Ontology-based computer aid for the automation of HAZOP studies

Hazard and Operability (HAZOP) studies are conducted to identify and assess potential hazards which originate from processes, equipment, and process plants. These studies are human-centered processes that are time and labor-intensive. Also, extensive expertise and experience in the field of process safety engineering are required. There have been several attempts by different research groups to (semi-)automate HAZOP studies in the past. Within this research, a knowledge-based framework for the automatic generation of HAZOP worksheets was developed. Compared to other approaches, the focus is on representing semantic relationships between HAZOP relevant concepts under consideration of the degree of abstraction. In the course of this, expert knowledge from the process and plant safety (PPS) domain is embedded within the ontological model. Based on that, a reasoning algorithm based on semantic reasoners is developed to identify hazards and operability issues in a HAZOP similar manner. An advantage of the proposed method is that by modeling causal relationships between HAZOP concepts, automatically generated but meaningless scenarios can be avoided. The results of the enhanced causation model are high quality extended HAZOP worksheets. The developed methodology is applied within a case study that involves a hexane storage tank. The quality and quantity of the automatically generated results agree with the original worksheets. Thus the ontology-based reasoning algorithm is well-suited to identify hazardous scenarios and operability issues. Node-based analyses involving multiple process units can also be carried out by a slight adjustment of the method. The presented method can help to support HAZOP study participants and non-experts in conducting HAZOP studies.     

Integration of process control protection layer into a simulation-based HAZOP tool

This paper discusses the framework methodology behind the proposed simulation-based HAZOP tool. Simulation-based approach is one of the many ways to support conventional HAZOP by its automation. Compared to knowledge-based and other approaches, a HAZOP software tool based on deviations simulation is able to examine the investigated process more into detail and so find root causes of hazardous consequences. Another advantage is the ability to identify also potential hazards which did not occur in the past and might be overlooked. The presented framework methodology uses a layer of protection analysis (LOPA) concept of independent protection layers (IPLs) testing. Control system integrated into the raw process design represents the first of various protection layers of the LOPA concept. As a case study, a CSTR chemical production with nonlinear behavior under Proportional-Integral-Derivative (PID) actions as the predominant type of classical feedback control strategy is used. The presented tool identifies hazardous regimes under conditions when control loop introduces hazardous consequences or even acts synergically with existing hazardous events. Risk derived from different consequences is ranked by the risk assessment matrix (RAM) as a part of the conventional quantitative HAZOP study.     

HAZOP分析技术改进研究

通过HAZOP分析技术研究,提出针对性的3方面改进措施:开发HAZOP偏差专家库,并在开发的辅助分析软件中进行自动关联提示,弥补分析成员经验不足;基于专业化的计划安排与分工控制分析过程,提高分析工作效率;简化分析范围,并借助偏差库的帮助简化重复工作。对开展HAZOP分析的时间给出了具体建议。最后,以改进的技术方案为基础,针对某装置HAZOP分析过程为例,与改进前HAZOP分析过程进行了对比。     

操作规程HAZOP分析技术原理与应用分析

目前国内外危险与可操作(HAZOP)分析方法主要用于工艺过程风险分析,而很多伤害事故是由于人员操作过程出现偏差引起的,采用头脑风暴式的HAZOP分析可对操作规程安全性进行系统全面的系统化的审查.结合实例对比分析了操作规程HAZOP分析与工艺过程HAZOP分析的差异,对操作步骤与引导词的关系、分析成员差别、操作规程HAZOP分析风险等级确定和分析重心等问题等进行了研究分析.     

A critique of the Hazard and Operability (HAZOP) study

Conventional wisdom holds that the Hazard and Operability (HAZOP) study is the most thorough and complete process hazard analysis (PHA) method. Arguably, it is the most commonly-used PHA method in the world today. However, the HAZOP study is not without its weaknesses, many of which are not generally recognized. This article provides a critique of the method to assist study teams in compensating for them to the extent possible and to help guide the development of improved methods.     

