HAZOP分析技术

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1、. HAZOP技术1 HAZOP 技术的提出HAZOP是英国帝国化学工程公司ICI二十世纪六十年代开发的方法，由位于英格兰西北的MOND部的Elliot 和Owen所作的早期工作并于1968年发布1。未发布的1969年的工作表示这一技术已在英格兰东北ICI发展，1974年位于英格兰东北的ICI石化部员工Lawley公布了HAZOP系统。Kletz发表了关于HAZOP的起因和早期研究的更详细的清单。自那以后这一方法便在ICI内部以及其他一些公司广为应用，当它作为一个全世界的方法应用时主要的份量才被发现。1963年ICI重有机化学分部设计一个从异丙基苯中生产苯酚和丙酮的设备。当工程部以最小的资金投

2、入（而不是最小的终身成本或最大的利益）同时设计删除所有的非本质的特点为目标的时候，在生产部中必须操作这个项目的很多人感觉到删除掉的太多了。当时，方法学习特别是评估检查法非常流行。评估检查法是审查活动和产生选择的一个正式的方法通过问“完成了什么”、“还有什么可以完成”、“什么应该完成”，怎样完成“什么时候完成”“谁完成它”等等问题。于是，为了使设计的所有缺点都公开显示，找到更好的方法花掉所有可利用的的钱，该项目负责人决定将评估检查法用于苯酚项目设计。指定一个三人小组：两位开车组的经验丰富的成员和一个评估检查专家。在1964年，他们一直工作了4个月每周见3天，通过问答的形式审查苯酚厂的管线图表和平

3、面布置图。他们发现许多潜在的危险和操作中很多没有预测到的问题。后来他们修正了这一方法。他们提出了一种方法就是我们现在所知道的被称为HAZOP，当然在以后的研究中有一些改动。其实，设计产生选择性的这种方法被改良了因此便产生了偏差。MOND部后来将HAZOP完善为六个风险研究步骤，现在已经被全ICI公司采用。扩展了从早期设计阶段贯穿到后期代理。HAZOP是第三阶段。第一部在公开文献上出版的关于HAZOP文章是Herbert Lawley出席1973年美国化学工程师协会（AICHE）预防失效座谈会的一篇文章。它一开始引起了人们的兴趣，随后HAZOP渐渐的被化工生产企业和设计单位相接受2。英国、加拿大

4、等国甚至已通过立法手段强制其在工程建设项目中推广应用3。2 传统的HAZOP分析技术4-92.1 传统的HAZOP方法陈述危险与可操作性分析（HAZOP：Hazard and Operability Analysis）方法是基于这样一个基本概念，即各个专业、具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自工作更具有创造性和系统性，能识别更多的问题。危险性分析是一个系统工程，需要不同专业的人员的共同参与，现代科学技术迅猛发展，几乎不存在某一个人能独自解决一个系统或过程的所有问题。在装置的设计、操作、维修等过程中，需要工艺、工程、仪表、土建、给排水等专业的人员一起工作，对过程的HAZOP分析

5、也不例外。虽然HAZOP分析方法是为新设计或新技术而开发的危险性分析方法，但这种分析方法几乎适合于项目发展过程的所有阶段。HAZOP分析方法的本质就是通过系列的分析会议对工艺图纸和操作规程进行分析。在这个过程中，由各专业人员组成的分析组按照规定的方式系统的分析偏离设计工艺条件的偏差。ICI对HAZOP分析的最初定义是：HAZOP分析是各专业人员组成的分析组对工艺过程的危险和操作性问题进行分析。这些问题实质上是一系列的“偏差”偏离设计工艺条件。因此，虽然可能一个人也能完成整个过程的HAZOP分析，但这种分析不能被称为HAZOP分析。因此HAZOP分析方法明显不同于其他分析方法，因为其他分析方法可

6、由一个人单独完成（虽然大多数情况下最好由分析组完成），而根据HAZOP分析方法的定义，HAZOP分析必须有不同专业组成的分析组完成。HAZOP分析的这种群体方式的主要优点在于能相互促进、开拓思路。因此，成功的HAZOP分析需要所有参加人员自由的陈述他们各自的观点，不允许成员之间的批评或指责一面压制这种创造性过程。但是，为了让HAZOP分析过程高效率和高质量，整个分析过程必须有一个系统的规则、按一定的程序进行。HAZOP分析对工艺或操作的特殊点进行分析，这些特殊点称为“分析节点”，或工艺单元，或操作步骤。HAZOP分析组分析每个工艺单元或操作步骤，识别出那些具有潜在危险的偏差，这些偏差通过引导词

