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【關鍵詞】金屬化球團工藝;還原風機;轉子失衡;故障分析;動平衡技術
金屬化球團生產工藝是近30年才發展起來的非高爐煉鐵工藝的一種,適合回收處理鋼鐵企業氧化鐵皮、轉爐污泥、除塵灰等含鐵含鋅粉塵等廢料,該工藝既有利于節能減排,又有利于發展循環經濟,目前已成為國內外鋼鐵企業關注和研究的熱點之一。
作為一項新興煉鐵工藝,其在發展與完善過程中將有諸多問題有待我們去發現、分析與解決,煙氣系統還原風機失衡振動故障的分析與處理就是其中一項。
一、金屬化球團工藝系統中還原風機的工況特點
金屬化球團生產工藝(轉底爐直接還原工藝)以含鐵海砂、煉鋼污泥、氧化鐵皮及高爐灰為原料,輔以煤粉、固體粘結劑壓制成球,在轉底爐1300~1400℃的高溫狀態下氧化鐵與煤粉發生還原反應,形成金屬化率80%以上的金屬化球團;金屬化球團在轉爐煉鋼工藝環節可直接代替廢鋼作為冶煉原料或稀釋劑、冷卻劑使用。工藝流程簡示如下:
在以上工藝流程中,還原風機的主要作用是抽風保持爐內負壓、并將廢氣經煙囪外排,其工況條件具有以下顯著特點:
(一)工況環境溫度高。經換熱器-噴淋塔降溫的轉底爐煙氣在風機段的溫度在100~400℃左右。
(二)介質煙氣含塵量較大。含有固體粘結劑的生球經高溫焙燒后,部分化合物氣化隨煙氣外排至風機段,在低溫狀態下易凝結成煙塵顆粒,造成風機段煙氣含塵量大。
(三)介質煙氣含化學成分復雜。金屬化球團生產工藝主要目的是處理鋼鐵企業固體廢棄物,其生產原料(氧化鐵皮、轉爐污泥、高爐灰等)及輔料(固體粘結劑等)均不同程度的含有S、Cl等元素,在轉底爐高溫狀態下反應會形成S2-、Cl-離子,與煙氣中的水汽結合后呈酸性、腐蝕性強。
以上工況條件極易造成金屬化球團工藝系統還原風機轉子失衡,進而引起風機振動超標。
二、日照鋼鐵金屬化球團生產線還原風機轉子失衡狀況及原因分析
日照鋼鐵共有兩條金屬化球團生產線,于2010年5月投入生產,其中煙氣系統還原風機相關參數如下:
風機型式:單吸入、雙支撐離心式抽風機
風機型號:HFY-AR210F
進口流量:16000m3/min
進口壓力:-8000Pa
全 壓:8500Pa
葉輪直徑:2100mm
風機轉速:1450r/min
轉子材質:HG-60
出口線速度:159m/s
電機功率:630KW
在生產過程中,多次因風機轉子不平衡導致振動超標、造成故障停機。根據以往的故障情況,造成還原風機轉子失衡的主要原因有以下兩點:
(一)風機轉子及機殼內壁粘灰結垢
還原風機于2010年10月首次出現振動超標。其故障特點是:
1.風機軸承座徑向振動0.13mm,軸向振動0.05mm,反差明顯;
2.風機突發性振動,一小時內急劇上升超標,且有繼續上升趨勢;
3.風機轉動時噪音加大、機殼有摩擦異音;
4.軸承溫度正常。
原因分析:根據軸承座軸向、徑向振動幅度初步分析為風機轉子平衡有問題。現場停機開蓋檢查發現,轉子及機殼內壁粘灰結垢非常嚴重,屬于粘灰結垢不均勻造成風機轉子失衡、局部結垢脫落造成風機振動急劇上升直至超標。
還原風機轉子粘灰結垢是與金屬化球團工藝系統介質煙氣特性有關系的。經噴淋塔-換熱器降溫、除塵器凈化過的煙氣濕度很大,未除凈的粉塵顆粒雖然很小,但粘度大、粘附性強。當它們通過還原風機時,在氣體渦流的作用下會被吸附在葉片非工作面上,特別在非工作面的進口處與出口處形成比較嚴重的粉塵結垢,并且逐漸增厚。當灰垢粘附不均勻、或部分灰垢在離心力和振動的共同作用下脫落時,轉子的平衡遭到破壞,引起風機整體振動。
解決辦法:粘灰結垢引起的風機失衡振動通過清灰即可解決。現場對粘附物料的物理特性進行試驗分析后發現:①該混合物質冷態下質地堅硬,但經高壓溫水沖刷時極易混合于水中,因此采用高壓水槍清理風機結垢是一種非常便捷的解決辦法。②同時該物質在高于150℃的溫度下即可液化,失去粘附能力,因此經總結對比后,生產操作過程中通過控制風機進口煙氣溫度(150~300℃),很好的解決了風機粘灰結垢問題,延緩了檢修周期。
(二) 風機轉子受侵蝕或沖刷磨損
2011年2月,污泥線還原風機發生突發性振動超標、振幅急劇上升超過0.12mm。除機殼內無摩擦異音外,其故障特點與風機轉子粘灰結垢失衡狀態下的故障特點相同,可直接判斷為轉子失衡引起的風機振動。
原因分析:現場停機開蓋檢查發現,風機轉子無粘灰,葉片受侵蝕變薄、背部有明顯侵蝕性溝槽,且葉片與輪轂處焊縫有開焊,屬于轉子受侵蝕磨損、局部耐磨片開焊脫落造成動平衡破壞、振動超標。
提高風機進氣溫度控制了轉子的粘灰結垢問題,但高溫環境加快了煙氣中酸性離子對葉片及焊縫的侵蝕,而且少量大顆粒和許多微小的粉塵顆粒隨同高溫、高速的煙氣一起通過還原風機時,使葉片遭受連續不斷地沖刷、造成不銹鋼焊縫底部掏空。當侵蝕或沖刷磨損逐漸加深且不均勻、或受侵蝕和沖刷磨損后的局部耐磨層在離心力的作用下脫落,就會引起風機轉子失衡、造成風機振動。這是造成本次葉輪不平衡、風機振動的根本原因。
解決辦法:因侵蝕或沖刷磨損而造成的風機失衡振動只能通過補焊加配重塊、重新恢復轉子動平衡來解決。具體步驟及要點是:①補焊;修補開焊和受侵蝕的焊縫、重新恢復葉片和輪轂的連接強度,葉片受侵蝕嚴重時還須考慮對葉片及耐磨層進行堆焊加固;補焊與堆焊時應盡量保證各葉片焊材的均勻用料。②重新進行動平衡校正,對不平衡的轉子加配重塊使之重新恢復平衡狀態。
三、金屬化球團生產工藝煙氣系統風機轉子失衡故障預防措施
風機轉子失衡振動是一類常見的、對生產和運行產生影響很大的故障,還原風機作為金屬化球團生產線的核心設備,發生風機失衡振動直接給生產帶來以下不良影響:
(一)故障診斷復雜、處理時間長,影響工業化連續生產、進而影響產量;
(二)使設備保養周期縮短,增加設備維護成本,加重設備維護勞動強度;
(三)對設備本體產生損傷,降低設備預期使用壽命,特別表現在軸承的早期損壞;
(四)突發性振動故障容易擴大,存在安全隱患。
因此,采取有效措施來預防和減少還原風機轉子失衡振動故障是金屬化球團生產線安全順行的保障。根據金屬化球團煙氣系統工藝特點及轉子失衡故障分析,改善與預防措施將從以下幾方面入手:
(一)通過添加藥劑改善介質煙氣的酸性環境、延緩腐蝕。轉底爐煙氣系統自動加堿裝置技術改造項目正在審批立項過程中,實施后通過向煙氣系統的精確加堿,可有效中和介質煙氣含有的酸性離子,確保風機在中性或弱堿性的煙氣工況中運行,以解決風機葉片的酸性腐蝕問題。
(二)采用熱噴涂技術或陶瓷粘接對風機轉子添加保護層。即用特殊的手段將耐磨、耐高溫的金屬或陶瓷等材料變成高溫、高速的粒子流,噴涂到葉輪的葉片表面,形成一層比葉輪本身材料耐磨、耐高溫和抗氧化性能高得多的外衣,這樣不僅可減輕磨損造成葉輪動平衡的破壞,還可避免腐蝕性氣體對葉輪的侵蝕。目前比較常用的處理方式有:①對轉子進行碳化鎢熱噴涂;②對葉輪表層粘接特種陶瓷片。
(三)在轉子備件訂貨和以后同類工程的風機設備選型時,選用抗腐蝕能力強的不銹鋼葉輪。
(四)對煙氣及除塵系統整體改造,降低煙氣含水、含塵量,凈化煙氣環境。
(五) 加強日常監控檢測,隨時掌握風機整體運行狀況,避免故障擴大、杜絕惡性事故發生。
四、現場動平衡技術在風機失衡振動故障排解過程中的應用
無論是采用熱噴涂處理的葉輪,還是采用各種方法清灰除垢的葉輪,其效果都不會是一勞永逸的;風機在長期使用后,仍會出現因轉子失衡而引起振動超過允許上限值的情況。風機轉子本體的不平衡問題只能通過動平衡校正來解決。
