保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)課件

保護(hù)層分析（LOPA）方法簡(jiǎn)介保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)主要內(nèi)容什么是LOPA1LOPA步驟2LOPA其他要求3LOPA實(shí)例42保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)1什么是LOPA3保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)

IPL1IPL2IPL3PFD1PFD2PFD3初始事件頻率成功成功成功后果頻率安全結(jié)果安全結(jié)果安全結(jié)果注：箭頭寬度代表后果頻率大小，長(zhǎng)度代表后果嚴(yán)重性IPL—獨(dú)立保護(hù)層PFD—要求時(shí)失效概率1什么是LOPA4保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)1什么是LOPA□保護(hù)層分析（LOPA）是在定性危害分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評(píng)估保護(hù)層的有效性，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策的系統(tǒng)方法□其主要目的是確定是否有足夠的保護(hù)層使風(fēng)險(xiǎn)滿足企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)□基于事故場(chǎng)景的一種半定量分析方法5保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代末：美國(guó)化學(xué)品制造商協(xié)會(huì)出版了《責(zé)任關(guān)懷——過(guò)程安全管理實(shí)施準(zhǔn)則》，書(shū)中建議將“足夠的保護(hù)層”作為有效的過(guò)程安全管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。1993年：美國(guó)CCPS《化工過(guò)程安全自動(dòng)化指南》，書(shū)中建議將LOPA作為確定安全儀表功能完整性水平的方法之一。2001年：CCPS發(fā)布了《保護(hù)層分析——簡(jiǎn)化的過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估》，書(shū)中詳細(xì)地討論了LOPA的基本規(guī)則和應(yīng)用。2003年：國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布了IEC61511：過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全，將LOPA技術(shù)作為確定安全儀表系統(tǒng)完整性水平的推薦方法之一。1什么是LOPA6保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)主要內(nèi)容什么是LOPA1LOPA步驟2LOPA其他要求3LOPA實(shí)例47保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟

a）場(chǎng)景識(shí)別與篩選

b）初始事件（IE）確認(rèn)

c）獨(dú)立保護(hù)層（IPL）評(píng)估

d）場(chǎng)景頻率計(jì)算

e）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策

f）后續(xù)跟蹤與審查場(chǎng)景信息變更分析事故分析HAZOP分析8保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟9保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟后果嚴(yán)重性10保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估——泄漏量泄漏物質(zhì)泄漏量1～5kg5～50kg50～500kg500kg～5t5～50t>50t劇毒，溫度>B.P345555劇毒，溫度<B.P或高毒性，溫度>B.P234555高毒性，溫度<B.P或易燃，溫度>B.P223455易燃，溫度<B.P123345可燃液體11122311保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟后果后果造成的直接經(jīng)濟(jì)損失（元）不足50萬(wàn)元50萬(wàn)元以上、100萬(wàn)元以下100萬(wàn)元以上、500萬(wàn)元以下500萬(wàn)元以上、1000萬(wàn)元以下1000萬(wàn)元以上等級(jí)12345后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估——財(cái)產(chǎn)損失12保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)后果人員傷害急救處理；醫(yī)療處理，但不需住院；短時(shí)間身體不適。工作受限；1~2人輕傷3人以上輕傷，1~2人重傷；1~2人死亡或喪失勞動(dòng)能力；3~9人重傷3人以上死亡；10人以上重傷等級(jí)等級(jí)1等級(jí)2等級(jí)3等級(jí)4等級(jí)52LOPA步驟后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估——人員傷害13保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟后果等級(jí)嚴(yán)重威脅人的生命威脅人的生命不可逆?zhèn)﹂g接影響熱輻射8kW/m25kW/m23kW/m2爆炸20kPa14kPa5kPa2kPa毒性LC5%LC

1%不可逆后果嚴(yán)重性等級(jí)評(píng)估——定量計(jì)算14保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟序號(hào)偏差原因后果保護(hù)措施后果嚴(yán)重性1冷卻水無(wú)流量冷卻水泵故障停反應(yīng)器超溫超壓，可能發(fā)生爆炸1、反應(yīng)器溫度高報(bào)警和人員響應(yīng)；2、反應(yīng)器溫度高聯(lián)鎖；

3、啟動(dòng)備用泵5冷卻水閥故障關(guān)1、反應(yīng)器溫度高報(bào)警和人員響應(yīng)；2、反應(yīng)器溫度高聯(lián)鎖；

