彭堯 陳宇

摘要：某小型機(jī)場(chǎng)年消耗航空油料在3000噸內(nèi)，供應(yīng)小型飛機(jī)航空汽油與航空煤油。綜合考慮安全性與便利性，決定在機(jī)場(chǎng)內(nèi)部建設(shè)航空油料撬裝加油站。國內(nèi)機(jī)場(chǎng)建設(shè)與使用撬裝加油設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)十分匱乏，為確保安全生產(chǎn)，本文在該小型機(jī)場(chǎng)撬裝加油設(shè)備實(shí)施危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了安全完整性（SIL）定級(jí)以全面系統(tǒng)地對(duì)可能出現(xiàn)的過程故障因素、可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果和現(xiàn)有的保護(hù)措施進(jìn)行評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)大小，并提出降低重大風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵控制措施。從系統(tǒng)、從源頭遏制事故的發(fā)生，提升安全管理水平。

關(guān)鍵詞：撬裝加油站;航空油料;HAZOP分析;風(fēng)險(xiǎn)控制

Risk Analysis of Skid-Mounted Refueling Equipment in Small Airports

PENG Yao? CHEN Yu

（Mianyang Flight Coleege of the Civil Aviation Flight University of China， Mianyang， Sichuan Province， 621000 China）

Abstract： A small airport consumes 3000 tons of aviation oil per year， supplying aviation gasoline and aviation kerosene for small aircraft. Considering the safety and convenience， it is decided to build skid-mounted aviation fuel station inside the airport. Domestic airport construction and the use of ski-mounted refueling equipment experience is very scarce. In order to ensure safe production， on the basis of HAZOP analysis of the implementation of skid-mounted refueling equipment in this small airport， SIL is graded to evaluate the possible process failure factors， possible serious consequences and existing protective measures in a comprehensive and systematic manner. Then determine the level of risk， and propose key control measures to reduce major risks. Prevent the occurrence of accidents systematically and from the source， and improve the safety management level.

Key Words： Skid-mounted refueling equipment; Aviation fuel; HAZOP analysis; Risk control

引言

針對(duì)燃油儲(chǔ)存設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)分析，陳巍[1]結(jié)合燃油儲(chǔ)運(yùn)的特點(diǎn)，分析各種安全評(píng)價(jià)的常用方法在燃油重點(diǎn)部位適用后的結(jié)果，以及在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足。黃坤等[2]采用模糊綜合評(píng)價(jià)時(shí)采用了“改進(jìn)的層次分析法”確定權(quán)重，避免對(duì)判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)和調(diào)整，評(píng)價(jià)方法更為簡(jiǎn)便，操作更為方便，評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確與客觀。梁桂平[3]采用九級(jí)標(biāo)度法確定燃油儲(chǔ)存安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，對(duì)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以消除評(píng)價(jià)過程中的主觀性和片面性。鄧宗竹等[4]采用層次分析法得出評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析得出參評(píng)數(shù)據(jù)序列與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)序列之間的關(guān)聯(lián)度，將關(guān)聯(lián)度最大值作為標(biāo)準(zhǔn)安全等級(jí)。苗青等[5]將可靠性的極限狀態(tài)方法適用于原油管道的流動(dòng)安全性評(píng)價(jià)上，建立了相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系，分析各參數(shù)變化耦合效應(yīng)對(duì)管流安全的影響。姜峰等[6]針對(duì)海洋平臺(tái)原油儲(chǔ)罐采用三標(biāo)度AHP法對(duì)其進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，采用二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型確定安全分級(jí)。王占頂?shù)萚7]和徐志杰等[8]采用HAZOP-LOPA分析了化工流程，且徐志杰等[8]對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了過程危害分析的圖形可視化。陶冶等[9]考慮非獨(dú)立保護(hù)層，改進(jìn)評(píng)價(jià)方法避免了傳統(tǒng)方法過于保守的結(jié)果。Yazdi和Mohammad[10]分析了硫化氫氣體泄露風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算得到了安全完整性水平與失效概率，在此基礎(chǔ)上提出提高SIL安全性能的解決方案。陳碩等[11]對(duì)石腦油吸附分離裝置的SIL等級(jí)進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，閆放等[12]為了實(shí)現(xiàn)定量化的保護(hù)層分析采用了開發(fā)集對(duì)-保護(hù)層分析（SPA-LOPA）分析法，保證了評(píng)價(jià)質(zhì)量。對(duì)于安全評(píng)價(jià)的方法與結(jié)果，學(xué)者們都進(jìn)行了較為全面的研究，但撬裝加油設(shè)備的研究與使用尚不廣泛，因此本文針對(duì)某小型機(jī)場(chǎng)的航空油料撬裝加油站，進(jìn)行了關(guān)鍵過程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 撬裝加油站簡(jiǎn)介