以往葉輪的動平衡校正通常是在動平衡機上進行的,已不能適應現代工業節奏緊湊、低停機率的生產要求。風機現場動平衡技術是一種成熟、實用的維修技術,它是在不拆除設備的情況下,直接進行轉子部件的動平衡校正(需要便攜式動平衡儀器),可以簡便、快捷和經濟地解決不平衡問題。與以往的方法相比,風機現場動平衡技術的主要優點為:①避免繁瑣的拆裝工作,節省了拆裝和運輸費用,縮短了維修時間。②保存了原有的安裝精度,提高了整個還原風機系統的平衡精度。
(一)測試方法簡述如下:
測試設備:動平衡分析儀,型號VA-11M,日產
接線示意:
測試步驟:
1、在風機主軸上貼反光條,安裝測速傳感器、測振傳感器(水平方向)并連線到位,動平衡分析儀測得風機轉子通頻振幅Vrms0、工頻振幅V0、相角φ0的初始值,存儲;
2、焊接試重塊后重新啟動風機,動平衡分析儀測得加試重后的通頻振幅Vrmsl、工頻振幅V1、相角φ1,對比初始值Vrms0、V0、φ0,輸入試重塊的重量,儀器可自動求得動平衡解算結果(配重值和加配重的角度);
3、去除試重塊,按動平衡分析儀解算結果加配重,重新啟動后測風機振動滿足振動驗收標準即可。
測試時間:對熟練的現場測試人員,完成上述工作只需l~2小時。
(二)試重配加的輔辦法:
在以上現場動平衡的測試過程中,動平衡分析儀是給不出第2步試加配重的具體方位及重量的,而試加重量的大小和加重方位至關重要,它有利于減少機組平衡啟停次數,縮短平衡時間;對于高速運轉、且振幅嚴重偏高的離心式風機來說,配重塊加錯方位會引起風機振幅增大、嚴重時會造成故障擴大為事故,在此情況下,試重配加的的輔辦法就顯得尤為重要。
高速運轉的失衡風機轉子會在離心力的作用下對風機主軸產生徑向外拉力,利用這一原理我們可以準確判斷轉子失衡方位。對于運轉速度超過1000r/min、振幅超過0.06mm的風機,試重方位可采取一種非常簡便的方式來輔助確定,其操作辦法如下:
1、砂紙打磨風機軸承座與機殼之間的風機主軸,擦機布擦拭干凈,目的是方便主軸著色;
2、風機運轉狀態下,用紅藍鉛筆或石筆輕觸風機軸承座內側主軸,力度不可過大,以著色但不劃完主軸一周為原則;
3、停機檢查主軸,在主軸留下間斷性劃痕則說明操作成功;取劃痕中點沿軸向劃記號,其反方向180°即可判斷為試重塊添加方位。
關鍵詞 :化工倉儲企業 ;定量風險評 ;化學有害因素
隨著中國化工行業的大力發展,危險化學品等各種原材料需求也相應增加,為危化品倉儲業的發展提供了契機。危險化學品,特別是液體化工產品種類繁多,具有易燃易爆、腐蝕性、高毒性等特點 [1],對作業工人的身心健康造成影響。本研究運用定量風險評估法對某化工倉儲企業工作場所化學有害因素進行了風險評估,為企業職業健康安全管理提供參考。
1對象與方法
1.1對象 江蘇某化工倉儲企業
經勞動衛生學調查,包括車間、崗位、工人數、工人工齡,工人接觸的化學有害因素和接觸時間、頻率 ;并對工作場所化學有害因素進行檢測。
1.2化學有害因素檢測
按《工作場所空氣中有害物質監測的采樣規范》(GBZ159—2004)采集樣品 ;按照《工作場所空氣有毒物質測定》(GBZ/T 160)規定進行檢測。
1.3定量風險評估
企業化學有害因素按《工作場所化學有害因素職業健康風險評估技術導則》(GBZ/T 289—2017)定量風險評估法進行風險等級分級。分為非致癌風險評估和致癌風險評估 :非致癌風險評估根據工作場所化學有害因素濃度,工人日接觸時間、頻率、工齡,平均接觸時間等,計算接觸濃度,再通過化學有害因素的參考接觸濃度,計算危害商數(HQ),對多種化學有害因素的 HQ 進行求和,得到多種化學有害因素危害指數(HI)。當 HI 大于1 時,對人體健康產生危害的風險不可接受 ;相反,則可接受。致癌風險評估,根據化學有害因素的吸入單位風險、工人接觸工齡以及人的終身期望壽命,計算致癌的吸入超額個人風險(IR),將 IR 的計算結果與 EPA規定的超額風險可接受水平1×10-4 進行比較,當致癌個人風險低于1×10-4 時,風險可接受 ;當風險大于等于1×10-4 時, 風險不可接受。
1.4統計分析
采用 Excel 2013 軟件建立數據庫,并進行統計分析。
2結果
2.1基本概況及化學有害因素識別
該企業的生產工藝為危險化學品槽船運輸交換站化工罐機泵站定量罐裝站或汽車裝卸臺桶裝外運。工人在罐區的交換站、化工罐和機泵站巡檢,以及在罐裝站和汽車裝卸臺進行桶裝作業時,接觸化學有害因素,主要為苯、甲苯、二甲苯、環己烷、溶劑汽油、苯酚、丁醇,接觸時間2.33~2.83h/d,接觸人數為20 人,平均工齡為2a。
2.2化學有害因素檢測結果
經檢測該企業工作場所存在的化學有害因素苯、甲苯、二甲苯、環己烷、溶劑汽油、苯酚、丁醇等化學有害因素檢測濃度均符合國家職業接觸限值的要求。結果見表1。
2.3某化工倉儲企業職業健康風險評估
2.3.1風險因子篩選
經檢索美國 EPA 的綜合風險信息系統(Integrated Risk Information System)中,該化工倉儲企業化學有害因素僅苯、甲苯、二甲苯、環己烷可查閱到以吸入方式進入人體所致部分健康危害的毒性參考值(RfC 或 IUR),其他化學有害因素溶劑汽油、苯酚、丁醇由于缺少相應的 RfC 值,無法進行定量風險評估。
2.3.2非致癌性風險評估結果
評估結果顯示外操崗工作人員接觸的苯、甲苯、二甲苯和環己烷的聯合危害商數 HI<1,為風險可接受,見表2。
2.3.3致癌性風險評估結果
評估結果顯示,外操崗苯的致癌吸入超額個人風險 IR 為0.42×10-4,小于 EPA 規定的超額風險可接受水平1×10-4,判定為低風險水平,可接受。見表3。
3 結 論
化工倉儲企業存儲的危險化學品種類繁多,各種化學品的毒性不同,可作用人體不同的靶器官,起到聯合的毒副作用,如何采用一種有效的風險評估模型,對各種危險化學品產生的危害進行綜合、客觀的評估,為企業職業健康管理工作提出科學的、積極的建議,是本研究的初衷。參照《工作場所化學有害因素職業健康風險評估技術導則》(GBZ/T 289— 2017),采用定量風險評估法對該企業存在的化學有害因素進行風險評估。評估結果顯示,苯、甲苯、二甲苯和環己烷聯合危害商數 HI 為0.96,小于1,屬于風險可接受,其中苯系物聯合作用產生的危害商數 HI 起了主導作用,產生的 HI 已經接近限值1。雖然工作場所的苯系物濃度均小于檢出限,但研究表明低劑量的苯系物同樣會對工人健康產生不良影響 [2-3],本次評估結果表明,苯系物產生的風險比環己烷高,因此企業在職業健康管理過程中,應將苯系物作為關鍵因子,加以管控。
定量風險評估結果表明,該企業目前的職業健康管理是有效的,但職業健康是一個長期的、動態管理的過程,企業的管理應從以下幾個方面不斷持續改進 :①化工倉儲企業在生產過程中,運輸的物料存在腐蝕性,管道、閥門等在長期高負荷運轉中會受到腐蝕而導致物料泄漏,因此應完善設備的日常巡檢與維護制度,尤其是在管道的連接部分、閥門區、泵區,發現問題及時解決,杜絕跑、冒、滴、漏及意外事故的發生 ;②構建職業健康安全管理體系,穩步推進工程防護、個人防護用品發放和佩戴、職業健康監護、職業健康教育和告知、職業健康管理制度的完善和落實等各方面的工作。
參考文獻
[1]楊桂云,馬玉鵬,田鶴,等 . 液體化工品倉儲庫風險分析及安全措施研究 [J]. 現代化工,2015,35(10):5-7.
