对HAZOP风险评价方法的改进与常见误解总结

摘要:HAZOP方法是一种使用简单却高度专业化、系统化，能够覆盖过程工业安全评价各个环节的危险辨识与评估方法。但是，HAZOP方法作为一种定性风险分析方法，仅仅是从定性方面分析装置中是否存在的潜在风险，对于存在的潜在风险，不能量化其严重度和可能性，HAZOP定量/半定量化分析成为本研究领域的发展趋势。本文从三个方面提出了改进HAZOP分析方法。首先，由于工艺参数和引导词构成偏差，根据工艺参数的分类，将偏差划分为数值型和逻辑型，进行了一步半定量化;其次，引入了毒性参数，对后果严重等级重新划分为五级;最后根据风险矩阵理论，运用风险矩阵C=X+Y规则，计算出风险矩阵，按照风险评价的需要并且根据生产的实际安全管理状况，划分风险等级为四级，得到了新的风险矩阵，从而把HAZOP分析法从一种定性的方法改进为一种半定量的方法。

1、概述

1974年由ICI英国帝国化学工业公司提出HAZOP(hazardandoperabilitystudy)———危险与可操作性研究方法，目前，经过一系列改进后的HAZOP方法广泛应用于全球，HAZOP分析的目的是对工艺过程进行全面系统的审查，通过这种审查找出装置本身或装置操作方面存在的安全隐患，提出针对性的改进建议，以消除隐患，提高装置的安全可靠性。

HAZOP分析既适用于工程设计阶段，又适用于现有的生产装置。在工程设计阶段通过HAZOP分析，能够识别工程设计中存在的问题，尽可能消除项目中可能存在的隐患，进一步完善设计方案，提高建设项目的本质安全水平。在对现有的生产装置分析时，如能吸收有操作经验和管理经验的人员共同参加，会达到更好的效果。但是HAZOP分析只是一种定性分析方法，世界上销量第一的PHA-Pro7软件也只是定性判识过程风险的大小和等级。HAZOP分析的定量化或半定量化就成了方法改进的趋势。

2、HAZOP风险评价

2.1HAZOP评价

对于连续的工艺操作过程，HAZOP分析的节点为工艺单元;而对于间歇操作程，HAZOP分析的节点则为顺序不同的关键操作步骤。HAZOP的分析流程如图1所示。

图1HAZOP分析流程图

2.1.1划分节点

节点是工艺或操作中的特殊点。为了逻辑、有效地进行风险分析，要按照连续生产过程的工艺流程图或间歇过程的操作步骤将工艺划分为分析节点或操作步骤。对于连续的生产工艺操作过程，HAZOP分析的节点为按照生产过程划分的工艺单元;而对于间歇操作过程来说，分析的节点为不同时间顺序的关键操作步骤。一般按照工艺流程序贯进行，从进入的生产系统的物料管线开始，按照时间延伸次序纵向分析，直至设计意图的改变，或工艺条件的改变，或直至下一个设备。

2.1.2确定偏差

对于每一个划分的节点，HAZOP分析组以正常操作运行的工艺参数为参考值，分析运行过程中工艺参数的变动，从而产生工艺参数的偏差，这些偏差通过引导词和工艺参数引出。确定偏差最常用的方法是引导词法，即:偏差=引导词+工艺参数。

在化工生产过程中常见的工艺参数如表1所示，根据工艺参数控制的标准及其本身的特性，把工艺参数分为二类:数值型和逻辑型。数值型的工艺参数有:流量、温度、压力、液位等;逻辑型的工艺参数有:密封、反应、混合等。数值型的工艺参数和引导词就组成了数值型的偏差，逻辑型的工艺参数和引导词就组成了逻辑型的偏差。见表1。

表 1 常见工艺参数

对于逻辑型偏差，我们很容易从实际生产中判断工艺的工艺参数是否发生，是否产生逻辑型偏差。对于数值型偏差，针对具体的分析节点，可以设定一个参考值。以分析节点储罐为例，对于偏差“温度高”，在实际生产过程中，温度高多少称得上构成“温度高”呢?假设储罐的控制温度是27℃，但是27±3℃都属于正常可控制范围，当指示器温度显示29℃时是否构成偏差“温度高”呢?显然是否定的。对于数值型工艺参数的控制范围具体设定多少，根据具体的工艺，由工艺设计、控制人员及安全检查员共同设定。这样设定了标准，我们就能按照量化指标确定偏差的构成，然后分析小组按确定的程序对每个节点的偏差进行分析，得到一系列偏差的原因、后果、保护装置、建议措施等，分析结果更为科学、准确。

