李龍

（長沙新材料產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，湖南 長沙 414000）

壓力容器、換熱器、蒸餾塔等化工設(shè)備是工業(yè)領(lǐng)域常用的裝備，是易發(fā)生重大事故的特殊設(shè)備，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都極有可能導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失。同時在用化工設(shè)備必須長周期運行，維護和檢驗成本較高。為了既保證安全性又兼顧經(jīng)濟性，需要采用各類風(fēng)險評價技術(shù)對其安全狀況進(jìn)行評估。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，定量風(fēng)險評價技術(shù)在化工設(shè)備安全領(lǐng)域越來越受到重視和應(yīng)用。

1 風(fēng)險評價概述

風(fēng)險評價就是為了達(dá)到系統(tǒng)安全的目的，通過一系列安全標(biāo)準(zhǔn)和評判工具，對流程中存在的潛在風(fēng)險進(jìn)行識別、判斷和分析，并采取一系列措施，規(guī)避事故的發(fā)生或減少事故發(fā)生的可能性。

風(fēng)險評價方法有定性、定量和半定量評價法，每一種評價方法有其特點和使用范圍，不同的行業(yè)需要采用不同的風(fēng)險評價方法。

2 化工設(shè)備風(fēng)險評價方法

根據(jù)企業(yè)自身的特點，結(jié)合設(shè)備的具體狀況，如數(shù)量、介質(zhì)、工作條件、使用年限等，選擇合適的風(fēng)險評價方法，對其安全狀況進(jìn)行評估，可達(dá)到協(xié)調(diào)其安全性與經(jīng)濟性的目的。

2.1 定性風(fēng)險評價方法

根據(jù)化工設(shè)備的特點，對其安全狀況進(jìn)行評定中，一般使用的定性風(fēng)險評價方法有安全檢查表法（SCL）、預(yù)先危險性分析（PHA）、故障類型和影響分析（FMEA）、危險性與可操作性研究（HAZOP）。安全檢查表法（SCL）以分析危險有害因素、安全等級為評價目的。特點是以提問或現(xiàn)場觀察方式確定各檢查項目的狀況。優(yōu)點是簡單易掌握，缺點是只能獲得定性的評價結(jié)果；預(yù)先危險性分析（PHA）以危險性等級為評價目的。特點是通過分析討論系統(tǒng)中存在的危險及有害要素、觸發(fā)原因、事故類型，評定等級。優(yōu)點是方法簡單容易，缺點是分析評價人為因素影響；故障類型和影響分析（FMEA）以分析故障的影響等級為目的。特點是通過分析系統(tǒng)中的故障類型、原因、影響，從而評定影響等級。優(yōu)點是分析詳細(xì)，缺點就是分析太復(fù)雜；危險性和可操作性研究（HAZOP）以分析偏離及其原因、后果造成影響為評價目的。特點是通過分析可能出現(xiàn)的偏離及原因、產(chǎn)生的后果；優(yōu)點是方法簡單易行，應(yīng)用廣泛，缺點是容易受主觀因素影響。

2.2 半定量風(fēng)險評價方法

化工設(shè)備安全狀況的評定中，主要使用的半定量風(fēng)險評價方法。

事件樹分析（ETA）主要分析事故發(fā)生的原因、導(dǎo)致事故的條件和事故發(fā)生的可能性有多大，主要采用的是歸納方法，以計算方法推算事故發(fā)生的可能性有多大，方法容易，但缺點是只有失敗和成功兩種表達(dá)狀態(tài)，而且受人為因素影響較大；事故樹分析（FTA）和事件樹一樣的評價目的，區(qū)別是其通過演繹法判斷事故發(fā)生的概率，優(yōu)點是準(zhǔn)確，主要用于尋找失效事件間的關(guān)系，缺點是過于復(fù)雜，需要大量計算。

作業(yè)條件危險性分析（LEC）主要用于評價危險性等級，特點是按照一定的方法進(jìn)行危險程度打分，從而評定危險等級，優(yōu)點是方法簡單，缺點也是容易受到人為主觀因素影響。