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[4]楊貴彬,蘇世標 . 某化工品倉儲項目職業病危害因素識別與關鍵控制點分析 [J]. 中國衛生工程學,2014,13(2):111-114.
關鍵詞:HAZOP技術 HAZOP分析
化工是國民經濟的基礎,也是風險較高的行業。由于危險化學品固有的易燃易爆和有毒有害的特性,目前化工行業安全形勢比較嚴峻,火災、爆炸、泄露和中毒等事故頻繁發生,造成人員傷亡、財產損失或環境污染。隨著高參數、高能量和高風險的化工過程的出現,事故隱患越來越多,事故也更具災害性、突發性和社會性。一些危險化學品建設項目在設計過程中就留下事故隱患,導致項目剛進入試生產就發生事故。
HAZOP是英文Hazard Operability(危險與可操作性)的縮寫。在項目設計過程中進行HAZOP研究,能夠識別設計中存在的問題,將項目中可能存在的隱患盡可能消滅在項目實施早起階段,提高建設項目的本質安全水平,確保建設項目實現安全開車、運行、維護和停車。
1、HAZOP分析概述
HAZOP最初由英國帝國化學(ICI)公司1974年開發,廣泛用于化學工業、核工業、石油化工廠和近海石油鉆井平臺領域的安全管理。HAZOP是從分析化工裝置的參數、狀態可能出現的各種偏離入手,分析這些偏離可能導致的危險后果,從而全面發現安全隱患,采取補救措施(增加安全設施或安全管理)。HAZOP工作小組必須由非常熟悉化工裝置的工程技術人員任組長,組員要由有經驗的裝置操作、工藝、設備、儀表、電氣、安全、環境等專業的人員組成。
2、HAZOP技術在我國的應用
HAZOP技術在國內的應用尚處于起步階段,由于該方法對參與人員的素質和工程經驗要求較高,耗時長,國內的工程公司一般都不會主動在設計階段中開展HAZOP工作。
《化工建設項目安全設計管理導則》AQ/T3303-2010(2011年5月1日實施)已經把HAZOP分析方法作為化工設計過程危險源分析的基本方法予以推薦。
國家安全監管總局、工業和信息化部2010年11月3日聯合《關于危險化學品企業貫徹落實的實施意見》(安監總管三[2010]186號),文件中第5條規定“企業要積極利用危險和可操作性分析(HAZOP)等先進科學的風險評估方法,全面排查本單位的事故隱患,提高安全生產水平。”
《關于開展提升危險化學品領域本質安全水平專項行動的通知》(安監總管三〔2012〕87號),文件中規定,對涉及“兩重點一重大”的裝置,在裝置設計階段進行危險與可操作性分析(HAZOP),消除設計缺陷,提高裝置的本質安全水平。
因此,HAZOP技術已被納入危險化學品建設項目設計過程。
3、HAZOP分析方法的應用及作用
3.1HAZOP分析使用范圍
1)HAZOP分析既適用于設計階段,又適用于現有的生產裝置。
2)對于連續生產過程和間歇生產過程都可以采用HAZOP分析。
3.2 HAZOP分析的作用
1)識別設計、操作程序和設備中的潛在危險,將項目中的危險盡可能消滅在項目實施的早期階段,節省投資。
2)HAZOP分析組應包括設計者和操作人員等,采用系統分析的研究方法,拓展了企業管理人員的知識面。
3)HAZOP生成的記錄,為企業提供分析證明,并應用于實施過程。HAZOP提供早期的措施與實際采取措施偏差之間的因果關系,以消除或降低風險。
總之,通過開展HAZOP分析,不僅可以提高裝置的工程設計水平和建設項目本質安全水平,而且由建設單位的積極參與,可以深入了解工藝裝置的設計意圖及生產過程的固有危險特性,有利于建設單位做好裝置的生產操作及維修管理工作。
4、HAZOP分析方法簡介
HAZOP分析是一種用于辨識設計缺陷、工藝過程危害及操作性問題的結構化分析方法,方法的本質就是通過系列的會議對工藝圖紙及操作規程進行分析。在這個過程中,由各專業人員組成的分析組按規定的方式系統的研究每一個單元(即分析節點),分析偏離設計工藝條件的偏差所導致的危險和操作性問題。
HAZOP分析的步驟如下:
4.1分析準備
為了順利的進行HAZOP分析,事先確定分析目標,準備好技術資料。選擇熟悉裝置操作,具有管理經驗的工藝、電氣、儀表、安全、公用工程等專業人員,組建HAZOP分析小組,明確分析組長,并對分析組成員實施HAZOP分析培訓。
4.2開展HAZOP分析
1)工藝設備介紹
首先,由分析小組成員介紹裝置原理和運行的現狀,使每個成員對整個裝置的設計意圖有一個清晰完整的認識。
2)劃分節點
對每一個裝置,按工藝流程圖劃分工藝單元,確定單元的范圍和起止邊界,選擇管線或設備作為分析節點,對危險性較大的步驟進行重點分析。
3)確定偏差
確定分析點之后,選擇一個節點,按照HAZOP分析方法的7個引導詞,依次確定偏差。
4)對偏差進行分析
分析小組對有意義的偏差進行分析,分析偏差產生的原因,分析偏差可能帶來的后果,包括人、物、環境等產生的不良影響,對偏差產生的可能性及后果進行分級,根據現有的安全措施及其有效性,提出建議措施。
5)風險評估
依據企業現行HSE管理體系的風險判別準則,分析小組對偏差的風險度進行評估,并進行風險排序,對重大的風險重新核實HAZOP分析結果。
4.3編制HAZOP分析報告
記錄員整理HAZOP分析會議記錄和會議資料,編制HAZOP分析報告,經分析小組討論,組長最終確認。
4.4建議措施的落實
通過HAZOP分析提出的建議措施,納入HSE管理體系的程序化管理,跟蹤HAZOP分析建議的落實情況,核實建議措施消除,降低風險的作用。
5、HAZOP分析實施建議
5.1 HAZOP分析存在的問題
1)HAZOP分析實質是一種頭腦風暴風險分析技術,具有一定的局限性。
2)缺少既懂HAZOP流程,又熟悉化工工藝單元操作的分析小組主席。
3)建設單位缺少相應的意識,一般不夠重視,甚至不愿意派遣相關人員參加。
5.2 HAZOP分析實施建議
1)組長必須具備一定的組織協調能力,語言表達能力和豐富的工作經驗,能夠調動各專業人員積極提出分析意見,充分發揮他們的經驗和才能。
2)HAZOP 分析小組成員應熟悉本專業知識,具有豐富的實踐經驗,能夠充分理解設計意圖。
3)記錄員應熟悉裝置性能,具有一定的管理和操作經驗。
4)HAZOP分析會議之前,組長和記錄員可以初步確定偏差,分析原因和后果,可縮短分析時間,提高工作效率。
5)安全措施的補充完善,應側重于出現異常時如何盡快提醒操作人員,以便及時調整運行參數,避免出現偏差。安全技術措施一般按著消除、預防、減弱、隔離、聯鎖、警告的順序考慮,在風險高的工藝環節應有自動控制聯鎖裝置。
6)分析過程中遇到的問題,比如原設計的儀表自動聯鎖控制或在線分析控制,企業不采納,而是采用經驗的做法來完成工藝控制,這樣做得風險有多大或是否安全可靠,建議采用其它方法深入分析。
6、結束語
“安全第一,預防為主,綜合治理”。對于企業來說,遵照國際標準采用科學的嚴謹的方法對正在設計、施工和在役的生產裝置進行安全評價,已經成為安全生產的一項首要任務。
設備故障、設計缺陷、運行條件錯誤、不可預見的運行條件、危害控制失效、人為失誤等,都需要在事故發生之前識別出潛在危險,因此,開展HAZOP審查工作,可以提高裝置的工程技術水平和建設項目的本質安全水平,HAZOP技術已成為HSE管理體系的重要方法。
參考文獻:
1、《HAZOP分析應用探討》 2009年 08期 候鳳 王廷春 宋書峰