該撬裝加油站主要包含2個(gè)50m3航空汽油臥式罐、1個(gè)50m3航空煤油臥式罐，以及相應(yīng)的裝卸油撬裝設(shè)備。航空汽油和航空煤油通過公路運(yùn)輸至橇裝加油裝置處，通過橇裝加油裝置內(nèi)油泵分別將接卸至儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存，質(zhì)量合格的航空油料通過橇裝加油裝置內(nèi)的油泵為罐式加油車進(jìn)行灌油，再通過罐式加油車給通用飛機(jī)進(jìn)行加油作業(yè)。橇裝加油裝置必須具有防火、防爆性能，因此設(shè)置有自動(dòng)監(jiān)測(cè)、高低液位自動(dòng)聲光報(bào)警、自動(dòng)控制儲(chǔ)油罐最高位最低位、自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)與自動(dòng)消防滅火功能。在此基礎(chǔ)上通過安全分析確定系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平，分析風(fēng)險(xiǎn)控制措施的有效性。

2 HAZOP分析

HAZOP（Hazard and Operability Studies的英文縮寫）是對(duì)危險(xiǎn)與可操作性分析的簡(jiǎn)稱。HAZOP系統(tǒng)地分析復(fù)雜工藝過程和操作，以確定和評(píng)估由于錯(cuò)誤操作、錯(cuò)誤執(zhí)行或偏離設(shè)計(jì)目的而引起的潛在危險(xiǎn)和后果，以便將這些危險(xiǎn)排除或進(jìn)行有效控制。本文采用經(jīng)驗(yàn)法將實(shí)際設(shè)計(jì)和成熟的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行比較，并有選擇性地使用引導(dǎo)詞;根據(jù)引導(dǎo)詞系統(tǒng)地針對(duì)工藝過程中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將每一個(gè)引導(dǎo)詞應(yīng)用在工藝變量上，如此重復(fù)，直到整個(gè)工藝過程分析完畢。分析得到該撬裝加油設(shè)備工藝流程中的7個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)因素，以及消除采取的相應(yīng)措施。

（1）流量過低

因?yàn)檩斢凸芫€閥門未打開或開錯(cuò)，流量計(jì)卡死或過濾器堵塞導(dǎo)致輸油作業(yè)中斷和管線憋壓嚴(yán)重等情況，導(dǎo)致油品從閥門或管線連接處泄漏引起流量過低。消除風(fēng)險(xiǎn)的采取措施為：使用進(jìn)油儲(chǔ)罐液位指示、中控設(shè)置急停按鈕，關(guān)閉油泵閥門、定期清理過濾器、過濾器出口管線設(shè)置壓力表、作業(yè)人員監(jiān)護(hù)作業(yè)，壓力低時(shí)清理過濾器、按操作手冊(cè)規(guī)定過濾器清理要求和作業(yè)流程，卸油前檢測(cè)核對(duì)流程等。

