朱靈波

（中國石油天然氣管道工程有限公司，四川成都 610000）

輸油站場泄壓罐是保障整個輸油管線安全運行，防止管線發(fā)生水擊的保護設(shè)施，同時自身也面臨一定的運行風(fēng)險。泄壓罐存儲介質(zhì)汽油、柴油等屬于危險化學(xué)品，具有易燃易爆、易揮發(fā)、受熱膨脹、靜電荷積聚等特點。當泄壓罐發(fā)生冒頂、火災(zāi)、爆炸等意外事故，造成的后果不僅僅是經(jīng)濟財產(chǎn)的損失，還可能引發(fā)附近人員的傷亡，周邊環(huán)境的污染，以及對企業(yè)聲譽產(chǎn)生的不利影響。因此，在日常生產(chǎn)管理中確保泄壓罐的安全可靠運行是生產(chǎn)管理的核心內(nèi)容，采用科學(xué)合理的風(fēng)險分析方法是泄壓罐安全運行的有效手段。

1 HAZOP概述

危險與可操作性分析（HAZOP）是具有一定危險性行業(yè)普遍采用的風(fēng)險評價方法，通過HAZOP分析可識別出各環(huán)節(jié)發(fā)生偏離設(shè)計工況可能的原因及導(dǎo)致的后果，并針對性提出建議措施降低風(fēng)險發(fā)生的概率或產(chǎn)生的后果。不足之處是HAZOP分析不能分析出各類安全措施對風(fēng)險降低的程度和剩余風(fēng)險的量化程度[1]。

2 LOPA概述

保護層分析方法（LOPA）是一種半定量的風(fēng)險評價方法，在通過定性危害評估（例如HAZOP、PHA）之后，使用初始事件頻率、后果嚴重程度和獨立保護層（IPL）失效頻率的數(shù)量級大小來近似表征場景的風(fēng)險。對其已有保護措施在可靠性方面進行量化分析，判斷在消除風(fēng)險或降低風(fēng)險后果嚴重程度的能力[2]。

過程工業(yè)典型的保護層包括本質(zhì)安全設(shè)計、基本過程控制系統(tǒng)、關(guān)鍵報警與人員干預(yù)、安全儀表功能、物理保護、釋放后物理保護、應(yīng)急響應(yīng)等[2]。對于特定的場景，不是所有保護層都能作為獨立保護層，設(shè)備、系統(tǒng)、行動等需滿足必要的條件才能作為獨立的保護層：

（1）有效性，按照預(yù)先設(shè)計的功能發(fā)揮作用，有效地防止后果發(fā)生。

（2）獨立性，保護層功能不受危險場景的初始事件和其他保護層失效的影響。

（3）可審查性，對于阻止后果的有效性和PFD能以某種方式（如記錄、審查、測試等）進行驗證。

3 輸油站場泄壓罐風(fēng)險分析

3.1 泄壓流程概述

上游站場來油管道輸送壓力超過水機泄壓閥開啟壓力設(shè)定值時，水機泄放閥自動打開，介質(zhì)通過泄壓管路進入泄壓罐，當輸油管道運行壓力恢復(fù)正常時，水機泄壓閥自動關(guān)斷；泄壓罐存油可經(jīng)過轉(zhuǎn)輸泵裝車外運處理。泄壓罐設(shè)置有液位及溫度檢測儀表（K6、K12），高液位報警開關(guān)（K7），緊急泄放人孔（K1、K2），呼吸閥（K3、K4），量油孔（K5），罐壁人孔（K11），排水口（K10）。流程圖如圖1所示：

