，實現輕污油罐與火炬系統(tǒng)的連通。經統(tǒng)計，該手閥在最近3年的操作過程中，存在1次清罐作業(yè)執(zhí)行完成后，現場操作人員忘記打開該閥的現象。因此，該手閥的誤操作概率在中國石化安全風險矩陣中，處于第二高的概率等級，即10-1次/年：在設備設施的使用壽命內可能發(fā)生多次。該案例證明，利用本文方法評估出的高誤操作可能性的手閥，與用安全風險矩陣發(fā)現的相吻合。

4 結論

a) 分析得到的手閥誤操作影響因素較為完整，所建立的手閥誤操作影響因素體系涵蓋面較全，提出的各影響因素的影響分值范圍合理。

b) 基于層次分析法，提出的手閥誤操作影響因素的綜合權重計算方法準確合理。

c) 結合各影響因素的綜合權重與各影響因素的影響分值，研究的閥門誤操作分值的計算方法，其最終分值可以對應得出手閥誤操作概率等級。

d) 在某煉化公司加氫裂化裝置上的實例表明，本文提出的手閥誤操作可能性分級方法，對該裝置手閥誤操作的可能性進行了分級，分級結果符合操作實踐，且分析過程側重于事前查找，為提前預防提供了決策依據。

下一步，在本文提出方法的基礎上，可以通過風險分析得出手閥誤操作所產生的后果等級，最后根據概率等級和后果等級確定手閥誤操作的風險等級，從而對手閥進行掛牌、鉛封或者上鎖等不同級別的管理模式。