（2）流量過高

航油流量過高有兩種主要原因，一是由于進(jìn)油管道流速過高導(dǎo)致輸油壓力過大，可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐進(jìn)油時(shí)液位低;液面和浮盤存在氣相空間時(shí)，進(jìn)油流速過快造成靜電積聚，可導(dǎo)致燃爆事故;二是由于計(jì)量錯(cuò)誤，輸油量超過儲(chǔ)罐剩余容量，管輸至儲(chǔ)罐累計(jì)流量過多，可能流速過快導(dǎo)致造成靜電積聚;儲(chǔ)罐液位上升過快導(dǎo)致浮盤卡澀，儲(chǔ)罐液位過高導(dǎo)致油品溢流至現(xiàn)場(chǎng)，遇熱源或明火發(fā)生燃燒爆炸事故。

目前安全措施為：嚴(yán)格控制流速在4m/s以內(nèi)、流量超過限定值終止進(jìn)料、設(shè)置管線及儲(chǔ)罐了靜電跨接和接地、儲(chǔ)罐液位指示報(bào)警聯(lián)鎖、液位低報(bào)警和液位低低聯(lián)鎖關(guān)閉出口切斷閥，停輸油泵等。

（3）流量逆

因?yàn)椴僮髁鞒体e(cuò)誤，閥門開啟順序錯(cuò)誤或輸油泵故障停，來油壓力低導(dǎo)致油品逆流，可能引起泵體設(shè)備損壞，罐車液位升高，油品泄漏至現(xiàn)場(chǎng)。采取措施為進(jìn)油管道與罐車設(shè)置止回閥，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警，操作人員及時(shí)關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)口閥門，停卸油作業(yè)等。

（4）溫度過高

由于夏季機(jī)場(chǎng)溫度過高或進(jìn)料油品溫度過高，導(dǎo)致油品蒸發(fā)量大、物料損失、泵體損壞;油品蒸汽泄露擴(kuò)散到周圍環(huán)境，可能發(fā)生閃爆事故，對(duì)作業(yè)人員造成傷害。主要安全措施為罐區(qū)設(shè)置溫度指示報(bào)警;卸車作業(yè)用石棉被蓋好槽車口，減少油氣擴(kuò)散，并控制卸油流速。

（5）壓力過高

管線壓力過高的主要原因有三點(diǎn)：一是由于上游分輸來油壓力過高或外界溫度過高，管線內(nèi)油品受熱;二是人員誤操作，管線閥門未打開過開錯(cuò)，導(dǎo)致輸送泵出口憋壓;三是儲(chǔ)罐進(jìn)料時(shí)通氣口堵塞、浮盤卡澀、進(jìn)料流速過快，浮盤上升速度可導(dǎo)致慢儲(chǔ)罐壓力過高。管線壓力過高后輸油流速過快，靜電積聚，儲(chǔ)罐液位上升過快，浮盤卡澀損壞，輸油泵后憋壓，造成輸送泵故障損壞，管線超壓可能造成物料從閥門或管線連接處泄漏，遇熱源或明火發(fā)生燃爆事故。

管線壓力安全措施主要包括：安裝進(jìn)油管線壓力與儲(chǔ)罐遠(yuǎn)傳指示報(bào)警;管道、儲(chǔ)罐設(shè)置有靜電跨接;油品進(jìn)料流速根據(jù)收油儲(chǔ)罐液位上漲速度確定，流速嚴(yán)格控制在4m/s以內(nèi);冬季每次作業(yè)前檢查是否凍堵呼吸閥;呼吸閥設(shè)置阻火器，定期檢維修呼吸閥和阻火器;設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警、消防滅火系統(tǒng)和儲(chǔ)罐壓力指示報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)置罐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)溫度指示。

（6）泄露

管道/閥門老化損壞，錯(cuò)誤操作導(dǎo)致的泵體長時(shí)間憋壓損壞或設(shè)備老化可導(dǎo)致油品泄漏至現(xiàn)場(chǎng)，遇熱源或明火可能發(fā)生燃爆事故，對(duì)附近作業(yè)人員造成傷害。防止泄露的安全措施有：輸油過程發(fā)現(xiàn)管線/閥門泄漏時(shí)操作人員關(guān)閉輸油管線閥門，關(guān)閉儲(chǔ)罐進(jìn)口閥門;設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警;操作人員打開油閥室排風(fēng)扇并定期檢維修。