【關鍵詞】化工建設;項目管理;關鍵控制;石油化工建設項目
0 引言
項目管理技術是上世紀中期發展起來的一項新型管理技術,一經應用便取得了極高的價值,被廣泛應用于各個領域。隨著項目管理相關理論研究與實踐應用,現代項目管理技術已經不斷完善,形成一個成熟的項目管理技術體系,在整個社會經濟建設中都起著極為重要的作用。石油化工建設工程項目投資規模大、建設周期長、工藝復雜、涉及專業多、風險因素多,極容易因為各種原因而造成項目建設成本的增加,并影響工程進度的實現,因此有必要在石油化工建設工程項目中應用項目管理技術,以獲取更高的經濟效益和社會效益。目前,在我國石油化工建設工程項目中,多數均運用了項目管理技術,不過還存在一些不夠完善的地方。下面,本文以某石油化工建設工程項目為例,就項目管理技術在石油化工建設工程項目中的應用進行淺要的探討,提出一個大致的項目管理框架。
1 項目概況
某石油化工廠要進行新建重整裝置,以實現汽油升級換代降低環境污染和能源消耗。該工廠以石油為原料,目前總加工量為500萬噸/年,柴油產量152萬噸/年,新建重整裝置項目設計加工量800萬噸/年,柴油產量240萬噸/年。本項目工期短、工程量大、投資規模大,涉及多支施工隊伍參與,同時存在大量高空、露天施工作業,工程項目建設期間風險較大。同時,石油化工建設項目存在高溫、高壓、有毒有害、易燃易爆等特點,對項目建設期間以及項目工程質量的安全、環境和健康都有極高要求。
2 項目管理框架搭建
2.1 建立HSE安全管理體系
針對本工程的特點,在進行項目管理時,需要建立起HSE管理體系,即集健康、安全、環境三位于一體的管理體系,對項目設計、采購、施工進行全方位、全過程、一體化管理。并在HSE項目管理體系內,充分運用風險識別技術、風險評估技術、風險管理技術,來實現HSE管理目標。為了落實相關責任,在HSE項目管理體系內,建立起明確的責任體系,實行崗位責任制,制定出完善的責任考核體系,并編寫出HSE項目管理方案,做到整個項目建設過程中無論什么環節事事有人負責,無論什么項目參與人員都有明確的責任,包括承包商、供應商、施工人員、管理人員、設計人員等等,真正達到全員管理、全過程控制。在整個項目的不同生命周期,安全風險管理的內容和方法也不同。在工程準備階段,主要集中于HSE管理網絡的構建和相關制度的建立;在項目開工前主要集中于各類安全資質的審核以及相關安全風險評估,并進行安全培訓和落實安全責任;在施工過程中主要包括安全巡檢、技術交底、風險環節方案、隱患整改等。在工程項目的各個階段,應當有針對性的進行。
2.2 明確項目質量管理措施
項目建設質量直接影響著項目建設后能提供的生產力和效率,直接關系著項目的獲利能力,這是項目建設的一個生死攸關的問題。因此,在項目建設中,必須緊抓項目質量管理,一方面建立完善的項目質量管理方案,一方面落實項目質量管理措施。包括如質量獎懲措施、質量控制措施、工藝控制措施等。在項目質量管理方案中,應當有明確的獎懲標準,對作業質量進行客觀、準確的評估與評價,作業質量好的單位和人員給予獎勵、作業質量不達標的單位和人員給予懲罰,真正落實“誰施工、誰負責”和質量終身負責制。同時,要加強施工圖審核與技術交底工作,并強化關鍵部位和關鍵工序的復核復查工作,將關鍵部位和關鍵工序作為質量管理的重點和核心,杜絕關鍵部位和關鍵工序出現質量問題。在工藝技術方面,應當有相應的工藝技術控制體系,對項目建設中的難點、重點進行分析,采用合適的工藝技術來提高項目質量,同時建立起動態質量反饋系統,及時搜集、傳遞項目建設過程中的質量信息,以便及時發現異常并及時作出反應,尋找質量不達標的原因,尋求質量問題解決策略,避免質量問題擴大。整個質量管理體系,應當覆蓋所有項目參建單位,包括監理、勘察、設計、物資、施工、檢測等單位,涉及到整個項目建設過程方方面面,并進行充分的質量控制要點分析,設置切實可行的質量保證措施,從參建人員素質、材料質量、技術工藝、檢查驗收等多個方面進行控制。
2.3 構建合理的工程進度計劃
由于本項目工期短、工程量大、參建單位多,為了保證工程進度,更需要建立起合理的工程進度計劃,使整個工程建設過程頭緒清楚、時間明確、分配合理、責任落實。工程進度計劃應當在項目確定之后立即建立,并且要動用一切資源全盤考慮,保證工程進度目標的明確性和覆蓋的全面性,尤其是關鍵點要杜絕遺漏,包括如設備投資技術、采購計劃、人員計劃、質量保證計劃、風險應對計劃、安全管理計劃等等,都與工程進度有著極為直接的關系,任何一點遺漏都可能給工程進度的實現帶來巨大的影響。在制定工程進度計劃時,最好將整個項目進行分解,以形成一個個相對獨立的易于控制的單元,構建起一個分層控制、單元管理的工程進度控制體系,最后對各個控制單元、各個工程進度層進行合理的拼裝,合理安排相互之間的銜接與時間,制定出時間表,組建進度控制網絡,這樣才能使整個項目井然有序按部就班的進行。同時,進度計劃的實施還必須嚴格執行,包括人力、物資、資金等方面的投入時間等,及時檢查進度執行情況并采用相應的技術組織措施進行修正和更新,落實相應的進度責任。
3 結束語
石油化工建設工程項目投資大、工期要求嚴格、安全風險因素多,在整個項目生命周期內,多方面因素都會給項目施行的質量、進度、成本等造成影響。因此,必須在整個項目過程中,有用全過程管理、全員控制的方法,從進度、安全、質量等多個方面進行控制,使項目管理滲透到各個環節、各個層面,使相關責任明確落實到單位和個人身上,這樣才能確保管理的深度與廣度,促進項目建設目標的達成。
【參考文獻】
關鍵詞:環境污染責任;環責險評估;工業企業;安全生產
從2007年7月國家開始環境污染責任保險(本文中簡稱為環責險)的嘗試性推廣至今,已經歷了長達七年的發展[1-2]。綠色生產以可持續發展理念指導工業產品制造流程,從最大的限度減少污染、保護環境同時節約資源,實現人與自然的和諧共處[3-4]。環責險運用市場機制將環境污染責任發散,在保證綠色生產的同時也為企業帶來了多重保障。在這樣的良性循環中,環責險評估發揮了紐帶作用,使得工業企業更清晰的了解自身環境風險,優化生產科學管理,為環境保護和企業發展帶來了雙贏的效益。
1項目概況
廣州某工業生產企業位于廣州市保稅區,廠房面積37155平方米,主要從事印刷電路板制造,目前主要生產單層及多層PCB板等產品。該企業早年由廣州市環境保護局通過環評批復及竣工驗收,環保手續基本齊全。但由于其生產原輔料包含有毒、有害物質,另外還有大量危險化學品使用,其主要原輔料包括PM(油墨稀釋劑)、助焊劑、酸銅光亮劑、液堿、酸、內層棕化劑、微蝕液、碳酸鉀顯影液20%、酸性蝕刻液、金鹽、雙氧水、高錳酸鉀、過硫酸鈉等,其中危險化學品包括硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉、乙醇、柴油和氰化金鉀。因此,盡管該企業進行了多項環保治理措施,該企業環保責任仍較大,對該企業進行的環責險評估意義重大。
2環責險及評估分析