圖1 泄壓流程圖

3.2 HAZOP分析

以水機泄壓閥故障開啟產(chǎn)生的事故后果進行HAZOP分析[3]，分析結(jié)果見表1。

表1 HAZOP工作表

以某企業(yè)的HSE風(fēng)險劃分標準（表2），對水機泄壓閥故障開啟，可能導(dǎo)致的儲罐溢流，油品流散，可燃性揮發(fā)氣體遇點火源發(fā)生著火爆炸進行事故后果分析[4]：該區(qū)域同時出現(xiàn)人員多數(shù)情況不超過2人，人員傷害的后果嚴重程度為3級；該區(qū)域平面布置包括泄壓罐3座1 000m3儲罐，2座2 000m3原料油儲罐，2座600m3成品油儲罐，2座300m3柴油儲罐，儲罐之間采用防火堤分割。事故造成的財產(chǎn)損失包括設(shè)施損毀、油品損失、管道停輸損失，財產(chǎn)損失的后果嚴重程度為5級；根據(jù)站場選址情況分析事故造成的環(huán)境影響，環(huán)境污染的后果嚴重程度為4級；聲譽影響的后果嚴重程度為4級。綜合評估事故的后果嚴重程度為5級，企業(yè)可接受的頻率數(shù)量級為小于10-5/a。

表2 事故后果嚴重程度分級表

3.3 LOPA分析

按照符合獨立保護層的原則對HAZOP工作表中已有的安全措施進行逐項分析（獨立保護層需要響應(yīng)時的失效概率根據(jù)CCPS/AIChE的LOPA指導(dǎo)書和工業(yè)數(shù)據(jù)資料選?。?/p>

（1）泄壓罐設(shè)置有液位檢測儀表和液位報警開關(guān)，數(shù)據(jù)通過PLC采集并在上位機進行顯示和報警。基本過程控制系統(tǒng)的控制回路由現(xiàn)場檢測儀表、可編程控制器、現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)組成，對于該場景，泄壓罐入口管道未設(shè)置與液位聯(lián)動的遠程控制閥門，因此不能作為獨立保護層。

（2）操作人員響應(yīng)需要考慮操作人員必要的響應(yīng)時間、緊急情況操作熟練程度、人員身體狀態(tài)等情況。針對該事故場景，水擊泄漏閥失效打開，泄壓罐液位迅速升高，液位開關(guān)報警后，操作人員達到現(xiàn)場操作時間超過10min，泄壓罐冒頂風(fēng)險依舊較大，因此不建議作為獨立保護層。

（3）泄壓罐頂部設(shè)置有緊急泄壓人孔，是防止罐體超壓或抽真空的一種安全應(yīng)急通風(fēng)裝置，不能滿足該事故場景泄壓罐的泄放量，因此不能作為獨立保護層。

（4）泄壓罐周圍設(shè)置有防火堤，可減輕該場景下油品泄漏后大面積的擴散，因此防火堤可作為泄壓罐物理保護的獨立保護層，失效頻率取10-2。

3.4 LOPA分析

低要求模式后果發(fā)生頻率[5]：

結(jié)合事故場景分析和輸油站場泄壓罐的現(xiàn)場管理情況，初始事件水機泄壓閥失效概率取10-1，使能事件概率取1，條件修正因子取值0.25（點火概率取值1，人員暴露概率取值0.5，人員傷亡概率取值0.5）。根據(jù)公式計算得出，該場景減緩前的事故后果頻率=10-1×1×0.25=2.5×10-2。

采取已有的符合條件的獨立保護層措施后，該場景減緩后的事故后果頻率=10-1×1×0.25×10-2=2.5×10-4，不能滿足可接受的風(fēng)險允許標準＜10-5。因此，可將水機泄壓閥入口手動閥門改成遠控閥門，增加一個PFD為1×10-2的泄壓罐的液位高高自動聯(lián)鎖水機泄壓閥入口遠控閥門關(guān)斷的安全儀表功能，液位開關(guān)、可編輯邏輯控制器、遠控閥門需滿足SIL2等級。該場景進一步減緩后的事故后果頻率=10-1×1×0.25×10-2×10-2=2.5×10-6，滿足企業(yè)可接受的風(fēng)險允許標準＜10-5。

4 結(jié)論

采取HAZOP與LOPA有效結(jié)合的風(fēng)險分析方法，可以更加全面地評估事故場景風(fēng)險，直觀地分析出了各種保護措施的有效性，以及獨立保護層對風(fēng)險場景發(fā)生頻率的減輕效果。彌補了單獨使用HAZOP分析的缺陷，為輸油站場泄壓罐的安全管理提供了更加科學(xué)合理的依據(jù)。