在此基礎(chǔ)上建議設(shè)置可燃?xì)怏w濃度高高聯(lián)鎖開啟排風(fēng)扇，設(shè)置遠(yuǎn)程啟動(dòng)排風(fēng)扇的功能。由于現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w濃度聲光報(bào)警時(shí)，外部作業(yè)或巡檢人員可能無法接受到報(bào)警信號(hào)，建議在墻體外部也設(shè)置聲光報(bào)警便于附近人員能及時(shí)接收到報(bào)警信號(hào)。

（7）液位過高

槽車液位過高可能由于發(fā)油過程定量裝車系統(tǒng)故障，發(fā)油量過多;或人員操作失誤，發(fā)油量設(shè)置過多。收油時(shí)儲(chǔ)罐液位高可能由于計(jì)量錯(cuò)誤，或液位計(jì)指示錯(cuò)誤，未及時(shí)切換進(jìn)料儲(chǔ)罐或停止進(jìn)料，導(dǎo)致部分油品從槽車呼吸口或儲(chǔ)罐呼吸閥泄漏至現(xiàn)場(chǎng)，遇熱源或明火發(fā)生閃爆事故;槽車滿液位后油品進(jìn)入油氣回收裝置還會(huì)造成設(shè)備損壞。液位控制措施主要有：設(shè)置油氣回收裝置入口氣液分離器液位高高聯(lián)鎖停機(jī);設(shè)置發(fā)油儲(chǔ)罐液位指示與高液位報(bào)警，以及液位高高連鎖關(guān)閉進(jìn)口切斷閥;圍堰收容，防止油品泄漏范圍擴(kuò)散;設(shè)置急停按鈕，異常工況下一鍵停卸油作業(yè);收油后人工測(cè)量?jī)?chǔ)罐油位，核對(duì)液位計(jì)與測(cè)量液位偏差，并比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)傳液位。

3 SIL定級(jí)

HAZOP分析全面地列舉了撬裝加油設(shè)備工藝流程中存在的風(fēng)險(xiǎn)情況，為了進(jìn)一步確定SIL（安全完整性等級(jí)），即確定安全儀表系統(tǒng)中的安全儀表系統(tǒng)的安全完整性要求的等級(jí)（離散的分級(jí)表示，從等級(jí)1至等級(jí)4，SIL級(jí)別越高，安全等級(jí)越高），以確定各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)引起事故的嚴(yán)重性。考慮撬裝加油設(shè)備事故發(fā)生頻率，一般采用低需求模式來進(jìn)行分析，劃分結(jié)果見表1。

此次安全儀表系統(tǒng)評(píng)估SIL定級(jí)分析在HAZOP的分析的基礎(chǔ)上，采用符合IEC61511-3 2003（過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)）附錄F中保護(hù)層分析（LOPA）法確定安全儀表功能的完整性等級(jí)。

LOPA風(fēng)險(xiǎn)分析前，首先建立風(fēng)險(xiǎn)容許度標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，以保護(hù)人員安全，防止環(huán)境和財(cái)產(chǎn)/生產(chǎn)損失，建立用于此研究的假設(shè)和失效數(shù)據(jù)，根據(jù)邏輯圖、P&IDs或因果矩陣確認(rèn)SIF（安全儀表功能）。

然后對(duì)導(dǎo)致需進(jìn)行LOPA后果的危險(xiǎn)事件進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)危險(xiǎn)事件的各項(xiàng)原因確定初始事件的頻率與結(jié)果評(píng)估（即危險(xiǎn)物料泄漏致死的可能性、財(cái)產(chǎn)損失、生產(chǎn)中斷及環(huán)境污染）;識(shí)別獨(dú)立保護(hù)層（IPLs）和風(fēng)險(xiǎn)降低因數(shù)（RRF）;根據(jù)已建立的風(fēng)險(xiǎn)容許度標(biāo)準(zhǔn)，確定SIF所需SIL。本文分析得到4個(gè)SIF回路，結(jié)果表3所示。