環責險為傳統責任保險新的分支之一,賠償標的以被保險人由于所屬范圍內環境污染需要承擔環境侵權損害治理任務或者賠償責任。由投保人提前購買相應額度保險費用,如果由于被保險人責任范圍內出現環境污染致使第三人受害時,保險人需要按照合同規定給予受害人損失賠償。環責險主要有三大作用,即:(1)切實發散工業企業環境責任賠償的風險,專注于工業生產與制造,推動社會經濟持久高速發展;(2)保證因環境責任受到傷害的第三人權益立即得到補償,確保社會環境穩定團結;(3)通過環責險評估和保險公司本身把控,進一步降低企業環境損害事件的出現風險,加大環境保護和監管控制力度。截至2014年底,按照中華人民共和國環境保護部提供的數據顯示,環責險投保單位在2.5萬家次以上,保險公司累計投入環責險保障資金600億以上。環責險評估一般由環保相關部門或社會上有影響力的環保第三方機構受保險公司委托,為企業提供全方面的風險評估及應急處理完善建議和咨詢,并將評估內容作為環責險中環保方面的鑒定材料。結合咨詢單位豐富的環保工作經驗,以專業的現場調查研究和自身與周邊各項因素分析,繼而以環責險評估報告形式進行總結,為各方的決策提供更為精確的數據和分析參考。
3該工業企業環責險評估分析
3.1重點參數及分析
評估的重點還是以有毒有害原輔料及危險化學品品問題為準。原輔料中使用了PM(油墨稀釋劑)等有毒有害物質,且存放了較多的危險化學品,但是按照《危險化學品重大危險源辨識(GB18218-2014)》中臨界量要求,該企業并沒有構成重大危險源。生產工藝和設備方面:生產中沒有涉及光氣及光氣化工藝、電解工藝(氯堿)、氯化工藝、硝化工藝、合成氨工藝、裂解(裂化)工藝、氟化工藝、加氫工藝、重氮化工藝、氧化工藝、過氧化工藝、胺基化工藝、磺化工藝、聚合工藝、烷基化工藝、新型煤化工工藝、電石生產工藝、偶氮化工藝。生產過程中沒有高溫或高壓、涉及易燃易爆等物質的工藝過程,沒有國家規定限期淘汰的工藝名錄和設備。因此,該企業生產不涉及以上危險工藝過程或國家規定的禁用工藝/設備。另外生產過程中對三廢物治理設施投入了足夠的設施,滿足環評批復及竣工環保驗收要求。企業環境風險防控與應急措施方面:主要需采取截流措施、事故排水收集措施、清凈下水系統防控措施、毒性氣體泄漏緊急處置裝置、毒性氣體泄漏監控預警措施及其他經環評批復的風險防措施。截流措施為防控與應急措施的重點項目,其中對各風險單元預控和各閥門控制為有效方法。各個環境風險單元設防滲漏、防腐蝕、防淋溶、防流失措施,設防初期雨水、泄漏物、受污染的消防水(溢)流入雨水和清凈下水系統的導流圍擋收集措施(如防火堤、圍堰等),且相關措施符合設計規范。裝置圍堰與罐區防火堤(圍堰)外設排水切換閥,正常情況下通向雨水系統的閥門關閉,通向事故存液池、應急事故水池、清凈下水排放緩沖池或污水處理系統的閥門打開。兩項措施需要良好的日常管理及維護,要有專人負責閥門切換,保證初期雨水、泄漏物和受污染的消防水排入污水系統。事故排水收集措施為環責險評估的另一項重要內容,主要從水池情況等進行綜合分析。評估重點分析是否按相關設計規范設置應急事故水池、事故存液池或清凈下水排放緩沖池等事故排水收集設施,并根據下游環境風險受體敏感程度和易發生極端天氣情況,設置事故排水收集設施的容量。事故存液池、應急事故水池、清凈下水排放緩沖池等事故排水收集設施位置要求合理,能自流式或確保事故狀態下順利收集泄漏物和消防水,日常保持足夠的事故排水緩沖容量。風險源管理的嚴格程度是界定環境保護責任承擔問題的重要指標,其中包括危險化學品貯存管理、污染治理設施管理、危險廢物管理等。以危險化學品貯存管理為例,重點分析內容包括十余項,如是否建立危險化學品出入庫管理制度;無重大危險源,或所有危險化學品重大危險源均已備案;是否通過劇管理安全評價;是否設置劇攝像監控裝置;是否設置危險化學品攝像監控裝置;是否按照危險化學品理化性質、危害特性、相容性以及滅火方法的差異選擇合理的貯存方式等。另外,企業清潔生產水平、廠址環境敏感性、設備檢修管理、環境應急管理等內容也是環責險評估的重點,可以對企業生產經營起到很好的促進作用。
3.2該企業環責險評估結論和建議
經過對該企業各項生產指標的詳細分析,結合周邊的實際情況及當前當地環境質量要求等因素,進行了系統報告。該企業生產使用的原輔料含有重金屬、危險化學品使用量大、廢水及危險廢物產生量大的特點,環境風險較高,需要完善的防范治理設施和嚴格的管理措施。根據資料收集和現場調研,企業守法經營、環保手續齊全、污染治理設施滿足環評批復要求,制定了突發環境事件應急預案。但環境風險防范設施尚不完全完善,主要是沒有修建事故應急池、危險化學品存儲和危險廢物儲存儲存不完全滿足相關儲存要求,存在一定環境風險隱患。針對以上結論和評估過程中發現的問題,給該企業提出了一些整改建議。應急沙存量問題,一旦液態危險化學品泄露量較大,存放的應急沙不足以處理泄漏的液態危險化學品,由于該企業存量較少,因此建議在危險化學品儲存倉庫增加應急沙存量。此外,從截流溝、地面防腐層改良、隔墻改良、空桶管理等多項內容也提出了改進建議。
4結論
環責險評估為工業企業生產發展、環境保護和保險公司發展等多個方面帶來了多贏的效益,在評估過程中需要注意多項細節,為參與各方的改善提出可行性的建設意見。(1)以專業的分析為工業企業指出生產經營中存在的不足,幫助企業高速發展;(2)以負責任的態度從環保實際出發,切實做到人與自然和諧共生;(3)為環責險普及和發展創造更為優越的環境。
作者:莊澤榮 單位:廣州環境管理體系評估咨詢中心
參考文獻
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關鍵詞:壓力管道風險;RBI檢測技術;研究分析
1 RBI的概念
RBI檢測技術是基于風險檢測(Risk BasedInspection)的縮寫,是近十年來發展起來的承壓設備管理與檢驗新技術。美國自1995年開始了對壓力管道基于風險的檢測(簡稱RBI)研究,2000年了API 580(基于風險的檢測)和API581(基于風險的檢測的資源文件)標準,在化工和其他領域中得到了大量的應用。該項技術對于降低設備風險,優化設備檢測和備件計劃,提供延長裝置運行周期的決策依據發揮了重要作用。在API581中,RBI定義為:對設備實施風險評估和風險管理的過程,關注的重點有兩方面:一是材料退化失效引起的壓力設備(如壓力管道)內容物泄漏的風險;二是通過檢測實施風險控制。
2 RBI技術實施過程
維爾佛雷德?帕雷圖(VilfredoPareto)是19世紀意大利的一位經濟學家,他提出了帕雷圖定律,用以描述當時意大利財富和收入的集中程度。該定律有時也被稱作二八規則,即:80%的結果是由20%的可能原因產生的。大量統計研究表明,在生產領域存在一個類似經濟領域的帕雷圖二八規則――80%的風險往往集中在20%的設備上。
RBI的理論是采用系統論的原理和方法,通過對化工裝置工藝和損傷機理的全面掌握,將檢測資源按照設備的風險等級重新分配,在保證給予低風險項目足夠檢測和維護資源的情況下,將大量檢測和維護資源轉移到高風險項目上,給高風險項目提供更高水平的檢測,是一種更主動、更有針對性的檢測。
2.1 RBI評估的目的
(1)發現工廠的高危險風險區域(裝置)。(2)發現裝置中的重要設備與管線。(3)根據風險排序,安排檢驗時間和周期。(4)根據風險分析結果,調整檢測、維修計劃。(5)制定相關的風險管理制度。(6)提高企業的安全管理水平。
2.2 RBI工作流程
(1) RBI實施的準備,確定評價的目標和范圍、采用的方法和所需要的資源。實施RBI應有明確的目標,這個目標應被RBI分析人員和管理人員理解。評價應建立在一定的物理邊界和運行邊界上,通過裝置、工藝單元和系統的選擇建立物理邊界。