7、引出。使用引导词的一个目的就是为了保证对所有工艺参数的偏差都进行分析。有时，分析组对每个工艺单元或操作步骤可能会提出很多的偏差，并分析他们可能原因和后果，通常对指定单元或操作步骤的所有偏差在继续下面的分析之前必须全部分析完毕。HAZOP分析方法对新建装置和已投入运行的装置都适用。对于新建装置，在工艺设计基本确定之后最好进行一次HAZOP分析，一般情况下，此时过程的PID图已绘出，因此分析可以回答HAZOP分析中的问题，而且在这一阶段对装置的设计进行修改也比较容易；也可在过程发展阶段进行HAZOP分析，这就需要分析人员具备该工艺过程的知识，但是此时进行的HAZOP分析并不能取代对整个过程的安全检

8、查。虽然已建立起了基本的HAZOP分析方法，但公司或机构使用HAZOP分析方法的方式却各不相同。表2-1列出了HAZOP分析中经常遇到的术语及定义。表2-2所示的引导词最初是由ICI在进行HAZOP分析时提出来的，所使用的工艺参数列于表2-3中。按照ICI最初的分析方法，每个引导词与工艺参数组合，并且适用每个点（分析节点、单元或操作步骤）。表2-4举例说明引导词与工艺参数结合构成偏差。引导词和工艺参数的对应关系列于表2-5中。表2-6举例说明了各种可能导致偏差的例子。表2-1 常用HAZOP分析术语项目说明工艺单元或分析节点具有确定边界的设备（如两容器之间的管线）单元，对单元内工艺参数的偏差进

9、行分析；对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析操作步骤间隙过程的不连续动作，或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤；可能是手动、自动或计算机自动控制的操作，间隙过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同工艺指标确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差，即工艺过程的正常操作条件，采用一系列的表格，用文字或图表进行说明，如工艺说明流程图管道图PID图引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语，引导识别工艺过程危险工艺参数与过程有关的物理或化学特性，包括概念性的项目如反应、混合、浓度、PH值及具体项目如温度、压力相数及流量偏差分析组使用的引导词系统的对每个节点的工艺参数（如流量压力等）进行分析发现的一系列

10、偏离工艺指标的情况（如无流量、压力高等）；偏差的形式通常是“引导词+偏差”原因发生偏差的原因；一旦找到发生偏差的原因，就意味着找到了对付偏差的方法和手段，这些原因可能是设备故障、人为失误、不可预见的工艺状况（如组成改变），来自外部的破坏（如电源故障）等后果偏差所造成的后果（如释放有毒物质）；分析组常常假定发生偏差时已有安全保护系统的失效，不考虑那些细小的与安全无关的后果安全保护之设计的工程系统或调节控制系统，用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果（如报警、连锁、操作规程等）措施或建议修改设计、操作规程、或者进一步进行分析研究（如增加压力报警、改变操作步骤地顺序等）的建议表2-2 HAZOP分析引

11、导词及其意义引导词意义NONE（空白）设计或操作要求的指标和事件完全不发生；如无流量；无催化剂MORE（增量）同标准值相比，数值偏大；如温度、压力、流量等数值偏高LESS（减量）同标准值相比，数值偏小；如温度、压力、流量等数值偏低AS WELL AS（伴随）在完成既定功能的同时，伴随多余事件的发生；如物料在输送过程中发生组分及相变化PART OF（部分）只完成既定功能的一部分，如组分的比例发生变化，无某些组分REVERSE（相逆）出现和设计要求完全相反的事和物；如流体反向流动、加热而不是冷却，反应向相反方向进行OTHER THAN （异常）出现和设计要求不相同的事或物，如发生异常事件或状态、开

12、停车、维修改变操作模式表2-3 常用的HAZOP分析工艺参数流量时间频率混合压力组成粘度添加剂温度PH值电压分离液位速度信号反应 表2-4 引导词与工艺参数结合构成偏差引导词意义参数偏差空白否定目的流量无流动液位无液位少量量的减少流量低流速液位低液位温度低温度压力低压力浓度低浓度多量量的增加流量高流速液位高液位温度高温度压力高压力浓度高浓度相反逻辑相反流量流速相反 压力压力相反一部分性质的减少浓度浓度降低压力压力降低液位液位降低伴随性质的增加浓度，杂质浓度增加温度-物质温度增加液位-杂质液位增加压力-物质压力增加流量-杂质流速增加不同于完善-分开浓度-想要的物质浓度为0液位-想要的物质液位为0