HAZOP在油气管道站场风险分析中的应用实践

针对长输油气管道站场具有高温高压、易燃易爆、压力容器集中、工艺条件苛刻、生产连续性强等特点,阐述了HAZOP（危险与可操作性研究）技术在长输管道站场风险分析中的必要性和应用步骤。通过HAZOP分析可确定站场主要的节点和有实际意义的偏差,通过分析偏差产生的原因、后果及可采取的对策,结合风险矩阵判定事故的风险等级。实例应用表明HAZOP能够识别出站场中存在的隐患,对隐患进行分级并提出针对性的建议措施,有助于企业进行隐患整治,对提高站场工艺设施及操作的安全可靠性、减少各类事故的发生有着十分积极的作用。     

HAZOP分析中LOPA的应用研究

通过分析危险与可操作性研究(HAZOP)方法的不足和保护层分析(LOPA)方法的功能,提出将LOPA融入HAZOP分析中,能进一步提高HAZOP的事故预防能力和丰富HAZOP的分析结果。介绍LOPA基本方法,阐述LOPA融入HAZOP的机理、衔接关系及分析步骤,并通过一个化工工艺流程危险性分析实例说明LOPA的作用及如何将LOPA融入HAZOP分析中。结果表明:在HAZOP分析中融入LOPA方法,能实现对现有保护措施的可靠性进行量化评估,确定其消除或降低风险的能力,从而寻求是否需要附加减少风险的安全保护措施。     

HAZOP与风险矩阵组合技术应用研究

通过对国外风险矩阵和个体风险研究,同时结合国内相关法律法规和企业事故管理规定,首次提出风险矩阵制定的依据,为企业行业制定风险矩阵提供理论基础,并制定出适合自身企业的风险矩阵。将HAZOP分析方法与风险矩阵相结合,提出"HAZOP+风险矩阵"组合技术,并采用该组合技术对精对苯二甲酸(PTA)装置氧化反应器单元的危险与可操作性问题进行系统分析,识别出装置中存在的过程安全问题并提出建议,对整个装置重大工艺安全事故的预防和安全平稳运行起到重要作用。     

基于三角模糊数的HAZOP分析在石油化工装置中的应用

工艺危害分析强调运用系统的方法对危害进行辨识、分析,并采取必要的措施消除和减少危害。HAZOP分析能对工艺过程非常系统、全面的进行分析,但传统的HAZOP分析在量化风险时,对于偏差原因发生的可能性评价存在较大的主观性。本文对于没有统计资料的HAZOP分析偏差原因发生可能性,采用专家打分法,利用三角模糊数来表示其模糊发生概率。对于有统计资料的偏差原因,直接表示成三角模糊数。这种方法能够很好的表示HAZOP分析偏差发生概率。介绍了基于三角模糊数的HAZOP分析步骤,并在石油化工装置中进行了应用。这对HAZOP分析技术在石油化工装置中的推广具有重要意义。     

基于SDG模型的HAZOP分析方法在钻井作业中的应用

HAZOP分析方法是目前危险性分析领域最盛行的分析方法之一,广泛地应用于石油化工行业。但是其分析过程仅依靠专家积累的知识与经验,不仅评价的内容不严格,而且分析的可信程度有限,对实际工作的指导意义不高,不能适应工业现场的要求。鉴于HAZOP分析方法中的不足,提出了基于SDG模型的HAZOP分析方法,并利用该方法对钻井作业过程进行了危险性分析。基于SDG模型的HAZOP分析方法从复杂系统的内部逻辑入手,进行深层次的推理,不仅提高了分析效率,而且分析所得结果的完备性较好。     

工艺过程危险有害因素辨识的研究

鉴于化工企业工艺过程的特殊性,笔者建议其危险、有害因素的辨识可以在直观经验分析法和系统安全分析法的基础上,结合危险和可操作性研究(HAZOP)的思想来进行辨识。笔者尝试性地给出了相关术语的说明、介绍辨识方法和操作程序,并分别从生产过程(包括化学反应、化工操作单元和物料输送)和工艺设备、装置角度,对其中的所包含的具体内容进行剖析,最后以电解过程举例说明,该方法可用于化工企业进行危险性因素辨识。     

HAZOP技术在炼油火炬系统工艺危害分析中的应用

为系统辨识火炬系统存在的危险有害因素,提高火炬系统的安全设计及运行水平,采用危险与可操作性（HAZOP）分析对火炬系统开展了工艺危害分析。以火炬筒体为例,分析了火炬筒体的控制参数,给出了筒体火焰小、高空点火器点火不成功、地面爆燃点火系统点火失败等偏差的HAZOP分析结果,并针对高风险的偏差提出了相应的建议措施。从分析效果来看,HAZOP技术可用于炼油火炬系统的工艺危害分析,能系统地辨识炼油火炬系统存在的隐患,有助于提高装置工艺安全水平。     

HAZOP、LOPA和SIL方法的应用分析

通过概括介绍危险与可操作性分析(HAZOP)、保护层分析(LOPA)和安全完整性等级分析(SIL)三种方法的特点,总结三种分析方法之间的关系.LOPA分析是HAZOP分析的继续,可以解决HAZOP分析中残余风险不能定量化的不足,是对HAZOP分析结果的丰富和补充;SIL分析则在LOPA分析的基础上,进一步对需要增加的安全仪表系统(SIS)进行设计,并对LOPA分析结果进行验证,即HAZOP、LOPA分析是SIL分析的前期准备工作.因此,在详细介绍SIS的组成、安全生命周期阶段、SIL的选择确定方法以及SIL分析流程之前,也简要介绍了HAZOP、LOPA分析方法,梳理了两种方法的分析流程.最后通过引入示例来展示三种分析方法之间的关系.     

