简析化工工艺损害分析（PHA）及其应用软件

背景择要

近年来，以江苏省响水县天嘉宜化工有限公司“3.21”特大爆炸事件为首的化工行业安全事件频发，给公民的生命安全带来极大威胁，对社会的稳定运行造成极大影响。
在这一大背景下，国家应急局开始对各种化工企业的工艺安全管理（Process Safety Management,下简称:PSM）体系的构建与运营进行彻底的排查，就个中的禁绝确、不完善、不合规、不落地等问题进行严格的纠正。

在19年8月出台的：应急[2019] 78号文中，提出了《化工园区安全风险排查管理导则（试行）》和《危险化学品企业安全风险隐患排查管理导则》，并哀求加以落实；而之前已经出台的如：安监总管三[2014] 116号文等也被重新提上监管议程，一韶光，全体化工行业掀起了对PSM的学习研究与落地实行的风潮。

令人遗憾的是，纵然在欧美发达国家，PSM的出身也是由一系列严重的安全事件所推动的后果。
追溯PSM的发展历史：

●1976年意大利塞维索的二恶英透露事件

●1984年印度波帕尔的甲基氰酸酯透露事件

这两起重大事件直接导致了干系法规的出台；在1992年，美国职业安全康健署（下简称：OSHA）发布了：《高危险化学品的工艺安全管理》。

该法规也推动了我国对付PSM的标准化事情，并在2010年发布了：AQ/T 3034-2010《化工企业工艺安全管理履行导则》，其内容基本与OSHA保持了同等。

而在我国对PSM的启蒙和导入的过程中，也离不开美国杜邦公司的大力推广遍及。
其通过各种培训，把PSM的理念、体系和管理模型进行通报，为我国化工行业的康健发展做出了巨大的贡献。

Picture Source:美国杜邦公开材料

本文以PSM模型中的工艺危害和风险剖析（Process Hazard Analysis，下简称：PHA）这一模块进行展开，就PHA是什么，以及目前紧张的PHA剖析手腕和其运用软件进行先容，希望能够给予初入门的安全工程师一定的参考和启示。

什么是PHA?

Process Hazard Analysis，简称PHA，指：工艺危害和风险剖析。

在化工企业中，其生产工艺的显著特点为：高温高压、易燃易爆炸。
从而，其带来的范例危害有：失火、爆炸及有毒性气体的开释。

而PHA，即为：仿照化工生产过程，对可能导致的这几类危害进行建模剖析，将繁芜的问题或征象用数字模型来描述，对付这些危害的种别、涌现条件、后果等进行大要性地剖析并提出对策，从而来使得危害发生的概率降落到预期的范围。

PHA为PSM的核心要素，是通过一系列有组织的、系统性的、彻底的剖析活动来创造、评估一个工艺过程的潜在危害，并且提出降落危害发生的方法。

PHA的事情由一个小组完成，小组成员应具备工艺、设备、仪表、电气的工程设计和操作掩护的履历，以及须要有危害与风险评估、功能安全、HSE（Health、Safety、Environment）方面的知识。

PHA的流程其紧张由如下的九个步骤组成：

1. 操持与准备

2. 危害识别

3. 工艺危害评估

4. 后果剖析

5. 其他须要考虑的成分

6. 风险评估

7. 建议方法与报告

8. 记录归档

9. 管理层审核

个中，3. 工艺危害评估 与 6. 风险评估为PHA的重中之重。

目前，海内所利用的紧张的工艺危害评估的手腕为：危害与可操作性剖析（Hazard and Operability Analysis，下简称：HAZOP）。

在完成HAZOP之后所进入的风险评估阶段，紧张所利用的手腕为：保护层剖析（Layer of Protection Analysis，下简称：LOPA），若剖析后该危害的残留风险的发生概率仍未达到预期，将通过追加安全仪表功能（Safety Instrument Function,下简称：SIF），并对安全完全性等级(Safety Integrated Level，下简称：SIL)进行验证，从而来确认残留风险的发生概率降落至预期。

不才一章节中，会对这些所提及的PHA剖析手腕进行简要先容。

紧张的PHA剖析手腕

在适用于化工企业的GB/T 21109-2017《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》的标准中，定义了功能安全的全生命管理周期，上章所提及的PHA剖析手腕也分别匹配个中。

Picture Source:网络公开材料

HAZOP剖析 01

HAZOP剖析出身在英国，由化学工程师T.克莱兹在41岁时发明。
1963年，HAZOP剖析首次在帝国蒙德化学公司（ICI）新建苯酚工厂运用，在公司内部摸索和运用了10年之后才在英国遍及推广，并延续到环球。

HAZOP剖析以小组谈论会的办法对危害与可操作性问题进行详细研究。
由小组长（也称作HAZOP主席）主导剖析过程，并安排一位记录员做记录。
它首先把P&ID图纸划分成多少节点，之后针对每个节点采取一系列的勾引词，系统性地辨识出与设计意图的潜在偏差，并环绕着这些偏差，来探寻导致偏差的缘故原由及其后果，以及已利用的安全装置。
当小组确信这些装置的保护方法不当时，将提出相应的建议方法。