13、流量-想要的物质流速为0表2-5 标准参数一览表引导词参数无较多较少象一样部分相反除此以外流量压力温度组成液位相态（汽相）表2-6 各种可能导致偏离的例子参数与引导词相结合可能导致偏离的原因无流量 较少流量较多流量其它流量 压力降低压力较高温度较低温度较高液位高液位低部分组成变化其它组成变化阀门关闭，流向错误，管路堵塞，误加盲法兰，止回阀错误，过滤器堵塞，管线破裂，伴热故障，气锁，物料中的水在管线中冻结，流量转换器/控制阀故障，泵或容器损坏等部分堵塞，容器或阀故障，泄漏，泵效率损失。控制阀开得过大.流量控制器故障，多泵操作，泵出口压头降低，入口压力增加，其它路线的物流流入，换热管破裂。压力突然

14、降低导致双相流，过热导致汽液混合，换热管破裂导致冷热媒体混合，分离罐中的分离界面破坏。水和空气进入，水压试验残留的液体，穿过绝缘层的物料等。压控阀故障，泄压阀起跳后没有回落，泵的输出能力大于罐的放空能力，当罐倒空时放空阀关闭，冷却罐使罐中的蒸气冷凝，泵或压缩机入口管线阀门关闭湍流，泄放，高压蒸气泄漏，日光照射到出口阀关闭的罐或管路上，压控阀故障，液位控制故障导致高压气体进入.当装料时放空阀没打开。低温或霜冻，压力损失，热损失，换热管破裂，温度控制器故障，压力释放，夹套冷却。温度控制故障.紫外线照射，常温升高，冷却管堵塞，冷却水故障，换热管破裂。液位控制故障，控制阀打开，进入容器的流量大于排出的

15、量，排出管线堵塞。液位控制故障，控制阀关不上，排放阀打开物料通过隔热层，从换热管漏出，错误进料阀门泄漏导致物流污染，换热管泄漏，物料分离不完全，产品腐蚀，压力低导致气体泄漏，沉淀，固化，蜡或烃的形成，水泥块或其它管路或容器的内件引导词用于两类工艺参数，一类是概念性的工艺参数如反应、混合；另一类是具体的工艺参数如压力、温度。对于概念性的工艺参数，当与引导词组合成偏差时，常发生歧义，如“过量+发应”可能是指反应速度快，或者只生成大量的产物。此外有些引导词与工艺参数组合后可能无意义或不能称为“偏差”，如“伴随+压力”。对具体的工艺参数，有必要对一些引导词进行修改。此外，分析人员可能发现有些偏差的物理

16、意义不确切。例如，当考虑“温度”这个工艺参数时，一般只选取“过量”和“减量”这两个引导词，而偏差就变成“过量+温度”或“减量+温度”，显然其物理意义就不确切。因此应扩展引导词的外延和内涵，如：对“时间”而言，引导词“异常”就是指“快”或“慢”；对“位置”、“来源”、“目的”而言，引导同“异常”就是指“另一个”；对“液位”、“温度”、“压力”而言，引导词“过量”就是指“高”和“低”当工艺指际包括一系列的相互联系的工艺参数时（如温度、压力、反应速度、组成等），最好是对每一个工艺参数顺序使用所有的关键词，即“引导词十工艺参数”方式，而不是每个引导词用于工艺参数组，即“引导词+工艺参数”。而且，当将引

17、导词用于对操作规则进行分析时也应按照这种规则，例如，对操作步骤“当压力达到B时，操作人员让流量为A”，按如下方式使用引导词：流量为A（空白、过量、减量等）；当压力达到B时（快、慢等）。基于引导词的HAZOP分析方法是最初的HAZOP分析方法。2.2 分析步骤上述HAZOP分析方法可按如下步骤进行：分析的准备；完成分析；编制分析结果报告，图2-1所示为HAZOP分析的整个过程值得注意的是，分析步骤可交替进行，如分析组在完成某个分析节点后（不是全部），可将结果提交给设计人员，让设计人员着手对原设计进行修改。准备态度会议组织知识/经验HAZOP分析经验分析资料(PID，PFD)分析组进行HAZOP分

