危害與可操作性分析

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危害與可操作性分析HAZOP)是為了識別及評估可能產生的問題,結構化及系統化的檢視流程及作業的方法,流程及作業可以是正在計劃中的,也可以是既有的,所關注的問題是可能造成人員或設備的風險,或是影響正常作業的問題。

危害與可操作性分析一開始是用來分析化工廠的程序控制系統,但之後延伸到其他類型的系統,也包括複雜系統及軟體系統。危害與可操作性分析是一種以引導詞(guide-word)為基礎的非量化技術,一般會由多部門組成的團隊(HAZOP團隊)由多次的開會來進行。

方式[编辑]

簡介[编辑]

此分析方式可適用於有相關設計資訊的程序,現有的或規劃中的皆可。一般會包括一個程序流程圖英语process flow diagram,其中包括許多個別的設備以及連接設備的管路。每一個設備或管路皆標示其「設計意圖」。例如在化工廠中,一個管路的設計意圖是要輸送濃度為96%、溫度為20°C的硫酸,質量流率為2.3 kg/s,從泵浦輸送到熱交換器,熱交換器的設計意圖是將質量流率為2.3 kg/s,濃度為96%的硫酸、溫度由20°C上昇到80°。HAZOP團隊要找出每個意圖中最可能的明顯偏差,可能原因及影響。可以用來判斷現有的安全防護是否足夠,或是需要加入其他行動,使風險降低至允許程度以下。

HAZOP的會議一般是規劃一天三至四小時。一個中型的化工廠中,設備及管路約有一千二百個,大約需要進行四十次HAZOP會議才能確認完所有的項目[1],現在有許多軟體可以協助HAZOP會議的進行。

參數及引導詞[编辑]

HAZOP需要針對設計意圖選擇適當的參數,常見的字包括流量、壓強、溫度及成份。從上例中可以看出,各參數的偏差就會造成設備和原始設計意圖的偏差。為了識別偏差,可以用一組「引導詞」(Guide Words)配合程序中設計意圖的各參數。依英國標準BS:IEC 61882:2002[2],有以下這些引導詞:

引導詞 意義
無(NO) 完全不符合設計意圖
較多(MORE) 定量的增加
較少(LESS) 定量的減少
不僅……又(AS WELL AS) 定性的變化/增加
只有部份(PART OF) 定性的變化/減少
相反(REVERSE) 和設計意圖的邏輯恰好相反
除……以外(OTHER THAN) 完全取代
早(EARLY) 相對於某一時間
晚(LATE) 相對於某一時間
以前(BEFORE) 相對於某一程序
以後(AFTER) 相對於某一程序

(後面四項適用於批量操作或是序列操作)

引導詞可以和參數組合,形成例如「無流量」、「較多壓力」之類的組合,若組合有意義,即為一個潛在的偏差。在以上例子中,「較少成份」表示硫酸的濃度低於96%,而「錯誤成份」(OTHER THAN COMPOSITION0)表示其中含有其他物質(例如油)。

下表列出一些常用的引導詞及參數的組合,以及這些組合的說明。

參數/引導詞 較多 較少 相反 不僅……又 只有部份 除……以外
流量 較多流量 較少流量 無流量 倒流 濃度偏差 污染 材料偏差
壓強 較多壓強 較少壓強 真空 壓強不同 爆炸
溫度 高溫 低溫
水位 水位過高 水位過低 無水位信號 水位不同
時間 太長/太遲 太短/太早 跳過程序中某步驟 程序逆行 省略動作 額外的動作 時間錯誤
搅动 快速混合 慢速混合 無混合
反應 快速反應/ 失控 慢速反應 無反應 不想到的反應
啟動/停機 太快 太慢 動作未進行 配方錯誤
排水/通風 時間太長 時間太短 壓力變化 時序錯誤
惰性化 高壓 低壓 污染 材料錯誤
工具故障(設備中的氣體,電力) 故障
DCS故障 故障
維護
振動 太小 太大 頻率錯誤

只要建立了系統潛在危害的原因及其影響,就可以研究如何修改系統,提昇安全性。修改的系統要再進行一次危害與可操作性分析,確定沒有新的問題出現。

團隊[编辑]