(2)尋找設備的失效機理和失效模式。找出設備在所處的環境中可能產生的退化機理、敏感性和失效模式,這對RBI評價很有幫助。
(3)評價數據的采集。采集風險評價設備的數據,包括設計數據、工藝數據、檢測數據、維護和改造、設備失效等數據。
(4)評估失效概率。評估設備在工藝環境下每一種失效機理的失效概率,失效概率評估的最小單位是按失效機理不同劃分出的設備部件。失效概率評估包括確定材料退化的敏感性、速率和失效模式,量化過去檢測程序的有效性,計算出失效的概率。
(5)評估失效后果。評估設備發生失效后對經濟、生產、安全和環境造成的影響。
(6)風險評價。根據上面評估的失效概率,計算出設備失效的風險,并進行排序。根據制定的風險接受準則(如ALARP原則),將風險劃分為可接受、不可接受和合理施加控制三個部分。
(7)風險管理。制定有效的檢測計劃,控制失效發生的概率,將風險降低到可接受的程度,促進檢測資源的合理分配,降低檢測的時間和費用。對通過檢測無法降低的風險,采取其他的風險減緩措施。
(8)風險再評價和RBI評價的更新。RBI是個動態的技術工具,可以對設備現在和將來的風險進行評價。然而,這些評估是基于壓力管道當時的數據和認識,隨著時間的推移,不可避免會有改變。有些失效機理隨時間發生變化;增加檢測活動可以增加設備的可信度;工藝條件和設備的改變,通常可帶來設備風險的變化;RBI評價的原始條件也可能發生變化,采用減緩策略也可以改變風險,可以進行RBI再評價,對這些變化進行有效的處置措施。
3 壓力管道檢驗中應用RBI技術的建議
基于風險的管道檢測技術通過制定合理、準確、經濟、有效的檢測方案,給予高風險管道更多的檢測資源,同時避免在低風險管道上的過多投入,借助儀器設備等對在用管道的各種缺陷問題進行定量化分析,檢測數據和分析結果作為管道安全評估的基礎,它可以解決在用管道是否需要改造或更換、能否升壓運行、是否需要降壓運行等問題。可以摸清管道的現實狀況,確定管道安全狀況等級,提出適宜的檢修方案。為此提出以下建議:
(1)在RBI分析過程中必須確定檢測方法的有效性,以保證能檢測出設備己存在缺陷和嚴重程度。例如,特定的損傷機理造成無法預測的局部腐蝕,采用沿管線測厚的方式,很難發現己存在的缺陷。在這種情況下,超聲波等檢測更為有效。總之,對引起安全或經濟等嚴重后果的高風險管道必須保證檢測的質量。
(2)關注無損檢測技術進展。以壓力管道自動超聲成像檢測技術進展為例,中國特種設備檢測研究中心與美國CD國際公司合作研制了相應的檢測儀器,應用于一些新安裝和壓力管道的檢測(最小探測直徑為57,解決了國外技術存在的許多問題。壓力管道焊縫如采用射線檢測易漏檢面狀缺陷,特別是開口度小的裂紋和未熔合等,用超聲自動成像技術就很容易發現這些缺陷,且可以快速得到檢測結果;而射線檢測需大量消耗品,且對人體有害。另外,射線檢測不能顯示缺陷深度,而自動超聲檢測通過分區法判定缺陷深度精度可達1mm,得到的彩色B超掃描圖形可實時打印,也可存入光盤,不像射線檢測需用大量底片。
加拿大和美國等國家有關法規對壓力管道的焊接技術鼓勵采用自動超聲成像檢測技術。要關注管道在不拆保溫層或在線狀態下的脈沖渦流測厚技術進展,以及磁記憶檢測(MMT)方法。
參考文獻
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關鍵詞:城市區域 火災風險 評估
一、火災風險評估的概念
過去,人們往往依靠經驗和直觀推斷來做出決策。隨著計算機容量不斷擴大和模塊技術的發展,風險評估(risk assessment)和風險管理(risk management)技術作為復雜或重大事項決策的必要輔助手段,在過去的二、三十年間,在決策分析、管理科學、運營研究和系統安全等領域得到了廣泛的認知和應用[1]。
通常認為風險(risk)的定義為:能夠對研究對象產生影響的事件發生的機會,它通過后果和可能性這兩個方面來具體體現。風險概念中包括三個因素:對可能發生的事件的認知;該事件發生的可能性;發生的后果[2]。因而,火災風險(fire risk)包含火災危險性(發生火災的可能性)和火災危害性(一旦發生火災可能造成的后果)雙重含義[3]。
現在,在文獻中可以看到的與“火災風險評估”相關的術語有fire risk analysis, fire risk estimation, fire risk evaluation, fire risk assessment等,但基本上火災風險評估都是指:在火災風險分析的基礎上對火災風險進行估算,通過對所選擇的風險抵御措施進行評估,把所收集和估算的數據轉化為準確的結論的過程。火災風險評估與火災模擬、火災風險管理和消防工程之間有密切關系,為其提供定性和定量的分析方法,簡單地如消防安全設施檢查表,復雜的就會涉及到概率分析,在應用方面針對的風險目標的性質和分析人員的經驗有各種變化[4]。
較多的人傾向于從工程角度來定義火災危害性(fire hazard)和火災風險(fire risk)。火災危害性指:凡是根據已有的資料認為能引起火災或爆炸,或是能為火災的強度增大或蔓延持續提供燃料,即對人員或財產安全造成威脅的任何情況、工藝過程、材料或形勢。火災危害性分析在不同的情況下有不同的針對性,目的是確定在一定的條件下有可能發生的可預見性后果。這種設定的條件稱為火災場景,包括建筑物中房間的布局、建材、裝修材料及家具、居住者的特征等與相關后果有關的各種具體信息。目前在確定后果方面的趨勢是盡可能地利用各種火災模式,輔以專家判斷。此時,危害性分析可以看作是風險評估的一個構成元素,即風險評估是對危害發生的可能性進行權衡的一系列危害性分析。
從系統分析的角度來看,風險具有系統特性和動態特性。風險實際上并非某一單一實體或事物的固有特性,而是屬于一個系統的特性。若系統發生變化,很容易就會使事先對風險所做的估算隨之發生變化。火災風險評估模式包括:系統認定,即明確所要評估的具體系統并定義出風險抵御措施的過程;風險估算,即設定關于火災的發生幾率和嚴重后果及其伴隨的不確定性的衡量標準或尺度,計算和量化系統中的指標的過程;風險評估,對該標準或尺度進行分析和估算,確定某一特定風險值的重要性或某一特定風險發生變化的權重[5]。
二、城市區域火災風險評估的意義及發展概況
在消防方面,隨著人們安全意識的提高和建筑設計性能化的發展,對建筑工程的安全評估日益受到重視,比如美國消防協會制定的“NFPA101生命安全法規”是一部關注火災中的人員安全的消防法規,與之同源的“NFPA101A確保生命安全的選擇性方法指南”,分別針對醫護場所、監禁場所、辦公場所等,給出了一系列安全評估方法,多應用于建筑工程的安全性評估方面[6]。
目前,我國在火災風險評價方面的研究,大部分是以某一企業,或某一特定建筑物為對象的小系統。例如,由武警學院承擔的國家“九五”科技攻關項目“石化企業消防安全評價方法及軟件開發研究”,以“石油化工企業防火設計規范”等消防規范和德爾菲專家調查法為基礎,設計了石化企業消防安全評價的指標體系,利用層次分析法和道化指數法確定了各指標的權重,采用線性加權模型得出煉油廠的消防安全評價結果[7]。以某一特定建筑物為對象的火災風險評價也比較多,如中國礦業大學周心權教授,在分析建筑火災發生原因的基礎上,建立了建筑火災風險評估因素集,并運用模糊評價法對我國的高層民用建筑進行了消防安全評價[8]。