結(jié)果分析可以確定出航空汽油儲(chǔ)罐兩個(gè)SIL1級(jí)回路，建議針對(duì)編號(hào)1風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)設(shè)置獨(dú)立保護(hù)措施包括：在儲(chǔ)罐根部增設(shè)切斷閥，高液位開關(guān)聯(lián)鎖罐根切斷閥，設(shè)置獨(dú)立的液位開關(guān)，高高限聯(lián)鎖并設(shè)置防火圍堰，建議針對(duì)編號(hào)2風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)設(shè)置獨(dú)立保護(hù)措施包括：低液位報(bào)警與低液位開關(guān)聯(lián)鎖停同品種發(fā)油泵。LOPA分析得到采取針對(duì)性安全措施后可大大減少事故發(fā)生頻率。

4 結(jié)論

（1）通過HAZOP分析了該小型機(jī)場(chǎng)撬裝加油設(shè)備存在的7種主要風(fēng)險(xiǎn)因素，以及相應(yīng)的保護(hù)措施?？梢杂行У卮_定風(fēng)險(xiǎn)位置，并預(yù)防事故的發(fā)生。

（2）在HAZOP分析的基礎(chǔ)上采用LOPA風(fēng)險(xiǎn)分析確定SIL定級(jí)，以確定各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的嚴(yán)重性，分析結(jié)果為航空汽油儲(chǔ)罐存在兩個(gè)SIL1級(jí)回路，針對(duì)這兩個(gè)回路設(shè)置相應(yīng)的獨(dú)立保護(hù)措施，可以大大減少事故發(fā)生頻率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳巍. 油庫項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)研究與實(shí)踐[D].天津大學(xué)，2012.

[2] 黃坤， 劉蘇， 林輝，等. 模糊綜合評(píng)價(jià)法在油庫安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2006（05）：7+61-65+73.

[3] 梁桂平. 基于層次分析法的油氣儲(chǔ)運(yùn)安全評(píng)價(jià)[J]. 化工管理， 2017（9）.

[4] 鄧宗竹， 劉德俊， 姜東方. 灰色關(guān)聯(lián)和層次分析法在加油站安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2011， 30（011）：811-815.

[5] 苗青，張勁軍，徐波，閆鋒，李鴻英.原油管道流動(dòng)安全評(píng)價(jià)方法及體系[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2018，37（11）：1218-1223.

[6] 姜峰， 曹康， 陳晨，等. 三標(biāo)度AHP在海洋平臺(tái)原油儲(chǔ)罐安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016， 42（005）：68-72.

[7] 王占頂，牛春林，張?jiān)? HAZOP-LOPA分析方法在硫磺回收裝置的應(yīng)用[J]. 煉油技術(shù)與工程， 2020， v.50;No.421（11）：64-68.

[8] 徐志杰，李邦，宋占兵，高華宙. 統(tǒng)一危害評(píng)估——一種PHA數(shù)據(jù)重組和優(yōu)化方法[J]. 石油化工自動(dòng)化， 2020， v.56;No.298（06）：40-45.

[9] 陶冶， 姚安林， 徐濤龍，等. 考慮非獨(dú)立保護(hù)層影響的LOPA改進(jìn)策略研究[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)， 2019（8）.

[10] Yazdi， Mohammad. The Application of Bow-Tie Method in Hydrogen Sulfide Risk Management Using Layer of Protection Analysis （LOPA）[J]. Journal of Failure Analysis & Prevention， 2017， 17（2）：291-303.

[11] 陳碩， 胡蘇. 典型化工裝置安全完整性評(píng)估驗(yàn)證[J]. 現(xiàn)代化工， 2020， v.40;No.403（05）：16-19.

[12] 閆放，張舒，許開立.化工危險(xiǎn)源定量保護(hù)層分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，29（01）：100-105.

作者簡(jiǎn)介：彭堯，1994年生，男，碩士研究生，助理工程師，研究方向?yàn)橛蜌饩こ獭?/p>