2.2风险等级确定

2.2.1事故后果等级

关于事故后果严重程度等级的划分，不同的行业根据各自的工作性质有着各自不同的划分标准。下面四种后果严重程度等级划分是我国有关部门颁布实施的。

(1)中国国家质量技术监督检验检疫总局，将失效后果严重度划分为5个等级:特别重大事故、特大事故、重大事故、严重事故和一般事故。见表2。

表2中国国家质量技术监督检验检疫总局后果等级分类表

(2)中国石油化工集团公司将事故后果严重度划分为3个等级:特大事故、重大事故、一般事故。见表3。

表3中国石油化工集团公司后果等级分类表

(3)按照国家标准，企业职工伤亡事故分类:轻伤事故、重伤事故、死亡事故。见表4。

表4后果等级分类表—国家标准

(4)按照国家标准职业性接触毒物危害程度分级。以动物实验中呼吸道吸入后半数致死的浓度(LC50)和经皮肤或经口半数致死量(LD50)作为毒性等级划分的基准。见表5。

由表5信息可知，事故后果的严重性，除了按照人员伤亡、财产损失等指标进行评价外，还必须考虑多方面因素的影响，如毒物对人肌体潜在的伤害，生产停顿损失，设备损坏可修复性，建筑物破坏程度的估计，产品市场销售和企业声誉损失以及环境污染等。

在HAZOP分析中，我们从人员(职工、公众)伤害、环境破坏、财产损失(设备，财产)、介质毒性危害(介质浓度单位mg/m3)四个方面进行分析，把后果等级划分为五级:微后果(Negligible)、低后果(Minor)、中后果(Moderate)、高后果(Serious)、很高后果(Critical)。能产生下列后果的事故后果等级分类见表6。

2.2.2事故频率等级

事故频率主要依据事件树原理来计算的。事故的频率分为两种，一种是不考虑保护措施的事故频率(Fu);另一种是计及保护措施后的事故频率(Fm)，这里把事故频率等级分为7级，参照表7。

2.2.3事故风险等级

随着风险评价技术的发展，将风险矩阵应用到HAZOP分析中。对任一节点的任一偏差，分别确定事故的后果等级和事故原因的频率等级，然后通过风险矩阵图就能确定该事故的风险等级。

通常来说风险是事故后果严重程度与事故发生频率共同决定的。这里我们定义的潜在事故风险等级由事故后果等级S和不考虑安全保护措施的事故频率等级Lu决定。剩余事故风险等级由事故后果等级S和考虑安全保护措施后的事故频率等级Lm决定。

如果事故后果等级较高，但发生事故的频率较低，风险等级相对来说不会很高;如果事故后果等级较低，但是发生事故的频率较高，风险等级可能也不会很低。对这二个变量决定的风险等级，这里我们采用风险矩阵的加法规则:F(X，Y)=X+Y其中:X变量代表事故原因频率等级，Y变量代表事故后果等级。这里定义C=F(X，Y)，即C=X+Y，C代表事故风险等级。

考虑风险矩阵的加法法则的实际意义，事故所造成的损失一部分由事故的严重程度决定，事故比较严重，造成的损失就比较大，事故不严重，造成的损失就相对较小;一部分是由事故出现的频率造成的，事故发生频率较高，造成的损失可能累计较大，事故发生频率较小，事故几乎不发生，造成的损失累计也相对较小。见表8。

风险矩阵横轴为事故频率等级L，分为7个等级。纵轴为后果等级S，分为五个等级。根据变量C的值域范围是［1，12］，按照风险评价的需要并且根据生产的实际安全管理情况，把风险等级划分为四个等级［13］。这里我们确定值域范围［1，5］为风险等级一级None，值域范围［6，7］为风险等级二级Opt，值域范围［8，9］为风险等级三级Next，值域范围［10，12］为风险等级四级Immed。因此得到风险矩阵图，见图2。

在工程设计阶段，当风险等级为一级None时，不需要修改设计;当风险等级为二级Opt时，需要评估可选择的方案，并据此对设计方案进行局部修改;当风险等级为三级Next时，结合设计专家、企业管理部门综合意见修改现行设计方案;当风险等级为四级Immed时，应当撤销原设计方案，提出新的设计方案。针对现役的生产装置，当风险等级为一级None时，不需要采取行动;当风险等级为二级Opt时，评估可选择的方案，据此有选择地采取行动;当风险等级为三级Next时，通知企业管理部门，选择合适的时间采取行动;当风险等级为四级Immed时，通知企业管理部门，必须立即采取行动。

如果风险等级为Next和Immed，则通知企业管理部门按照建议措施进行整改，最终达到在安全措施保护下把风险降至可以接受的水平。

总的来说，采用HAZOP风险评价方法，能有效排除工艺装置在设计和实际生产过程中可能存在的重大隐患，从而提高装置运行的本质安全性，同时可持续提升企业的生产效率和经济效益。