18、析分析结果文件分析结果处理/实施偏差原因后果安全保护建议措施表格图2-1 HAZOP分析步骤1）分析的准备 准备工作对成功地进行HAZOP分析是十分重要的，准备工作的工作量由分析对象的大小和复杂程度决定的。（1）确定分析的目的、对象和范围 分析的目的、对象和范围必须尽可能的明确，分析对象通常是由装置或项目的负责人确定的，并得到HAZOP分析组的组织者的帮助。应当按照正确的方向和既定目标开展分析工作。而且要确定应当考虑到哪些危硷后果。例如，如果要求HAZOP分析确定装置建在什么地方才能使对公众安全的影响减到最小，这种情况下，HAZOP分析应着重分析偏差所造成的后果对装置界区外部的影响。（2）分析

19、组的组成 危险分析组的组织者应当负责组成有适当人数且有经验的HAZOP分析组。HAZOP分析组最少由4人组成，包括组织者、记录员、两名熟悉过程设计和操作的人员。虽然对简单、危险情况较少的过程而言，规模较小的分析组可能更有效率，但57人的分析组是比较理想的。如果分析组规模太小，则由于参加人员的知识和经验的限制将可能得不到高质量的分析结果。（3）获得必要的资料 最重要的资料就是各种图纸，包括PID图、PFD图、布置图等，此外，还包括操作规程，仪表控制图、逻辑图，计算机程序，有时还应提供装置手册和设备制造手册。重要的图纸和数据应当在分析会议之前分发到每位分析人员手里。（4）将资料变成适当的表格并拟定

20、分析顺序 此阶段所需时间与过程的类型有关。对连续过程，工作量最小。在分析会议之前使用以更新的图纸（如果对设计进行过修改）确定分析节点，每一位分析人员在会议上都应有这些图纸。有时，组织者也可以提出一个初步的偏差目录提交会议讨论，以及准备一份工作表作分析记录用。但是这个初步偏差目录不能作为“唯一”进行分析的内容。HAZOP分析方法的精髓就是发挥集体的智慧，如果把这份初步的偏差目录当作“唯一”的分析内容，肯定是不全面的，而且也不符合HAZOP分析的要求。同样，因为HAZOP分析也是一个学习过程。当然在分析过程中允许进行修改。 对间隙过程来说，准备工作量非常大。主要是因为操作过程更加复杂。分析这些操作

21、程序是间隙过成HAZOP分析的主要内容。在某些情况下（如有两个或两个以上的间隙过程同时在过程中出现） ，应当将过程中每个步骤下每个容器的状态表示出来。如果过程中需要操作人员的参与（如容器装料而不是简单地控制这个容器），他们的活动应当在流程图上反映出来。为了让分析过程有条不紊，分析组的组织者通常在分析会议开始之前要制定详细的汁划，必须花一定的时间限据特定的分析对象确定最佳的分析程序。（5）安排会议次数和时间 一旦有关数据和图纸收集整理完毕，组织者开始着手制定会议计划。首先需要确定分析会议所需时间，一般来说每个分析节点平均需2030分钟，若某容器有两个进口，两个出口，一个放空点，则需要3小时左右；

22、另外一种方法是每个设备分配23小时。确定了所需时间后，组织者可以开始安排会议的次数和时间，每次会议持续时间不要超过46小时（最好安排在上午），会议时间越长效率越低，而且分析会议应连续举行。以免因时间间隔太长在每次分析开始之前都需要重复上一次讨论的内容，最好把装置划分成几个相对独立的区域，每个区域讨论完毕后，会议组作适当修整，再进行下一区域的分析讨论。对于大型装置或工艺过程，若由一个分析组来进行分析可能需要很长时间，在这种情况下可以考虑组成多个分析组同时进行，由某个分析组的组织者担任协调员，协调员首先将过程分成相对独立的若干部分，然后分配给各组去完成，这样分析时间就不会拖得太长。2）完成分析HA

23、ZOP分析需要将工艺图或操作程序划分为分析节点或操作步骤，然后用引导词找出过程的危险，图2 是HAZOP分析流程图。分析组对每个节点或操作步骤使用引导词进行分析，得到一系列的结果：偏差的原因、后果、保护装置、建议措施；需要更多的资料才能对偏差进行进一步的分析。当发现危险情况后，组织者应当让每位分析人员都明白问题所在。HAZOP分析的组织者把握分析会议上所提出的问题的解决程度很重要，为尽量减少那些悬而未决的问题，他应当：每个偏差的分析及建议措施完成之后再进行下一偏差的分析；在考虑采取某种措施以提高安全性之前应对与分析节点有关的所有危险进行分析。在分析过程中，HAZOP组织者应与分析组成员达成这样