與上述的安全評估不同,城市區域的火災風險評估的目的是根據不同的火災風險級別,配置消防救援力量,指導城市消防系統改造,指導城市消防規劃。對已建成的城市區域的火災風險評估必須考慮許多因素,即城市火災危險性評價指標體系,包括區域內所存在的對生命安全造成危險的情況、火災頻率、氣候條件、人口統計等因素,進而評價社區的消防部署和消防能力等抵御風險的因素。除此之外,在評估過程中另一個重要的情況是要關注社區從財政及其他方面為消防規劃中所要求的總體消防水平提供支持的能力和意愿。隨著城市規模擴大、綜合功能增強,在居住區商貿中心、醫院、學校、和護理場所增多,評估方法還會相應的改變。現有的城市區域火災風險評估方法主要出于以下兩個目的:
(一)用于保險目的
在火災保險方面的應用的典型事例為美國保險管理處ISO(Insurance Services Office, ISO)的城市火災分級法,在美國已經被視為指導社區政府部門對其火災抵御能力和實際情況進行分類和自我評估的良好方法。ISO方法把社區消防狀況分為10個等級,10級最差,1級最好。
ISO是按照一套統一的指標來對每個社區的客觀存在的滅火能力進行評估,確定該社區的公共消防級別,這套指標來自于由美國消防協會和美國自來水公司協會所制定的各種國家規范。ISO對城市消防的分級方法主要體現在它的“市政消防分級表(Commercial Fire Rating Schedule, CFRS)”上。CFRS把建筑結構、用途、防火間距與公共消防情況(用公共消防分級數目表達)相關聯,再以統計數據加以調節后,來確定相應的火險費用。ISO級別僅被保險公司用作確定火險費用的一個成分。ISO分級系統雖然無法反映出消防組織的其他應急救援能力,但實際上也常用于各個區域的公共滅火力量的確定。
市政消防分級表從1974年開始使用,主要考察某城市區域的7個指標情況:供水、消防隊、火災報警、建筑法規、電氣法規、消防法規、氣候條件。隨著技術進步,該表也不斷改進。1980年版抽取了CFRS中對公共消防分級的方法,給出了修訂后的滅火力量等級表,指標只包括前3項。被刪除的指標或者確少區分度,或者在全市范圍內進行評估時太過于主觀,而且74表格中包含許多評估標準是具體的規定,如果某一社區的情況沒有滿足這些規定,則歸屬為差額分,規定降低了表格可使用的彈性范圍,無法正確評估情況和技術的變化。故而ISO分級表被視為越來越“性能化”[9]。
(二)用于消防力量的部署
當今的消防組織和地方政府要擔負日益加重的安全責任,面對來自公眾的對抵御各種風險的更多的期望,以及調整消防機構人員、設備及其他預算方面的壓力,迫切需要確認某一給定轄區內的具體風險和危險的等級。
關鍵詞:基于風險的檢測(RBI) 修正系數法 通用失效概率 氣液二相混合泄放 失效數據庫
引言
在本文的論述中,通過對于壓力容器及管道的風險評估軟件的應用,一方面有效涵蓋了對于失效數據的統計和分析。另一方面,也最終達成了對于設備的整體規劃,實際操作以及歷史數據的相關分析,以有效實現檢驗結果的充分達成,進而使得風險評估全面落實,深入推進風險管理。
1、RBI技術的基本原理
在對RBI有效界定的過程當中,應當首先注意這是一項關系到潛在風險和實際檢驗的風險評估技術。正因如此,該項技術通常具備如下基本特點,即能在風險管控過程當中有效實現基本的辨別,評估,分析和管控。特別是在實際操作中,這一技術通常將流程中的全部設備有效排序,進而以此為依據將存在高風險的設備進系統核查,以有效控制整個設備流程的不確定性因素,通過合理有效的管控方法,將設備風險管理合理運作。
軟件系統是采用C/S模式,即客戶端/服務器模式,客戶端程序本軟件采用Borland Delphi6開發,它是一種可視化面向對象快速開發工具,結合當前的應用實際,其基本功能是能夠在很大程度上滿足客戶需求。針對風險計算的程序,一方面對于操作性提出了具體要求,另一方面也應當不斷提升技術透明度,使客戶便于操作與理解,而將技術含量較高的演算過程也涵蓋其中。后臺數據庫選用SQL Server 2000,其目的在于有效提升數據管理與計算的便捷性,并在此基礎之上,充分結合當前實際需要,用以解決多種類型的具體問題。這一管理系統具有很多的顯著特點,并廣泛體現在可操作性,靈活性,用于決策支持的數據倉庫功能、與許多其他服務器軟件緊密關聯的。
2、軟件結構
2.1客戶端程序結構
該系統主要涵蓋了失效數據管理、評估設備基礎數據導入、設備風險數據處理分析和設備風險數據的管理查詢四大模塊。其中第一種模塊通常用于整理失效信息,計算相關概率;第二種模塊的作用體現在錄入基本數據,其中涵蓋設備基礎數據、工藝基礎數據、公用參數以及相關信息等;第三種模塊的評估作用通常體現在失效可能性和后果之上,并在此基礎之上對風險水平進行全面估計,實現當風險不可接受時通過調整檢測有限性或增加檢測次數來降低風險,進而以此為依據制定行之有效的檢測計劃;最后一種模塊的作用則體現在對風險數據的系統化處理之中。
2.2數據庫結構
在進行相關計算時,大量的基礎性數據是必不可少的條件,這就要求必須廣泛涵蓋失效數據庫與RBI數據庫(包括材料信息數據庫、介質物性數據庫、檢測有效性數據庫)。風險計算的設備基本信息,介質組成信息,歷史檢測信息除了通過EXCEL導入外,還能與石化企業使用的EAM系統相結合,進而最終達成對于相關基礎性數據的獲取,特別是為下一次的評估降低整理基礎數據的環節與時間,進而保障工作效率。
3、軟件各模塊功能介紹
3.1失效數據管理模塊
失效數據錄入模塊的主要功能是:
(1)設備失效信息錄入:依據內數據收集表,將容器、管道的失效數據錄入系統內;(2)失效數據統計:按裝置、工段名稱的分類,依據系統內失效數據庫內的記錄,自動統計計算各類設備的通用失效概率。
3.2原始數據導入模塊原始數據導入模塊的主要功能:
(1)項目信息輸入:主要導入項目名稱,項目時間,本次風險評估的時間周期,以及當地化工廠的人口密度、資產密度、人員傷亡費用,化工廠的管理系數等公用參數;(2)設備設計數據導入:導入設備的常用設計參數,使用工況的參數,以及該設備所對應的物流代號;(3)設備工藝數據導入:包括工藝介質的組成,質量百分比,介質流速,以及其他的關于介質的基本信息;(4)設備歷史檢測信息導入:包括設備每一部分針對不同失效模式下的歷史檢驗最高有效性的次數,最高有效性的等級,以及檢驗的方式和內容。
3.3設備風險計算模塊設備原始數據導入
3.3.1設備失效概率計算
設備失效概率的計算包括多個過程:(1)介質添加;(2)失效模式判;(3)失效嚴重度判別;(4)失效概率的計算;(5)檢測有效性的調整以及失效概率的再評估。
a)有效性調整:
按照上文對檢測有效性的論述和貝葉斯理論,可以從采用提高有效性來控制置信度的方式,以達到克服不確定性因素造成的風險的目標,而面對無效檢測所在導致的風險,有效性調整是一個重要的風險控制方法,他可以人為選擇一個更可靠地檢測方式。
b)檢測次數調整:
增加評估周期內的檢測次數也是提高檢測數據置信度的有效手段。具體調整方法為:點擊策略調整窗口中的次數調整選項,選擇合適的年份后點擊生成按鈕,系統會按照評定周期末的檢測方式在設定年份內增加一次檢測,而失效模式也涵蓋在所增加的這次檢測范圍內。
3.3.2設備失效后果計算