人因失誤、可靠性分析主要是評價人的因素產(chǎn)生的影響，很明顯，這種方法簡單實用，但受到人為主觀因素影響；日本六階段評價法主要是通過查表定性和基準(zhǔn)局定量評價危險性等級，優(yōu)點是綜合運用了定性和定量的方法，準(zhǔn)確性高，但缺點是工作量大。

最后一種方式是易燃、易爆、有毒重大險源評價方法，從源頭分析物質(zhì)的危險性，評價準(zhǔn)確，缺點是評價工作量較大。

2.3 定量風(fēng)險評價方法

化工設(shè)備安全狀況的評定中，常用的定量風(fēng)險評價方法主要有道化學(xué)指數(shù)法、ICI猛德法、危險度評價法、基于風(fēng)險的檢測法（定量RBI）、基于可拓方法的風(fēng)險評價、模糊風(fēng)險評價法。道化學(xué)指數(shù)法主要評價等級和所造成事故的損失，特點是通過物質(zhì)、流程和工藝分析事故的等級及造成的損失。優(yōu)點是簡單明確，缺點是參數(shù)范圍廣，容易受人為因素影響；ICI蒙德法評價火災(zāi)、爆炸和有毒物質(zhì)及整體的危險性等級，方法同道化學(xué)指數(shù)法一樣，優(yōu)缺點因而也一樣；危險度評價法評價危險性等級，通過物質(zhì)、工藝、毒性及布置危險性來計算火災(zāi)、爆炸、毒性和整體危險性指數(shù)，從而評定各類危險性等級的方法評價，優(yōu)點是操作簡單，缺點是容易受人為因素的影響；基于風(fēng)險的檢測法（定量RBI）識別風(fēng)險及危險性等級，方法特點是基于風(fēng)險的辨識，量化事故發(fā)生的可能性及嚴(yán)重程度，評定各類危險性等級，優(yōu)點是有具體數(shù)據(jù)量化風(fēng)險，使用方便，缺點是定量計算中需要大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史資料；基于可拓方法的風(fēng)險評價用來評價危險性等級。通過較好地對各類風(fēng)險信息進(jìn)行綜合和量化，確定危險性等級。

優(yōu)點是能很好地綜合一些影響系統(tǒng)或裝置風(fēng)險大小的模糊因素，缺點是實際應(yīng)用案例少，還有待于開發(fā)；模糊風(fēng)險評價法以信息定量化，危險性等級為評價目的。采用模糊參數(shù)區(qū)間量化法，從而能很好地綜合一些影響系統(tǒng)或裝置風(fēng)險大小的模糊因素。優(yōu)點是有較大的靈活性和適應(yīng)性，缺點是隸屬函數(shù)的確定沒有完全客觀的標(biāo)準(zhǔn)。

3 典型風(fēng)險評價方法應(yīng)用：基于RBI方法的壓力容器安全評估

3.1 RBI的程序

典型RBI的程序流程一般包括以下三個階段：

（1）交流階段：確定RBI實施范圍、項目內(nèi)容及進(jìn)度計劃。

（2）準(zhǔn)備階段：收集所需基本資料；進(jìn)行流程分割；進(jìn)行RBI評估。

（3）實施階段：通過RBI分析得出初步的風(fēng)險評估報告；制定檢驗計劃；實施檢驗計劃。

3.2 基于半定量RBI方法對壓力容器的安全評估

基于生產(chǎn)企業(yè)和壓力容器設(shè)備實際情況的調(diào)查、問答、評分、估算，對壓力容器的失效可能性以及失效后果進(jìn)行量化，風(fēng)險以及風(fēng)險的可接受準(zhǔn)則采用風(fēng)險矩陣法表示，在此基礎(chǔ)上確定壓力容器風(fēng)險等級以及檢測周期。

3.3 基于定量RBI方法對壓力容器的安全評估

3.3.1 壓力容器失效可能性量化

具體步驟如下：

（1）確定通用事故頻率。根據(jù)壓力容器設(shè)備的類型，從通用事故頻率數(shù)據(jù)庫中確定所預(yù)計的通用事故頻率。

（2）確定設(shè)備修正因子。根據(jù)設(shè)備的實際情況，確定技術(shù)模型子因子、環(huán)境子因子、機械子因子和工藝子因子，按下式確定設(shè)備修正因子：