24、一种共识。即对偏差或危险应当主要考虑易于实现的解决方法，而不是花费大量时间去“设计解决方法”。在分析会议工程中分析组去寻找解决方法，即便可能，也是不合适的，因为过程危险性分析的主要目的是发现问题，而不是解决问题。但是，如果解决方法是明确和简单的，应当作为意见或建议记录下来。在HAZOP分析中组织者有重要的责任，他应该安排所有文件、基本信息根据成员的便利决定讨论会议。讨论会议应该在一个自由的气氛中进行，每一位在研究中应该自由的奉献。领导应该注意到使每一个成员都参与讨论并提出自己的观点和看法。这这个讨论中，领导也应该注意没有人支配讨论，讨论不应该偏离主题。在会议中记住最重要的一点是更多的重点是问题

25、（风险）识别和评价而不是解决问题（风险管理）。为保证会议的高效率，组织者必须牢记以下几点：不要与分析组成员对抗；认真听取所有成员的意见；在会议进行过程中，不允许任何人有抵触；必要的休息以保持旺盛的精力。HAZOP分析涉及过程的各个方面，包括工艺、设备、仪表、控制、环境等，HAZOP分析人员的知识及可获得的资料总是与HAZOP 分析方法的要求有距离，因此，对某些具体问题可听取专家的意见，必要时对某些问题的分析可延期进行，在获得更多的资料后再进行分析。选取工艺单元选取偏差，如：温度、压力偏差可能吗？危险吗操作工是否知道之一偏差什么会导致这一偏差怎样的措施才能降低发生的后果和几率考虑其他纠正措施改变

26、的偏差是否合理所有的偏差都考虑过了吗？所有的单元都考虑过了吗？结束是是是是是否否否否否否是图2-2 传统HAZOP分析流程图3）影响HAZOP分析效果和效率的因素通过详细研究HAZOP的成功和失败，发现HAZOP研究有10个主要的问题：A缺乏有经验的小组成员和领导缺乏有经验的小组成员和领导似乎是HAZOP研究最显著的原因。在这些中，小组领导的经验是使HAZOP分析成功的关键。因此，小组成员和组长应该：什么时候什么地点继续研究路线的感觉，就像经验告诉附近另一个危险是不引人注意的，如果忽略了设备任何部分 没有适当的原因和理由；理解和避免没有结果的一种能力；它们各自专业的经验也应该开放思想接受其他专

27、家的建议和注释。B不合适的小组选择不合适的小组组合是第二大问题能导致研究的失败。正确选择不同领域的技术成员，研究、安全、生产、维修管理部分需要仔细考虑。个人行为也应该被考虑，选择HAZOP分析小组成员应基于技术知识和工作年限。C不正确的研究范围如果没有很好的确定研究的范围，可能不会注意到一些危险，因为它们来自于非常细致的定义范围的目标之外。因此，完整的研究范围应该在开始之前就定义好。范围应该包括被研究设备的工艺单元，危险或操作问题的主要类型应该被限制，不管详细的结果有没有被考虑，也不管折线危险的补偿应该被接受。E重复工作在传统的HAZOP分析中，当分析不同单元的不同偏差时，很多次都是原因和结果

28、的重复。因此，一次又一次的重复相同的讨论增加也许额外的工作也促进了小组成员的厌烦，这些对于HAZOP分析都是不利的。这是真正需要优化的主要的对象。应该开发出一些方法已消除和减小重复的工作。F不充分或不准确的信息HAZOP研究的有效性直接依靠于信息对于研究的可用性。因此如果工艺信息不是最新的，HAZOP分析将会显示出缺点来。因而，任何没有说明的工艺设备操作条件的变化也没有更新文件可能引起对项目不正确的评估，也可能引起高估/低估或者有时会忽略风险。G管理失误研究会议中小组成员因为它们的其他责任不规则的出席，生产不连续的结果。另一个导致不一致结果是分析会议由于权威（管理）经常的中断或由于不合适的会议

29、安排的中断。因此，管理者的任务就是保证HAZOP分析成员都有足够的时间来参加研究。此外时间界限压迫分析小组这是另一个管理问题。管理者应该给研究一段好的时间，就像他是一个发明创造的过程，这样的事情不能总是在短时间内完善的。H缺乏失效预防措施设备管线没有很好的充足的证明文件也会引起评估错误。甚至失败预防设备运行直接原因的差的表现，不能评估除非那是好的文件。一位过程评论家（缺乏失效预防的标准）说：这是一个老的工艺，永远不会出错，因此希望在将来也会工作。这些陈述的类型提供了一个设备或危险没被识别出可能被忽略的基本感觉。I技术资料的不足技术资料的缺乏对于很多化工厂是一个很普遍的问题者也是不好解决的一个问