对hazop分析工作的一些常见误解总结

误解1：【开展HAZOP分析的动因不完全正确】误认为开展HAZOP分析仅仅是为了满足国家相关政策的要求。没有真正理解这项工作的基本出发点是识别危害以防止事故。

有些企业之所以开展HAZOP分析工作，纯粹是因为国家有要求（如76号令的要求）。因此，在开展分析过程中就以“通过评审”为唯一的目标。选择咨询单位也以“价格最低”为标准，完全不考虑分析工作的质量。

满足法规的要求当然是应该的，但是，法规提出这项要求的基本出发点是希望企业应用好HAZOP分析的工具，系统地识别工艺过程中的危害并及时采取措施，从工程和管理上消除或控制事故的源头（即危害）。

如果唯“通过评审”为目的，企业就会失去事前消除隐患、避免事故的良机。一些开展HAZOP分析很多年的公司，已经体会到这个工具的价值，即使不是法规要求的工艺装置，他们也会根据装置的危险程度，自发开展HAZOP分析工作，他们的根本出发点是事故预防，而非简单地满足法规要求。

误解2：【责任主体不明确】误认为开展HAZOP分析是企业安全管理部门的职责。

很多企业误以为开展HAZOP分析是安全管理部门的责任，与其它部门（如工程、生产、维护维修等部门）关系不大。

开展HAZOP分析是为了更好地应用工程手段和管理手段、系统地消除或控制工艺过程中的危害，以消除事故。因此，工程部门和生产部门才是开展HAZOP分析工作的主体。在HAZOP分析工程中，分析小组中必须有懂工艺生产的人，必须有维护维修的代表，而安全工程师和自控工程师等是以普通专业人员的身份参与HAZOP分析工作。

对于新建项目，项目经理需要负责安排资源（含人力资源）和预算来完成HAZOP分析工作。对于在役的工厂，工厂厂长应确保定期对工艺危害分析工作进行复审（Revalidation），复审中最主要的工作任务是对此前完成的HAZOP分析进行复审。

误解3：【没有业主参与的HAZOP分析】误认为在HAZOP分析过程中，业主的代表可以不参与，完全由咨询机构、设计单位、评价机构或大专院校的人员包揽。

某些项目的HAZOP分析纯粹是由第三方机构完成的。第三方机构从业主处获得图纸，然后在自己的办公地点完成分析，并提交分析报告。这是非常错误的做法！另一种现象是完全由设计人员去完成HAZOP分析工作，这种自己设计自己评审（既是运动员又是裁判员）的做法显然是不当的！

HAZOP分析是团队的工作，分析团队中大部分的成员都应该是业主的人员，包括懂工艺、懂生产、懂维修、懂自控、懂设备等方面的专业工程师。对于新建项目，通常需要邀请设计单位的代表、关联工厂的专业人员或咨询机构的人员参加。设计单位代表的主要任务是回答分析小组提出的问题、一起探讨如何改进设计、并理解所提出的建议项以便后续改进设计。业主人员在参与HAZOP分析工程中，可以充分贡献自己的专业意见（包括对设计的一些特殊要求）、加深对工艺系统的理解、并及时参与设计修订的决策；对于后续HAZOP建议项的落实也非常有帮助。

误解4：【谁可以担任HAZOP分析小组组长的疑问】有一种广泛的误解，认为HAZOP分析组长必须是持证上岗；另一个极端的认知是，认为参加过HAZOP分析培训后就可以担任分析小组的组长。

HAZOP分析一种技术工具。应用HAZOP分析工具对工艺过程进行分析，与我们通过工艺计算来确保一台泵正常运转的工作在本质上并没有差异。因此，虽然HAZOP分析方法在欧美等地应用了将近50年，但从来没有正式的法规要求必须持证上岗。很多公司都是自己根据项目或装置的情况临时组建HAZOP分析小组，指派或外聘有经验的专家担任分析小组的组长。担任HAZOP分析小组组长的人，需要经过系统的培训并有足够的参与HAZOP分析的经验，对危害和风险及其控制应该有明晰的概念和较多的经验，清楚理解了公司的风险标准及相关的技术标准。

目前，国家开始大力推广HAZOP的应用，各种培训班遍地开花，容易造成“经过培训取得证书就可以担任HAZOP分析组长”的误解。虽然对HAZOP组长没有取证的要求，但是工作本身对他（她）提出了极高的要求，例如必须有足够的工程经验和知识、对风险及其控制有深刻的理解、对本公司的风险控制策略及要求非常清楚、不但接受过系统的HAZOP培训而且应该有大量的参与过HAZOP分析的经验等等。