3、冷卻水閥旁路調(diào)節(jié)15保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟類(lèi)別外部事件設(shè)備故障人員失誤分類(lèi)1）地震、海嘯、龍卷風(fēng)、颶風(fēng)、洪水、泥石流、滑坡和雷擊等自然災(zāi)害2）空難3）臨近工廠的重大事故4）破壞或恐怖活動(dòng)5）外部火災(zāi)6）其他外部事件1）控制系統(tǒng)故障a）軟件失效b）元件失效c）控制支持系統(tǒng)失效2）機(jī)械系統(tǒng)故障a）磨損b）腐蝕c）振動(dòng)d）缺陷e）超設(shè)計(jì)限制使用3）公用工程故障4）其他故障1）操作失誤2）維護(hù)失誤3）關(guān)鍵響應(yīng)錯(cuò)誤4）作業(yè)程序錯(cuò)誤5）其他行為失誤16保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟獨(dú)立保護(hù)層能夠有效阻止后果的發(fā)生。化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí)，應(yīng)滿足：17保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí)，應(yīng)滿足以下基本要求：a）獨(dú)立性——應(yīng)獨(dú)立于初始事件；——應(yīng)獨(dú)立于同一場(chǎng)景中的其它獨(dú)立保護(hù)層。18保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟IPLIPL19保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí)，應(yīng)滿足以下基本要求：b）有效性——應(yīng)能檢測(cè)到響應(yīng)的條件；——在有效的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)能及時(shí)響應(yīng)；——在可用的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)有足夠的能力采取所要求的行動(dòng)?！獞?yīng)滿足所選擇的PFD的要求。2LOPA步驟20保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)保護(hù)層作為IPL時(shí)，應(yīng)滿足以下基本要求：c）安全性。應(yīng)使用管理控制或技術(shù)手段減少非故意的或未授權(quán)的變動(dòng)。d）變更管理。設(shè)備、操作程序、過(guò)程條件等任何改動(dòng)應(yīng)執(zhí)行變更管理程序，以滿足變更后保護(hù)層的IPL要求。e）可審查性。應(yīng)有相應(yīng)的信息資料，以說(shuō)明保護(hù)層的設(shè)計(jì)、檢查、維護(hù)、測(cè)試和運(yùn)行活動(dòng)能夠使保護(hù)層達(dá)到IPL的要求。2LOPA步驟21保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求a）本質(zhì)安全設(shè)計(jì)——當(dāng)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)可消除某些場(chǎng)景時(shí)，不應(yīng)作為IPL；——當(dāng)考慮本質(zhì)安全設(shè)計(jì)在運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程中的失效時(shí)，在某些場(chǎng)景中，可將其作為一種IPL。2LOPA步驟22保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求b）BPCS是執(zhí)行持續(xù)監(jiān)測(cè)和控制日常生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)，通過(guò)響應(yīng)過(guò)程或操作人員的輸入信號(hào)，產(chǎn)生輸出信息，使過(guò)程以期望的方式運(yùn)行。由傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成。2LOPA步驟23保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求b）BPCSBPCS作為IPL應(yīng)滿足以下要求：——BPCS應(yīng)與安全儀表系統(tǒng)（SIS）在物理上分離，包括傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件；——BPCS故障不是造成初始事件的原因；——在同一個(gè)場(chǎng)景中，當(dāng)滿足IPL的要求時(shí)，具有多個(gè)回路的BPCS宜作為一個(gè)IPL。2LOPA步驟24保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟25保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求c）報(bào)警和人員響應(yīng)——操作人員應(yīng)能夠得到采取行動(dòng)的指示或報(bào)警；——操作人員應(yīng)訓(xùn)練有素，能夠完成特定報(bào)警所要求的操作任務(wù)；——任務(wù)應(yīng)具有單一性和可操作性，不宜要求操作人員執(zhí)行IPL要求的行動(dòng)時(shí)同時(shí)執(zhí)行其它任務(wù)；——操作人員應(yīng)有足夠的響應(yīng)時(shí)間等。26保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求d）安全儀表功能（SIF）通過(guò)檢測(cè)超限（異常）條件，控制過(guò)程進(jìn)入功能安全狀態(tài)。一個(gè)安全儀表功能由傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件組成，具有一定的SIL。2LOPA步驟27保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求d）安全儀表功能（SIF）——SIF在功能上獨(dú)立于BPCS；——SIF的規(guī)格、設(shè)計(jì)、調(diào)試、檢驗(yàn)、維護(hù)和測(cè)試應(yīng)按GB/T21109的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。2LOPA步驟28保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求e）物理保護(hù)（安全閥、爆破片等）——獨(dú)立于場(chǎng)景中的其他保護(hù)層；——在確定安全閥、爆破片等設(shè)備的PFD時(shí)，應(yīng)考慮其實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中可能出現(xiàn)的污染、堵塞、腐蝕、不恰當(dāng)維護(hù)等因素對(duì)PFD進(jìn)行修正；——當(dāng)物理保護(hù)作為IPL時(shí)，應(yīng)考慮物理保護(hù)起作用后可能造成的其他危害，并重新假設(shè)LOPA場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)估。2LOPA步驟29保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求f）釋放后保護(hù)設(shè)施（安全閥、爆破片等）——獨(dú)立于場(chǎng)景中的其他保護(hù)層；——在確定阻火器、隔爆器等設(shè)備的PFD時(shí)，應(yīng)考慮其實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中可能出現(xiàn)的污染、堵塞、腐蝕、不恰當(dāng)維護(hù)等因素對(duì)PFD進(jìn)行修正；2LOPA步驟30保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)化工企業(yè)典型的保護(hù)層及作為IPL的要求g）工廠和社區(qū)應(yīng)急響應(yīng)——其有效性受多種因素影響，一般不作為IPL2LOPA步驟31保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)通常不作為IPL的防護(hù)措施2LOPA步驟32保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟式中：fiC——初始事件i的后果C的發(fā)生頻率，單位為/a；fiI——初始事件i的發(fā)生頻率，單位為/a；PFDij——初始事件i中第j個(gè)阻止后果C發(fā)生的IPL的PFD。33保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)在計(jì)算場(chǎng)景頻率時(shí)，可根據(jù)需要對(duì)場(chǎng)景頻率進(jìn)行修正：采用點(diǎn)火概率、人員暴露和具體傷害的概率對(duì)不同后果場(chǎng)景頻率進(jìn)行修正。2LOPA步驟34保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)初始事件發(fā)生頻率和獨(dú)立保護(hù)層失效概率其數(shù)據(jù)可采用：a)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；b)企業(yè)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；c)基于失效模式、影響和診斷分析（FMEDA）和故障樹(shù)分析（FTA）等的數(shù)據(jù)；d）供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)。2LOPA步驟35保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)選擇失效數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：a）具有行業(yè)代表性；b）使用企業(yè)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，只有該歷史數(shù)據(jù)充足并具有統(tǒng)計(jì)意義時(shí)才能使用；c）使用普通的行業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)企業(yè)的具體條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。2LOPA步驟36保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)a）可根據(jù)場(chǎng)景頻率計(jì)算結(jié)果和后果等級(jí)，使用定量數(shù)值風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險(xiǎn)矩陣等形式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策，將風(fēng)險(xiǎn)降低到企業(yè)可接受的水平。2LOPA步驟37保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)后果等級(jí)5低中中高高很高很高4低低中中高高很高3低低低中中中高2低低低低中中中1低低低低低中中10-6~10-710-5~10-610-4~10-510-3~10-410-2~10-310-1~10-21~10-1頻