30、题。技术（工艺）的复杂性和新奇性需要更多的资料和经验。不完善的动力数据，缺乏热稳定性数据和毒性数据诸如此类的问题。例如，热量不稳定的可能趋向于由于吸入震动或太阳辐射而过热泵的能量而发生爆炸分解。这一因素（不可用的技术信息）变得越来越重要随着工业使用在一般到特殊的化学品。解决这一问题的唯一办法是小组应该在过去经验和实验结果的引导基础下作假设。J缺乏兴趣小组成员缺乏兴趣可能引起研究工作总的失败，同样研究的结果输出也是基于小组成员的参与。在研究的开始阶段，领导或高级管理者应该通过引用过去的事故资料和操作问题说明这个研究的重要性和必要性。在后期阶段保持成员的兴趣和动机是小组领导的责任。为了这一目的一周

31、内仅仅安排4-5个会议，每个会议也不应该超过4小时。同时，成员被要求为下一研究做好准备而且为上次会议尚未解决的问题寻找答案。K最终限制（人员失误、错误的指令）最后的限制HAZOP小组的是组成人员（人是最容易发生事故的），甚至最好的队伍也可能不能识别到一些简单的危险。在回顾会议中每一个努力应该被提供最好的条件和环境选取最佳的想法和建议。为了避免身体和心理的损伤成绩 应该被计算机化HAZOP.可是，用专家系统代替完整的HAZOP小组也是没意义的。一些情况下小组成员的增加也是有利的，显著的如果问题是大的复杂的，然而小组成员应该保持最佳水平。3 HAZOP分析技术的发展HAZOP分析技术在人工HAZO

32、P分析的基础上，又经历了逻辑化计算机辅助HAZOP阶段和智能化计算机辅助HAZOP阶段7。所谓“逻辑化”是从形式上辅助人工进行HAZOP分析，例如由计算机完成HAZOP文字说明和表格的后处理，采用“模板”方式协助人工完成HAZOP等。此类软件可以减轻人工的工作量，但无法协助人工进行智能化的分析，也无法从根本上提高HAZOP分析的质量。一个智能PHA系统可以与CAD系统结合，用于设计的早期阶段，辨识后续设计阶段危险构架的潜在性，降低经济上不允许危险的可能性。它还方便了依据规章的分析结果的自动化文件生成。而且这些PHA结果也可用于在线辅助工厂操作员辨识非正常工况和训练新的操作员。3.1 SDG（符

33、号有向图）自动推理方法4-6,11,12近年来，随着计算机技术的发展，计算机辅助HAZOP分析技术及其软件迅速发展起来。此类软件可分为两大类:一是项目管理类软件，二是计算机自动推理软件。其中SDG（符号有向图）自动推理方法发展较为成熟，解决了人工HAZOP分析“费时、费力、成本高”的问题。SDG（signedDirectedGraph）是一种由点和点间带方向的线组成的拓扑结构。符号有向图（SDG）实在符号图的基础上添加线段方向组成的。可以表达复杂的系统变量间相互影响关系，实际上可以看做是一种定性的系统模型。符号有向图建模过程简单，只需要将感兴趣的变量作为节点，考虑此节点直接影响的别的节点，并用

34、箭头连接起来，这样就表达了它们之间的影响关系，建模过程无需考虑整个系统的状态，将系统变量全部添加进去后，自然就形成了整个系统的模型，并且一点状态的变化会反映到远端节点的变化。SDG节点的状态一般有3种，正状态、负状态、零状态。还有两种状态的表示法，只有正状态和负状态。SDG节点间影响关系一般有两种，即正影响和负影响。例如前一个节点状态为正，与下一个节点的影响关系是正，那么下一结点的状态就是正的。SDG模型在人工智能领域被称之为深层知识模型。因为它表达的是变量间的影响关系，而非最后的结论。从影响关系出发，可以推理的到很多结论，反之不行。SDG图蕴含的信息量是巨大的，对于一个有10个节点的模型，每

35、个节点的状态有3种，那么模型包括的总状态数量是3的10次方。等于59049，这是专家系统或者知识库所难以包含的容量。SDG的推理机制有3种。正向推理、反向推理和双向推理。对于正向推理可以得到下游节点的状态，在HAZOP分析中得到的是不利后果。反向推理可以得到上游节点的状态，在HAzOP分析中得到的就是非正常原因。推理采用层层推进，循序渐进的方式。从SDG推理的过程可以看出，其推理过程与HAZOP分析过程相似，具有可比性。SDG正向推理找到后果节点从而得到不利后果，反向推理到原因节点得到非正常原因，那么就具备了HAZOP分析的核心部件。然后SDG推理的过程也就是相容通路，与HAZOP分析中事故剧