国内目前呈现出了一种较混乱状态，一些人可能只是从书本上了解到HAZOP分析的一些基础知识就承担起分析组长的职责，对于企业和本人，这都是非常有害的事情。

误解5：【使用文件图纸的疑问】在开展HAZOP分析时，没有适当的文件图纸，误以为采用DCS或PLC的屏幕流程图就可以开展HAZOP分析工作。

开展HAZOP分析的前提条件是有足够的工艺安全信息资料。对于在役的装置，应该采用反映现场实际安装状况的带控制点的管道仪表流程图（即P&ID图纸）。因为现场多或少了一个阀门，有时也可能导致灾难性的事故和后果。除了P&ID图纸，HAZOP分析还需要更多其它的文件资料，例如安全技术说明书（MSDS）、工厂平面布置图、设备规格文件、控制联锁的因果图、粉尘物料的关键参数（如最小点火能MIE）、安全阀计算书等等。

一些多年前建造的工厂，因为历史的原因，缺乏足够的、准确的P&ID图纸（甚至没有这些图纸）。在开展HAZOP分析时，是否可以采用DCS或PLC的平面画面来开展分析工作呢？显然是不可以的！这些画面或许可以作为主要危害识别的参考资料（例如开展HAZID分析），它们不具备开展HAZOP分析的条件。在开展HAZOP分析之前，还是需要花时间把P&ID等文件图纸准备好，磨刀不误砍柴工！

备注：HAZID是主要危害识别的分析方法。目的是识别工艺装置中一些显而易见的大的危害，并提出危害消除或控制措施。

误解6：【划分节点的疑问】有人认为HAZOP分析时，划分节点是工作的核心，因此花费大量精力纠结在如何划分节点上。

开展HAZOP分析时，通常会划分节点，把工艺系统划分成若干个节点，然后逐个节点开展分析工作。有人误以为划分节点是HAZOP分析工作最核心、最重要的内容，在划分节点时花费很多精力和时间。

实际上，开展HAZOP分析的核心是识别工艺系统中可能存在的危害（广义上讲是工艺系统中值得关注的可信的事故情形），并及时采取预防和/或控制措施。划分节点的目的主要是便于分析小组集中精力分析和讨论。在HAZOP方法发明之初，开展分析工作时并不划分节点，划分节点是后续进化出来的。

对于同一工艺系统，不同的分析小组划分节点的方式很可能是不同的，但是，如果都识别了可信的事故情形，其结果都是可以接受的，只是报告的形式不同而已。还有些其它的误解，例如，节点必须在同一张P&ID图上，这也是不正确的想法，例如，有一串换热器，被加热的介质穿过这一系列的换热器并分布在多张P&ID图纸上，划分节点时，被加热介质所在的节点的设备就会分布多张P&ID图纸上。

误解7：【HAZOP分析与工艺危害分析关系】有些误解，认为HAZOP分析和工艺危害分析是两回事，或者HAZOP分析就是工艺危害分析的全部内容。

我们重视HAZOP分析，是因为它的用途广、可以系统分析工艺过程中的问题。但HAZOP分析不是工艺危害分析的全部。

工艺危害分析是一项分析任务（如果放在整个过程安全管理体系中，工艺危害分析是一个管理要素），完成这项任务的方法很多，诸如检查表法、What-if、保护层分析（LOPA）、故障树分析（FTA）、后果分析等等，当然也包括HAZOP分析。HAZOP分析是完成工艺危害分析任务的主要方法之一。

一个完整的工艺危害分析可能同时采用多种分析方法，例如利用检查表法开展设施布置分析，作为对HAZOP分析的有益补充。

误解8：【对HAZOP分析的建议项的接纳】有些误解，认为HAZOP分析质量好不好，关键看有多少建议项被用户（如工厂的生产团队）采纳，采纳的比例（%）高，说明分析质量好，采纳得少，说明分析质量差。

这是最有害的一种误解之一！HAZOP分析的目的是识别危害并预防事故。提出多少建议项取决于两个方面，一是当前设计或安装的现状，如果设计完善，需要的建议项就很少，反之，可能有很多甚至数百条改进设计的建议项；一是分析小组的能力，一个称职的分析小组会根据风险控制的需要，提出适当的建议项。

如果负责落实建议项的部门自身安全意识不强，可以找出许多理由拒绝执行建议项（其后果可能是灾难性的）。假如将建议项的接纳率作为衡量HAZOP分析的工作质量，就会给分析小组带来巨大的压力，出现该提建议项不提，特别是会回避落实时需要较多努力和资源的建议项，因为它们很容易被“拒绝落实”，恰恰这些建议项对于某些灾难性事故的预防是至关重要的。

3、结论

HAZOP是从定性的方面分析装置存在的主要危险，没有一个量化的指标。本文通过对偏差的定量化，后果严重程度等级的重新划分，以及引用风险矩阵的思想，从定量方面对其进行进一步的风险评估，量化装置中主要危险带来的风险，使得HAZOP分析法从一种定性的方法改进为一种半定量的方法，大大提高风险辨识的可区分性和准确性。

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