率

等

級(jí)（每年）2LOPA步驟38保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)b）風(fēng)險(xiǎn)決策宜采取ALARP原則：2LOPA步驟風(fēng)險(xiǎn)逐漸降低39保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)2LOPA步驟a）

應(yīng)對(duì)LOPA分析結(jié)果的執(zhí)行情況進(jìn)行后續(xù)跟蹤，對(duì)LOPA提出的降低風(fēng)險(xiǎn)行動(dòng)的實(shí)施情況進(jìn)行落實(shí)。b）

LOPA的程序和分析結(jié)果可接受相關(guān)的審查。40保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)主要內(nèi)容什么是LOPA1LOPA步驟2LOPA其他要求3LOPA實(shí)例441保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求1)在使用LOPA前，企業(yè)應(yīng)確定：a）后果度量形式及后果分級(jí)方法；b）初始事件頻率的確定方法；c）獨(dú)立保護(hù)層要求時(shí)失效概率（PFD）的確定方法；d）風(fēng)險(xiǎn)度量形式和風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)；e）分析結(jié)果與建議的審查及后續(xù)跟蹤管理機(jī)制。42保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求2)LOPA應(yīng)用時(shí)機(jī)在過(guò)程危害分析中出現(xiàn)以下情形時(shí)，可使用LOPA：a）事故場(chǎng)景后果嚴(yán)重，需要確定后果的發(fā)生頻率；b）確定事故場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及事故場(chǎng)景中各種保護(hù)層降低的風(fēng)險(xiǎn)水平；c）確定安全儀表功能（SIF）的安全完整性等級(jí)（SIL）；d）確定過(guò)程中的安全關(guān)鍵設(shè)備或安全關(guān)鍵活動(dòng)等。43保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求3)LOPA小組組成LOPA小組成員可包括但不限于以下人員：a）組長(zhǎng)；b）記錄員；c）設(shè)計(jì)人員；d）操作人員；e）工藝人員；f）設(shè)備工程師g）儀表工程師；h）安全工程師。44保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求3)LOPA小組組成根據(jù)需要，可要求以下人員參加LOPA：a）工藝包供應(yīng)商；b）成套工藝設(shè)備供應(yīng)商；c）公用工程工程師；d）電氣工程師；e）其他專業(yè)工程師。45保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求4)LOPA的局限性a）LOPA不是識(shí)別危險(xiǎn)場(chǎng)景的工具，LOPA的正確執(zhí)行取決于定性危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法所得出的危險(xiǎn)場(chǎng)景，包括初始原因和相關(guān)的安全措施是否完全和正確；b）LOPA的意圖不是取代詳細(xì)的定量分析（QRA），QRA可以用于更復(fù)雜的少數(shù)危險(xiǎn)場(chǎng)景分析；46保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求4)LOPA的局限性所有場(chǎng)景都需要定性分析定性分析10~20%場(chǎng)景需要進(jìn)行半定量分析半定量分析1%場(chǎng)景需要進(jìn)行QRA定量分析技術(shù)HAZOPWhat-If/ChecklistFMEAFEI、CEILOPA粗略的事件樹(shù)分析ETA、FTA、HRA簡(jiǎn)單問(wèn)題√√√××復(fù)雜問(wèn)題×