36、情的概念想吻合，从而可以通过计算机自动推理得到HAZOP的事故剧情。这是专家系统的方法无法办到的，也是深层知识模型的优势。SDG-HAZOP具有高完备性的特点，SDG-HAZOP中的节点是人工HAZOP中关键变量的超集。利用计算机自动推理可以对所有的节点进行拉偏，从而具有对更多偏差进行分析的能力。另外建模过程实际也是熟悉工艺流程、明确系统变量的过程，在建立模型的过程中往往会发现人工HAZOP分析中容易忽略的关键变量，提高了分析的完备性。因为人类思维的局限性，专家在分析事故剧情的时候，经常会陷入到经验的陷阱中，按照己有事故经验进行推理，会导致遗漏很多风险。而且人脑难以记忆太长的事故剧情，往往只能

37、分析距离偏离点几个节点的事故。基于SDG的HAZOP分析利用计算机自动推理可以推理到任意深度的节点，从而最大程度的保证了其分析的完备性。此外SDG-HAZOP利用计算机自动推理其速度是非常快的，据论证对于10*12的SDG图进行推理只耗时515毫秒。但SDG-HAZOP依赖于模型的质量，建模人员素质的高低会直接影响推理的结果。实际过程中往往要不断修正模型。另外SDG-HAZOP只能得到偏差的非正常原因与不利后果，而无法得到危险的安全防护、发生概率和危险等级。SDG推理只能对节点的正状态（More）或负状态（Less）进行推理，而人工HAZOP可对所有引导词进行。3.2 HAZOP分析与过程模拟

38、相结合12HAZOP与过程模拟相结合，是在传统HAZOP基础上,通过建立分析对象的过程模型,模拟不同程度的偏差对系统造成的影响,对HAZOP的关键词偏差进行量化,并对偏差导致的事故后果进行定量描述,从而实现HAZOP的量化。HAZOP过程模拟分析可以在确保风险与效益相当的基础上,为工厂安全分析提供更让人信服的安全分析报告。连接HAZOP与过程模拟的桥梁就是P&ID图。传统HAZOP分析是利用引导词找到系统存在的偏差,根据工艺流程P&ID图分析偏差产生的原因及可能造成的后果。HAZOP过程模拟则是通过建立系统的过程模型,将工艺过程的静态“P&ID”图转化为动态“P&ID图”，来分析温度、压力、流

39、量等对该工艺流程的影响程度。传统的HAZOP分析是在静态的P&ID图纸上进行，HAZOP过程模型是在动态的“P&ID”图上进行。通过HYSYS化工流程模拟软件来实现动态的PID以及 HAZOP偏差影响的过程模拟。HAZOP过程模拟的流程 （1）确定分析对象,明确分析目的、对象和范围是极其关键的,这样才能按照正确的方向和既定目标开展分析工作。（2）获取详细的流程资料,包括工艺流程图（PFD）、管道和仪表图（P&ID）、平面布置图等,此外还包括操作规程、仪表控制图、逻辑图,有时还需提供装置手册和设备制造手册。（3）建立工艺系统在正常操作条件下的过程模型,并验证模型的准确性。确定系统在正常操作条件下

40、的状态方程,通过相应的数学模型建立该系统的过程模型。（4）划分节点,进行过程模拟。在HAZOP分析过程中,根据工艺流程和对系统分析的要求划分节点,在每个分析节点内,不断改变过程模型的操作条件,使之偏离正常的操作条件,模拟此时系统状态参数的变化。如果该偏差能够导致系统非预期后果的产生,则该偏差是有意义的,应采取措施加以控制,记录系统参数的变化。（5）结合专家经验,确定偏差导致的后果。根据专家的经验,对模拟的数据进行处理,得到偏差可能导致的事故后果。例如分析操作压力变化时,对系统温度、液位、产物等产生的影响。（6）编写分析报告。对分析的结果进行整理、汇总提炼出恰当的结果形成分析报告文件。HAZOP