关于HAZOP剖析的详细履行方法与示例，可参考AQ/T 3049-2013《危险与可操作性剖析（HAZOP剖析）运用导则》。

Picture Source:网络公开材料

LOPA剖析 02

LOPA剖析起源于20世纪80年代末，当时的美国化学品制造商协会出版了《任务与关怀 -- 工艺安全管理履行准则》一书，建议将“足够的保护层”作为有效的过程安全管理系统的一个组成部分。
之后到了1993年，美国化工过程安全中央（下简称：CCPS）出版了《化工过程安全自动化指南》一书，建议将LOPA作为确定安全仪表功能完全性水平的方法之一。
由此LOPA剖析开始遍及发展，在2001年，CCPS又出版了《保护层剖析--简化的过程风险评估》一书，确立了LOPA剖析在PHA中的运用。

LOPA剖析是一种半定量的剖析评估技能，它以HAZOP的报告作为根本，对所辨识出的危害用图表列出其触发缘故原由，防护方法（保护层），或者抑制其危险后果的减灾方法（抑制减轻层）。
通过这些表格，确定总体上须要哪些风险降落方法，揭示是否须要额外的风险降落手段，确定所须要的SIF，以及SIF该当知足的SIL等级。

关于LOPA剖析的详细履行方法与示例，可参考AQ/T 3054-2015《保护层剖析（LOPA剖析）运用导则》。

SIL验算 03

根据LOPA剖析的结果，若要追加相应SIL等级的SIF，则通过组建安全仪表系统，把系统中划分出的SIF适用到HAZOP剖析中所哀求的危害保护方法中去。

一个SIF由三部分组成，分别为：传感器部分、逻辑掌握器部分和实行机构部分。
每部分中所用到的仪器仪表可按照构造约束进行冗余配置，并利用马尔可夫模型，来算出SIF的SIL等级。
把算出的SIL等级与LOPA剖析所哀求的SIL等级进行比拟，若达成，则选用仪器仪表组成的SIF能够适用。

Picture Source:网络公开材料

关于SIL验算的详细履行方法与实例，可参考：

GB/T 20438.5-2017《电气/电子/可编程电子安全干系系统的功能安全 第5部分：确定安全完全性等级的方法示例》

GB/T 20438.6-2017《电气/电子/可编程电子安全干系系统的功能安全 第6部分：GB/T 20438.2 和GB/T 20438.3 的运用指南》。

海内主流PHA剖析软件

对付上一章节所提及的PHA剖析手腕，为了提高事情效率，PHA剖析软件被广泛得以利用。

早在1990年时，就有学者开始研究PHA剖析软件。
而1990年，Windows3.0才刚刚开始问世，那时的Windows功能很弱，以是软件的功能也非常的大略。
后来随着Windows操作系统不断成熟，陆续地PHA剖析软件也逐渐的发展了起来。

目前在海内市场上主流的PHA剖析软件有三款，分别为：PHA-Pro、exSILentia和RiskCloud。

PHA-Pro

在2000年旁边，位于加拿大的Dyadem公司推出了PHA-Pro，这款软件因实现了自定义模板功能，迅速地发展并被环球的用户所接管。
自定义剖析模板带来的代价之一便是，可以通过一套软件，实现了诸如JSA、HAZOP、LOPA、FMEA、HACCP、SVA等之类的剖析方法。

在PHA-Pro发展了将近10年的韶光后，随着互联网技能的兴起，以及越来越多的客户须要协同、分享，桌面版软件迁移到网络版的又越来越多，以是PHA-Pro推出了他们基于网页形式的网路版产品：Stature。
网络版的好处是它可以将多种剖析方法比的数据集中存储，对付跨国公司或是集团公司来说，可以进行协同PHA，从而便于数据的统计剖析。

Stature软件界面

Picture Source: 网络公开资料

exSILenita

由exida公司所开拓的exSILentia剖析软件凭借着其强大的仪表证书数据库和数十年的开拓履历，根据IEC 61508/61511标准，引入失落效数据和掩护能力评估，供应了友好的平台，可令打算职员按照需求自由搭建SIF回路。
在SIL验证中，exSILentia有着不可替代的地位。

exSILentia 3.0软件界面

Picture Source:网络公开资料

RiskCloud

此款PHA剖析软件由海内的上海歌略软件有限公司于2011年推出，是一款网络版的PHA剖析软件，软件的不仅有着与PHA-Pro类似的自定义剖析模板功能，同时还带有SIL验算模块，填补了PHA-Pro的缺憾。

比较exSILentia，两款软件都是基于马尔可夫模型进行SIL打算，打算结果相差无几。
RiskCloud有着更为丰富的国产仪表失落效数据的数据库，这对付海内的SIL验算项目，RiskCloud在利用上更加的高效便捷。

RiskCloud软件界面

Picture Source:网络公开资料

小 结

本文对化工工艺危害剖析（PHA）及其运用软件进行了简要剖析，就PHA的剖析过程和紧张剖析手腕进行相识释，并对海内主流的PHA剖析软件进行了先容。

通过以上内容，可以使初入门的安全工程师理解与节制PHA的根本知识，就本文所梳理的标准、所列举的步骤以及所先容的剖析软件，能够形成思维框架，并逐步地开展PHA的事情。

参考文献：

1. 伸开国编著 《安全仪表系统在过程工业中的运用》

2. 伸开国、李玉明译 《安全仪表系统工程设计与运用》