失效后果計算過程十分復雜,因此往往通過軟件來完成這一步驟。點擊風險計算按鈕,可以按照順序計算設備失效概率和失效后果,失效后果的數值與檢測策略的選擇無關。
3.3.3風險批量計算
失效后果計算程序設計根據設備的規模,分別提供了針對小型設備的單獨計算功能和針對大型設備的批量計算功能。單獨計算功能需要人為提供失效模式來進行策略調整,系統根據人工輸入的失效模式自動生成一個檢測策略,而這個策略按照設計是最保守的檢測方式,因此按照這一策略計算得出的風險是最大風險值,只要這一數值可以被系統接收,檢測策略就無需做出任何調整,只有那些失效概率高得設備才需要調整。因此對大型設備的失效后果計算可以批量完成,只針對其中失效概率高的那些做出相應的調整急了,這樣做可以大大節約計算時間,同時還可以保證檢測結果的準確度不受影響。
3.4數據管理
數據管理模塊的主要功能是信息查詢和輸出。信息查詢可以按照設備種類、是小概率、失效后、風險等級等選項進行查詢條件設定。此外,該模塊還提供了報表繪制功能,可以從數據庫中讀出各個設備的風險數據自動生成報表,報表可以涵蓋多臺設備實現風險等級對比分析,報表還能以EXCEL格式導出以便長期存檔。該模塊還能實現信息添加功能,所添加的信息包括基礎材料,介質,腐蝕速率,應力腐蝕開裂敏感性等。
結語
關鍵詞:HAZOP分析技術;石油天然氣;管道工程;油氣管道設計
中圖分類號:X937
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2011)27-0077-02
油氣管道一般輸送高壓、易燃、易爆的介質(如天然氣、原油、成品油等),是一種具有高度危險性的構筑物。HAZOP分析技術就是一種危險評估方法,它可以對工程設計進行較為全面的風險評估,找出系統中設備、裝置、管道工藝參數的偏離以及故障或者誤操作引起的潛在危險,分析偏離、故障產生的原因,根據后果、原因和己設計的保護措施,以此修改和完善安全設計和操作管理。
一、HAZOP分析方法簡介
HAZOP的中文意思是“危險性與可操作性研究”,它由有經驗的跨專業的專家小組對裝置的設計提出有關安全、可操作性方面的問題,共同討論解決問題的方法。HAZOP分析的目的是識別工藝或操作過程中存在的危害,對危害產生的風險進行分析。首先,HAZOP分析能識別項目中存在的危險,盡早采取措施降低項目的危險性。就輸油氣管道而言,在項目的初步設計階段采用HAZOP分析方法,意味著能夠識別初步設計中存在的危險,并能夠在詳細設計(即施工圖設計)階段糾正這些問題。
二、HAZOP分析在管道工程中的應用
(一)HAZOP分析技術國內外應用現狀及在管道工程中的應用情況
HAZOP分析技術是由英國帝國化學工業公司石油化學部于20世紀70年代開發出來的一種危險辨識技術,它首先在化學和過程工業中使用。目前,英國己將HAZOP列為工程建設必須進行的HSE專項評價,并對評價機構和從業人員實行資質認證,以保證HSE專項評價的可信度。經過不斷改進與完善,歐洲和美國現已將HAZOP分析技術廣泛應用于各類工藝過程和項目的風險評估工作中。我國化學工業部門于上世紀70年代末率先引進了HAZOP分析技術,并首先將其應用于風險性較高的化工工程設計中,之后逐步推廣應用到油田地面工程、油氣集輸工程等高危設計領域。西氣東輸二線天然氣管道工程在初步設計階段也聘請國外知名Dyadem公司對典型壓氣站進行了HAZOP分析,形成了科學的評價報告。目前,HAZOP分析在技術在油氣管道設計中迅速推廣,在部分項目中,HAZOP分析甚至被要求作為初步設計的一部分進行落實。
(二)輸油氣管道系統HAZOP分析的方法
HAZOP分析是一種用于辨識設計缺陷、工藝過程危險及操作性問題的結構化分析方法,它把油氣管道輸送系統看成一個連續的生產過程,通過分析每個工藝單元或操作步驟,識別出具有潛在危險的偏差。就油氣管道工藝站場設計而言,HAZOP分析按照工藝儀表流程圖(PID)將管道系統劃分為多個合理的分析節點,每一個節點表現為完成某個特定的功能。引導詞有“無”、“過量”、“減量”、“伴隨”、“部分”、“相逆”、“異常”等。油氣管道HAZOP分析的工藝參數主要有流量、溫度、壓力、液位、腐蝕、開停車、總圖布置、維修維護等。HAZOP分析中的偏差為引導詞和工藝參數的組合。在選定分析節點和偏差后,HAZOP分析的任務是根據節點控制的工藝參數指標,對這些偏差產生的原因、后果、安全保護、應采取的行動進行綜合分析。在了解確定的設計意圖基礎上,分析工藝流程圖中某一節點的參數變化給整個系統帶來的后果,同時假定設置的安全設施失效,分析帶來的危險性并評價其風險。對于識別出的所有可能導致隱患和操作性問題的原因,應提出改進措施和建議,以徹底解決存在的安全問題。
HAZOP工作流程圖如圖1所示:
(三)HAZOP分析在輸油氣管道設計中的應用
在油氣管道系統設計領域,HAZOP分析可以應用到從設計到投產的各個過程中。HAZOP分析是一項動態工作,它與設計階段同步進行,直至施工安裝完畢,每個階段的HAZOPT作的深度和廣度不同。在項目的概念設計階段進行HAZOP分析,可以找出項目中存在的危害,并對危害程度做出評估。在此階段發現的潛在危害,往往對于整個項目而言影響很大。因此,此階段的HAZOP分析的結果往往造成大的方案調整或者廢棄。在項目的詳細設計階段,設計人員對工藝流程有較為深入的了解,能夠詳細答復HAZOP研究小組所提出的問題,因此,本階段最適宜開展HAZOP研究工作,在分析深度和廣度上可達到最大化。如果項目之前沒有做過HAZOP分析,或者在HAZOP分析后進行了設計修改,在項目開車前應進行HAZOP分析。然而,由于項目的現場建設已近完成,要實施HAZOP專家小組所建議的整改往往很困難或者費用很高。
三、HAZOP分析方法注意事項
(一)HAZOP分析小組成員組成
HAZOP的分析工作是由專家小組來完成,HAZOP分析審查的質量取決于審查小組的人員組成和素質、組長的能力和工藝安全文件的精確性。HAZOP分析組的組長應是具有豐富的HAZOP分析經驗,具有獨立工作能力,且接受過HAZOP分析專業訓練的工程師。分析小組成員人數適中,從專業設置上來說,應包括各主要專業工程技術人員;從人員組織關系來說,應包括設計方代表、運營方代表,必要時可邀請施工方、設備廠家等參與。
(二)應準備分析資料收集
HAZOP分析就是對系統工藝過程本身進行非常精確的描述,資料準備的準確與充分程度與HAZOP分析結果的可靠性密切相關。
(三)應注意分析節點的劃分
如果分析節點劃分過小,會加大工作負荷,導致大量的重復工作量;如果分析節點分得太大,會使HAZOP分析的結果產生重大偏差,甚至會遺漏部分結果。
(四)不要將HAZOP分析審查會和設計討論會概念混淆
HAZOP分析審查工作不單純是對設計評估,而是要安全挖掘設計和操作中的安全隱患,分析事故發生的原因和事故發生的后果,并進一步提出應采取的安全措施。注意不要把分析審查變成設計討論會,這是兩種不同性質、不同內容、不同階段的審查。
(五)不能夸大HAZOP分析的作用
對于輸油氣管道設計來說,HAZOP只是識別技術,不是解決問題的方法。HAZOP不能看作純粹的設計功能檢查,正常的設計應確保質量而不應考慮是否采用HAZOP。對于管道設計,即使采用了HAZOP分析方法,然而對于過程工業安全,做好基礎設計和應用適當的設計規范依然是非常重要的。