41、过程模拟分析流程见图2-3。是确认模拟结果可靠性，对偏差进行量化分级确定分析对象获取详细的装置资料结合专家经验，进行HAZOP分析分析结果的追踪及完善编写分析报告建立对象的过程模拟，检验其准确性模拟偏差对系统的影响，并记录有效偏差否图2-3 过程模拟分析流程3.3 HAZOP分析中引入专家模糊评判以量化分析结果13对石油、化工装置进行HAZOP分析时会产生大量偏差，且偏差的发生既有模糊性又有随机性.这使专家小能准确评价偏差发生的概率。而只能用语言“小”、“大，等描述偏差发生概率。这些语言具有定模糊性，不能直接作为概率值使用。因此在专家判断法中引入模糊评判思想，用模糊概率来表征专家意见.确定偏差

42、发生的概率.以达到HAZOP定量化分析的目的。采用概率定量化技术对HAZOP分析偏差进行定量化的过程见图2-4 。HAZOP分析前输入专家权值。符合一致性检验后输入各专家对某偏差发生可能性的模糊语言，在计算机辅助下即叫快速完成HAZOP分析偏差的概率定量化。目前，HAZOP分析过程普遍采用半定量风险知阵，该情况下采用概率定量化小需额外增加HAZOP分析时间，是一种切实叫行的方法。是一致性检验是否合理输入HAZOP分析各专家权值输入各专家模糊语言HAZOP偏差概率否否HAZOP偏差概率都考虑了吗？是结束图2-4 HAZOP专家模糊评判过程3.4 HAZOP分析中引入偏差专家库以量化分析结果14对

43、小组成员个人经验苛刻的要求是阻碍HAZOP研究在我国发展的主要原因。因此,研究开发HAZOP偏差专家库是很有必要的,偏差专家库就是对HAZOP分析节点内（化工生产过程单元中）的常用设备的偏差分析的集合。偏差库是由一部分长期从事化工安全、工艺、设计、操作等方面的专家组成的专家小组所完成的HAZOP分析结果,其中偏差的提出要保留有相当的普遍性,以使得这一偏差库有更广的适用范围。对常用化工设备划分为一些小的单元,划分结果如表2-7所示,对这些设备完成的HAZOP分析偏差库如表2-8所示。表2-7 常用化工设备（部分）序号设备名称序号设备名称1工艺管线7换热器2过滤器8反应器3盲板9储罐4离心泵10阀

44、门5往复泵11安全阀6螺杆泵12流量计表2-8 HAZOP分析偏差库（部分）序号可能偏差偏差原因序号可能偏差偏差原因1流量过大管线限流孔板磨损或拆除12压力过大喘振问题2流量过大系统跨接13压力过大管线设计压力低3流量过小管线振动14压力过小腐蚀穿孔导致泄露4流量过小管线焊缝泄露15压力过小冷凝5流量过小管线腐蚀穿孔导致泄露16温度过高火灾状态6流量过小管线压差小17温度过高夏季气温高7无流量管线断裂18温度过高内部燃烧8无流量管线堵塞19温度过高压力过高9无流量管线内不正确压差20温度过低冬季气温低10逆流量管线连接错误21温度过低压力过低11逆流量虹吸效应22温度过低吸热效应1 Swann

45、 and M.L. Preston. Twenty-five years of HAZOPsJ.J. Loss Prev. Process Ind,1995,8(6):349-3532 Trevor A Kletz. Hazop-past and futureJ.Reliability Engineering and System Safety,1997,55:263-2663文科武.HAZOP技术及其在石化行业中的应用J.炼油设计,2002,32(8):55-584王若青,胡晨.HAZOP安全分析方法的介绍J.石油化工安全技术,2003,19(1): 19-22 5张斌.HAZOP技术在丁辛

46、醇装置上的应用研究D.东营:中国石油大学,2008 6李欣龙.HAZOP项目工程软件的研究与开发D.北京:北京化工大学,2009 7国家安全生产监督管理局编.安全评价M.北京:煤炭工业出版社,2003:300-3118魏新利,李惠萍,王自健编.工业生产过程安全评价M.北京:化学工业出版社,2004.119陈国华编.风险工程学M.北京:国防工业出版社,2007.610沈翠霞,吴重光.计算机辅助危险与可操作性分析技术的发展J.计算机工程与应用,2004,36:208-21211李安峰,夏涛等.基于SDG的计算机辅助危险与可操作性分析J系统仿真学报 2003,15(10):1394-139712刘旭红,周乐平等. HAZOP分析的量化研究HAZOP分析与过程模拟相结合J.石油化工安全环保技术,2009,25(2):19-22,3013付建民,赵东风等.石油化工装置HAZOP分析技术概率定量化研究J.安全与环境学报,2008, 8(6):130-134 14张斌,赵东风等.HAZOP分析技术改进研究J.中国安全科学学报，2007,17(10):160-165 .