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保护层分析(LOPA)在炼化生产中的运用

作者:管杰 廖海燕 王建乐  
评论: 更新日期:2010年10月13日
表-1:装置汽包D-112/E-112的局部HAZOP分析

 

偏差
原因
后果
预防措施
风险
建议
备注
严重度
可能性
风险等级
低温
PIC150控制回路故障开
压力突然下降,造成D112内大量蒸汽突然损失,导致D112内液位下降,直至发生干锅,若再次补充锅炉给水时会发生爆炸
1. 有液位控制回路LIC-115;
4
2
III
 
 
2. 自产蒸汽出口线上有流量显示及报警FI154;
3. 有低液位报警及联锁LALL116;
4. 有低液位报警LAL115;
5. E112出口有温度低报警TI161;
6. PV150有手轮
7. 有操作规程
  正如保护层的定义所描述,在其分析方法中重点是确定每个保护措施的有效性,并且通常是在装置危害识别的基础上进行,因此对于保护层分析步骤中前三步就不需重复进行分析,直接运用危险识别过程中原因、后果的内容,并对其原因即保护层分析所确定为的引发事件赋予一定数值即可。本分析中的引发事件则指PIC150控制回路故障开,假设引发频次为f1=0.1。
  下面则是对表中每一项预防措施进行确认,看其是否为独立保护层。
  2.2.1.基础工艺控制:液位控制回路LIC-115
  根据保护层图-2中所示,第一层即为基础工艺控制系统。
  本单元则指液位控制回路LIC-115,该保护措施独立于各保护措施,具有独立性;并且是专门针对控制液位而设计,同时进行着定期的审核与检验,所以满足保护层分析方法的要求,是独立保护层。假设平均需求故障率为PFD1=0.1。
  2.2.2.报警及人员干预
  因为报警响后所采取的措施必须依赖于人来完成,因此表中虽然有三个报警可以响应,但人只要对其中一个采取了行动即可,因此对于满足保护层分析(LOPA)中标准要求来说此处仅将三个报警作为一个独立保护层。假设平均需求故障率为PFD2=0.1。
  2.2.3. 联锁LALL116
  一般来说联锁与其它保护层是相互独立,且具有可审核性,并能有效执行的,是保护层分析中一个重要的独立保护层。原有联锁LALL116的设计就满足这些要求,是一个独立保护层。不过因为装置对此处设计进行了变更,需要重新审核新的设计与旧的设计之间的差异,以判断是否具有独立保护层特性。先假设其平均需求故障率为PFD3=0.1。
  a)装置原始设计是:独立的DCS液位控制LIC-115用于调节汽包D-112内水位以防止低或无液位情况,独立的低低液位停汽包进料联锁LSLL116防止锅炉无液位发生干锅导致爆炸的事故,设计类型为1选1(即只有一个液位传感器);而低液位联锁LSLL116又会导致装置自动停车。因此只要此处联锁误触发就会导致装置停车,造成不希望的生产损失,而且装置也确实多次发生LSLL116误触发导致的停车事故。为了保证正常生产,装置对此联锁进行了技术改造。
  b)装置变更后设计:将液位DCS控制系统LIC-115的液位传感器加入到联锁LSLL116的传感器选择系统,并将检测类型选择逻辑设计为2选2,即只有LSLL116和LIC-115的液位传感器同时发出低液位信号时,联锁LSLL116才会触发停车。这种变更装置只需要在控制程序上修改就完成,不需要增加新的硬件设施,而且装置认为这是个好办法。那么实际会产生什么样的状况?
  通过LOPA分析,我们可以发现,当液位控制回路LIC-115的传感检测发生故障,显示正常或虚高时,而汽包内实际液位已经下降,这时因为联锁LIC-116需要LIC-115与LSLL-116的传感检测都发出低液位信号时才可以发生联锁触动停车,而LIC-115此时根本不可能发出低液位信号,因而LSLL-116就根本不可能采取正确处理措施,则干锅就会发生,随之而来的爆炸事故就可能发生。这种变更实际是提高了锅炉干锅爆炸的风险。也就是说当DCS液位控制系统由于液位传感器系统出现故障时,这个貌似保护的低低液位连锁系统也将失去作用。这种变更使得联锁LSLL-116与基础工艺控制系统LIC-115存在关联,不独立,因而不能当作独立保护层对待。
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