苯硝化工艺HAZOP分析的定量化研究

为提高危险化工工艺过程风险评估的准确性,通过工艺仿真模拟,研究工艺参数波动对生产装置安全性能的影响。以苯硝化工艺为例,采用危险与可操作性分析对该过程进行定性的风险评估;同时利用Aspen Plus建立苯硝化装置的模拟流程。结合HAZOP分析中偏差与模拟中硝化釜的流程变量之间的联系,以进料混酸的流量和1号硝化釜热负荷及出口温度为量化指标,观察混酸流量在正常操作点17.6 m3/h的±100%范围波动下1号硝化釜热负荷及出口温度的变化。研究结果表明,保持1号硝化釜温度为正常值,随着混酸流量的增大,硝化釜热负荷先增大后减小;保持硝化釜热负荷不变,随着混酸流量的增大,硝化釜温度先增大后减小。其中混酸流量值超过22.95 m3/h时,温度超过报警阈值60℃。     

Risk assessment of a compound feed process based on HAZOP analysis and linguistic terms

The size and complexity of industrial plants, along with the characteristics of the products used, require a study, analysis and control of the existing risks in every industrial process.In this paper, a methodology for risk assessment in industrial plants, based on the combination of risks identification through the Hazard and Operability (HAZOP) analysis and the risks evaluation through linguistic variables and fuzzy numbers is applied to a case study consisting on a compound feed plant located in the town of Silla (Valencia, Spain).The results from this study show that the main risk in the compound feed production process is the formation of explosive atmospheres (ATEX). Therefore, the corrective measures will focus on reducing the concentration of dust in the atmosphere and eliminating the possible sources of ignition, such as electrostatic discharges or sparks during the different phases of the process (the grinding, the transport of the raw materials, etc.)     

HAZOP方法在对羟基苯甲醛车间火灾事故分析中的应用

对羟基苯甲醛是一种十分重要的精细化工产品,主要采用对甲苯酚催化氧化法合成。为了提高PHBA合成工艺和装置的安全性,首次采用了危险与可操作性分析法对对甲苯酚催化氧化法合成PHBA的事故案例进行分析,分析了火灾事故发生的原因,提出了相应的安全对策措施及建议。与传统的事故分析方法相比,HAZOP分析更深入、更全面,对工艺设计的改进和设备的选型具有重要指导意义。     

论重大危险源理论与实践之结合

重大危险源及其监管越来越受到关注,历经十多年,重大危险源的表述及其基本定义并没有取得共识而完全统一,现在开始实施重大危险源申报登记制度,涉及重大危险源的辨识、评价、分级等大量的具体工作,相关的理论和方法应用比较复杂。笔者就有关问题提出了自己的看法,认为重大危险源分级不仅是一项技术方法,而且是一项政策性行为,标准的制定一定要紧密联系实际,有利推动安全生产工作。     

危险源的概念辨析

在现代安全科学理论中,危险源是人们认识事故形成机理的重要因素。但在学术研究领域,目前对于危险源的描述和表达并不统一。这不利于人们在生产活动中应用危险源理论开展事故预防工作。虽然危险源的一些主流概念和分类方法,从不同侧面阐明了危险源的特征和本质,却仍有其局限性。主流的危险源分类方法包括根源危险源和状态危险源、第一类危险源和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、物质性危险源和非物质性危险源等。基本型危险源和控制型危险源是在传统危险源概念和分类方法基础上,对于危险源本质和特征的新的认识。基本型危险源的本质是能量或危险物质,而控制型危险源导致了前者的约束机制失效。从本质上讲,无论是约束机制自身还是约束机制失效,都是一个控制问题和系统问题。     

安全风险辨识及评价中存在的问题探讨

为了更好的开展危害辨识,落实有关建立安全生产风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的要求,结合危险源的描述、风险辨识的范围、可能导致的后果、评价分级等环节中普遍存在的问题进行了探讨,讨论了风险辨识与隐患排查治理的关系,同时给出了进一步做好安全风险辨识的建议,表明了安全风险辨识的重要性和长期性。