（3）確定管理修正因子。根據(jù)壓力容器設(shè)備所在車間的實際情況，確定管理系統(tǒng)評估方面的得分，并將得分換算為管理修正因子。

（4）確定實際事故頻率。

3.3.2 壓力容器失效后果量化

考慮火災(zāi)爆炸、中毒、環(huán)境破壞、停產(chǎn)損失四個方面的事故后果，量化壓力容器失效后果。其定量的計算方法可依據(jù)美國石油協(xié)會（API）制定的規(guī)范RP580中的計算模型。

3.3.3 壓力容器風(fēng)險等級和檢查周期的確定

式中，Pi表示第i種破壞規(guī)模的事故概率；C1i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的火災(zāi)爆炸后果；C2i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的中毒后果；C3i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的環(huán)境后果；C4i表示對應(yīng)第i種破壞規(guī)模的停產(chǎn)損失。

可根據(jù)在用壓力容器的監(jiān)測規(guī)范以及相應(yīng)的法規(guī)，同時應(yīng)考慮生產(chǎn)企業(yè)自身狀況和經(jīng)濟性，來確定壓力容器的維修計劃和檢驗周期。

3.3.4 壓力容器 RBI再評估

當(dāng)壓力容器設(shè)備及壓力設(shè)備所在的環(huán)境狀況發(fā)生變化，或者評價人員取得壓力容器更新的資料時，應(yīng)當(dāng)對設(shè)備進(jìn)行RBI再評估。

3.4 分析

通過比較可知，半定量RBI評價方法所需要的原始數(shù)據(jù)較少，評價的成本較低，同時操作比較簡單，在一般情況下可以滿足工程實踐的精度需要，因此在壓力容器設(shè)備的風(fēng)險評估方面獲得了廣泛的應(yīng)用。定量RBI方法需要大量的原始數(shù)據(jù)和前期技術(shù)資料，不能在短時期內(nèi)完成，成本較高，計算復(fù)雜，但能進(jìn)行更精確和詳盡的評定，是RBI方法的發(fā)展趨勢。

4 應(yīng)用展望

4.1 國外先進(jìn)風(fēng)險評價技術(shù)與我國實際情況相結(jié)合

當(dāng)前化工設(shè)備的風(fēng)險評價技術(shù)基本采用美國或英國的風(fēng)險評估技術(shù)和方法。在工程實踐往往需要結(jié)合具體的實際情況，我國在引起國外的先進(jìn)評價技術(shù)中，應(yīng)結(jié)合我國在法規(guī)、生產(chǎn)企業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)的具體狀況，制定針對化工設(shè)備的風(fēng)險評價方法。通過在企業(yè)的推廣和運用，逐漸形成我國自主的、合乎工程實際的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 風(fēng)險評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立和完善

通過定性、半定量、定量風(fēng)險評價方法的比較中，可知定量風(fēng)險評價法往往更加具體和準(zhǔn)確，但由于需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和前期技術(shù)研究工作，導(dǎo)致其成本較高。在當(dāng)前化工設(shè)備的風(fēng)險評價中，在引用國外數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合我國的實際情況逐漸建立并完善相關(guān)壓力容器等化工設(shè)備的失效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，從而推動定量風(fēng)險評價技術(shù)在我國的發(fā)展和應(yīng)用。

5 結(jié)語

（1）化工設(shè)備的安全評估領(lǐng)域中引入風(fēng)險評價技術(shù)，符合設(shè)備安全性與經(jīng)濟性相統(tǒng)一的趨勢。

（2）通過對各類風(fēng)險評價方法的比較以及基于半定量、定量RBI方法對壓力容器的安全評估，可知定性、半定量的風(fēng)險評價技術(shù)簡單實用，成本較低，應(yīng)用較為廣泛；定量的風(fēng)險評級技術(shù)更加精確，但需要大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，成本較高。

（3）化工設(shè)備失效基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立，將推動定量風(fēng)險評價方法在我國的發(fā)展和應(yīng)用。