危害與可操作性分析一般會以團隊的方式來進行,其角色如下[2](其他參考資料可能會有不同的名稱):

名稱 其他名稱 角色
研究負責人(Study leader) 主席(Chairman) 對危害與可操作性分析有經驗,但沒有參與此項設計的人,以確認有謹慎的依危害與可操作性分析的要求進行
記錄者(Recorder) 秘書(Secretary)或抄寫員(scribe) 確認問題有記錄下來,建議有傳遞出去
設計者(Designer) (或是此製程設計團隊的代表) 解釋設計細節,提供進一步資訊
使用者(User) (或是使用者中的代表) 考慮使用情形,詢問其操作性,以及偏差後的影響
專家(Specialist) (or specialists) 在此技術領域有專業知識的人
維護者(Maintainer) 未來需維護此程序的人

早期的版本有建議研究負責人也要是記錄者[3],但現在多半建議有另一個人來記錄。一般建議團隊至少要有五個人[4],在大型的製程中,可能會有許多個危害與可操作性分析會議,可能會依領域不同,團隊中的專家會不同,設計者也會不同,但一般而言研究負責人及記錄者是不會更換的。團隊最多可以到20人[3],但一般建議一次開會不會超過8人[4]。現在有許多不同供應商的軟體可以協助研究負責人也要是記錄者。

歷史[编辑]

此分析技術起源自帝国化学工业(ICI)的有機重化事業部(Heavy Organic Chemicals Division),當時是英國的國際級化學公司。此公司1968年到1982年的安全顧問特雷弗·克雷茲英语Trevor Kletz曾描述過當時的情形[3][5],以下為其描述的摘要。

1963時為了要研究製造廠的設計,由三個工程師成立團隊,每週花三天的時間開會討論,持續了四個月之久。一開始用的技術是稱為「嚴格審查」(critical examination)的技術,但之後就將目的改為尋找設計中的變異。公司後來又進一步的改善此流程,稱為「可操作性研究」(operability studies),在是公司中危害分析英语hazard analysis程序的第三階段(第一及第二階段分別是概念階段及規格階段) ,在第一個細部設計產出後進行。

1974年英國發生了傅立可斯工廠爆炸事件英语Flixborough disaster,傅立可斯附近的化工廠爆炸,廠內的72人有28人死亡,36人重傷。之後不久化學工程師協會專業認証委員會英语Institution of Chemical Engineers(IChemE)在提賽德大學舉辦了一個一週的安全課程,其中也包括上述的分析技術。此課程和之後陸續幾年的課程都全部額滿。在1974年也發表了公開文獻中的第一篇相關論文[6]。1977年時化學工業協會英语Chemical Industries Association發行了相關指南[7],但一直到此時都還沒有在正式出版物中出現HAZOP的名稱。克雷茲在1983年首次使用HAZOP,用在IChemE課程的課堂筆記中[3]。自此時開始,危害與可操作性分析成為英國化學工程課程中必修的一部份[3]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Swann, C. D., & Preston, M. L., (1995) Journal of Loss Prevention in the Process Industries, vol 8, no 6, pp349-353 "Twenty-five years of HAZOPs"
  2. ^ 2.0 2.1 British Standard BS: IEC61882:2002 Hazard and operability studies (HAZOP studies)- Application Guide British Standards Institution. “This British Standard reproduces verbatim IEC 61882:2001 and implements it as the UK national standard.”
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Kletz, T. A., (1983) HAZOP & HAZAN Notes on the Identification and Assessment of Hazards IChemE Rugby
  4. ^ 4.0 4.1 Nolan, D.P. (1994) Application of HAZOP and What-If Safety Reviews to the Petroleum, Petrochemical and Chemical Industries. William Andrew Publishing/Noyes. ISBN 978-0-8155-1353-7
  5. ^ Kletz, T., (2000) By Accident - a life preventing them in industry PVF Publications ISBN 0-9538440-0-5
  6. ^ Lawley, H. G.,(1974) Chemical Engineering Progress, vol 70, no 4 page 45 "Operability studies and hazard analysis" AIChE
  7. ^ Chemical Industries Association (1977) A Guide to Hazard and Operability Studies

延伸閱讀[编辑]