×

×√√47保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)3LOPA其他要求4)LOPA的局限性c）當(dāng)使用LOPA時(shí)，場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)的可比性僅僅在如下條件滿足時(shí)才有可能：——選擇失效數(shù)據(jù)的方法相同；——采用相同的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的比較。d）不同的公司由于采用的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施LOPA的方法不同，則LOPA的結(jié)果無(wú)法比較；48保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)主要內(nèi)容什么是LOPA1LOPA步驟2LOPA其他要求3LOPA實(shí)例449保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例正己烷緩沖罐溢流50保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例1)場(chǎng)景識(shí)別與篩選序號(hào)偏差原因后果現(xiàn)有防護(hù)措施建議1.1流量高流量控制閥誤打開(kāi)正己烷緩沖罐T-401高液位，超壓泄漏。1）液位監(jiān)測(cè)和報(bào)警；2）防火堤；3）安全閥；4）單元操作程序。建議安裝一個(gè)SIS，在T-401高液位時(shí)切斷進(jìn)料。1.2流量低或無(wú)流量管線堵塞1）正己烷緩沖罐T-401低液位；2）泵密封失效。閥門(mén)誤關(guān)閉1.3倒流上游泵失效損壞泵止回閥51保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例泄漏物質(zhì)泄漏量1～5kg5～50kg50～500kg500kg～5t5～50t>50t劇毒，溫度>B.P345555劇毒，溫度<B.P或高毒性，溫度>B.P234555高毒性，溫度<B.P或易燃，溫度>B.P223455易燃，溫度<B.P123345可燃液體11122352保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例1）場(chǎng)景識(shí)別與篩選液位控制回路失效導(dǎo)致緩沖罐溢流，并且由于防火堤失效而導(dǎo)致溢出物流出防火堤2）初始事件確認(rèn)初始事件為液位控制回路失效，初始事件頻率為：fI=1×10-1/a53保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例3）獨(dú)立保護(hù)層評(píng)估BPCS報(bào)警和人員響應(yīng)：BPCS液位控制回路失效（初始事件）導(dǎo)致系統(tǒng)不能產(chǎn)生報(bào)警，從而不能提醒操作人員采取行動(dòng)以阻止緩沖罐進(jìn)料。因此，BPCS產(chǎn)生的任何報(bào)警不能完全獨(dú)立于BPCS系統(tǒng)，不能作為獨(dú)立保護(hù)層安全閥：緩沖罐上的安全閥無(wú)法防止緩沖罐發(fā)生溢流，因此，對(duì)于本場(chǎng)景，安全閥不是獨(dú)立保護(hù)層防火堤：可作為IPL：如果按照設(shè)計(jì)運(yùn)行，防火堤可有效地包容儲(chǔ)罐的溢流；防火堤獨(dú)立于任何其他獨(dú)立保護(hù)層和初始事件。54保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例4）場(chǎng)景頻率計(jì)算fiC=fiI×PFDd

=1×10-1/a×0.01=1×10-3/a55保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例5）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策后果等級(jí)5低中中高高很高很高4低低中中高高很高3低低低中中中高2低低低低中中中1低低低低低中中10-6~10-710-5~10-610-4~10-510-3~10-410-2~10-310-1~10-21~10-1頻

率

等

級(jí)（每年）56保護(hù)層分析(LOPA)方法簡(jiǎn)4LOPA實(shí)例5）風(fēng)