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关于LOPA中使能条件和修正因子的理解

时间:2022-11-24   访问量:2430

前言

保护层分析(LOPA)近年来在国内是最受重视的安全完整性(SIL)定级方法,许多人甚至认为SIL定级就是LOPA。LOPA分析方法是简单化、半定量、基于数量级的工艺危害分析方法。美国化工过程安全中心(CCPS)陆续推出了三本相关导则——《保护层分析:简化的过程危害分析方法》、《保护层分析:初始事件与独立保护层》、《保护层分析:使能条件与修正因子》,由浅入深的对其开展方法和主要概念进行了介绍。其中第三册的内容,在《GBT 32857-2016 保护层分析(LOPA)应用指南》和《AQT 3054-2015 保护层分析(LOPA)方法应用导则》等规范中只是简单提及,本文主要依据CCPS导则内容,尝试对“使能条件”和“修正因子”做一些介绍,抛转引玉,希望能进一步的讨论和分享。



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一、为何考虑这两个概念

简而言之,在实际场景中,除“初始事件发生”且“所有保护层失效”外,可能还会有一些其他条件,影响最终后果发生的可能性。为了使分析过程更贴合实际,避免过于保守的风险评估,“使能条件”和“修正因子”的概念被提出,并加入到后果发生概率的计算中。

不考虑使能条件和修正因子时的后果发生概率的计算公式:

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考虑使能条件和修正因子时的修正概率:

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二、概念:使能条件和修正因子是什么

在CCPS导则中,使能条件的定义为“某个并不是失效、错误或者保护层,但却是将事故序列转变为最终结果的必须条件”,由一个导致事故场景的间接条件或操作阶段组成。使能条件主要可分为时效使能条件(如季节性的高温/低温等)和操作使能条件(如特定操作环节的投料或出料)等。例如,当危害场景识别为“供热失效导致物料凝固”时,就可以把“环境温度低于物料凝固点”作为一个使能条件,进而将一年中气温低于凝固点的天数占比,加入到场景概率的计算中。

上述定义与国内规范中的“使能事件或条件”一词基本一致,但值得讨论的是“事件”一词的使用。CCPS导则中认为这一用语并不准确,可能导致使用者将同时存在的多个设备失效、误操作等辨识为使能条件(换言之,不推荐将多个 “初始事件”同时发生作一个假想场景进行分析)。根据CCPS的观点,这样非共因的“同时失效”,一般只在后果极其危险的时候考虑。

而修正因子的定义为“一种或几种在场景风险计算时使用的可能性概率”。常见的修正因子主要包括危险环境概率、点火概率、爆炸概率、人员暴露概率、伤亡概率等。例如当毒性气体泄漏时,巡检人员处于影响区域内的概率,就是一个典型的修正因子。国内规范中虽然未对修正因子给出定义,但在附录提供的记录表示例中,仍罗列了最常见的几种修正因子。


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GBT 32857-2016 保护层分析(LOPA)应用指南第11页

三、怎么做:如何区分和使用

关于使能条件和修正因子之间的区别,可以从两个方面进行考虑。其一是先后顺序,使能条件一般生效于主要损失事件(如物料泄漏、粉尘扩散,类似于Bowtie分析中的顶上事件)之前,影响事件发生的可能性;修正因子一般生效于主要损失事件之后,影响最终后果的严重度。两者间的关系,类似于HAZOP分析中的预防性措施和防止后果扩大类措施。

其二是数据获取方法。不同于初始事件和保护层失效,在国内外规范导则中,都没有对使能条件和修正因子给出推荐取值;而是需要企业结合自身实际进行评估赋值。相比之下,使能条件的数值,可以经由操作规程和数据统计,比较方便的获得,如特定气温的天数占比,特定操作在总流程中的时间占比等;而修正因子的获取,往往需要更加量化的计算支持,如通过扩散模型,计算毒性气体泄漏的影响范围和高浓度区域持续时间,进而估算人员在影响范围内的概率。

使能条件和修正因子的提出,给企业安全设计提供了更大的裕量,但也对企业和评估人员的能力提出了更高要求。不仅要具备工程计算能力来获取数据,还要有规范的变更管理,来维护所使用数据的有效性。从当下安全实践的角度出发,可能还是要在两项数据的选取上,采取更加保守的态度。

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总结

使能条件及修正因子在LOPA风险评估中,可能影响最终安全完整性等级(SIL)的确定,在应用实践中,使能条件和修正因子都是作用于后果的发生概率,且二者有某些时候确实难以区分,所以我们在设计LOPA分析软件时,把使能条件和修正因子进行了合并处理,定义为修正条件,这样做的好处是易于理解且简单明了,同时不会影响最终的SIL定级结果。

最后,近期拙作,望大家斧正!欢迎大家加入豪鹏科技的技术交流群进行交流和分享!


作者:孙耀宙、李强

END


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