淺談人員暴露概率在保護(hù)層分析中的應(yīng)用

胡川，孫佳佳，趙振峰

(青島諾誠(chéng)化學(xué)品安全科技有限公司，山東 青島 266000)

保護(hù)層分析(LOPA)是一種簡(jiǎn)化的半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，可以有效地幫助人員分析識(shí)別危險(xiǎn)場(chǎng)景中各個(gè)保護(hù)層的有效性，并計(jì)算場(chǎng)景的事故風(fēng)險(xiǎn)。

近年來(lái)，隨著各個(gè)?；菲髽I(yè)對(duì)過(guò)程安全的重視程度逐步加大，安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)評(píng)估項(xiàng)目的廣泛開展應(yīng)用，LOPA分析也被越來(lái)越多地應(yīng)用于過(guò)程生命周期的各個(gè)階段，如保護(hù)層功能分配、安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)評(píng)估、保護(hù)層維護(hù)、工藝變更、停用等。

本著“以人為本”的要求，在事故后果分析中，人員方面被越來(lái)越重視，其中人員暴露概率作為L(zhǎng)OPA分析中修正因子的重要部分，對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果有著重要影響。因此更準(zhǔn)確的使用人員暴露概率修正對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性有著重要意義。

1 保護(hù)層分析簡(jiǎn)介

LOPA分析技術(shù)是使用初始事件頻率、后果嚴(yán)重程度和獨(dú)立保護(hù)層(IPL)失效頻率的數(shù)量級(jí)大小來(lái)近似表征場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)；是建立在危險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步評(píng)估事故場(chǎng)景中保護(hù)措施的有效性，確保事故場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)減少到可接受水平的一種方法。

LOPA分析的典型分析步驟為： 識(shí)別后果，篩選場(chǎng)景；選擇一個(gè)原因/后果場(chǎng)景；識(shí)別場(chǎng)景初始事件，并確定初始事件頻率(次數(shù)/年)；識(shí)別IPL，評(píng)估每個(gè)IPL的需求時(shí)的失效概率(PFD)；計(jì)算初始事件減緩后的發(fā)生頻率，根據(jù)后果和減緩后的發(fā)生頻率評(píng)估場(chǎng)景風(fēng)險(xiǎn)；進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策。LOPA分析步驟如圖1所示。

在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，需要調(diào)整減緩前的后果頻率，以反映人員暴露于危險(xiǎn)中的概率、點(diǎn)火概率、發(fā)生爆炸后人員傷害或死亡概率等因素。

人員暴露概率是指泄漏、火災(zāi)、爆炸等事故發(fā)生時(shí)，人員出現(xiàn)在影響區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比例。要考慮影響區(qū)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的人員，包括所有的操作人員、維護(hù)人員、承包商、保衛(wèi)、工程師等。

圖1 LOPA分析步驟示意

2 人員暴露概率與獨(dú)立保護(hù)層的關(guān)系

在LOPA分析中，識(shí)別IPL是其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，采用IPL削減風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，IPL應(yīng)滿足獨(dú)立性、有效性與可審計(jì)性。

因此在考慮人員暴露概率時(shí)，應(yīng)注意危險(xiǎn)場(chǎng)景分析中，人員出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的情況與各IPL的相關(guān)性問(wèn)題。

IPL包含本質(zhì)安全設(shè)計(jì)、基本過(guò)程控制系統(tǒng)(BPCS控制、BPCS聯(lián)鎖)、關(guān)鍵報(bào)警及人員響應(yīng)、安全儀表功能(SIL1～SIL3)、物理保護(hù)(安全閥、爆破片等)、釋放后保護(hù)(防火堤、防爆墻等)、應(yīng)急響應(yīng)。

IPL中關(guān)鍵報(bào)警及人員響應(yīng)是操作人員或其他工作人員對(duì)報(bào)警響應(yīng)，或在系統(tǒng)常規(guī)檢查后，采取的防止不良后果的行動(dòng)。很多企業(yè)的操作習(xí)慣中，在操作人員接收到過(guò)程變量的儀表報(bào)警后，會(huì)讓外部操作員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查或確認(rèn)等工作。如果此時(shí)發(fā)生可燃有毒氣體泄漏，極易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員發(fā)生傷亡事故。

因此在危險(xiǎn)場(chǎng)景分析中，當(dāng)使用了關(guān)鍵報(bào)警及人員響應(yīng)作為IPL時(shí)，此時(shí)人員暴露概率的使用根據(jù)危險(xiǎn)場(chǎng)景的不同主要可分為以下三種情況：

1)人員響應(yīng)中不包含操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)作。該情況下，如果危險(xiǎn)場(chǎng)景分析中后果影響區(qū)域在裝置區(qū)域內(nèi)，則可以考慮使用人員暴露概率修正初始風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生頻率。

2)人員響應(yīng)中包含操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)作，并且操作人員前往區(qū)域?yàn)槲ｋU(xiǎn)場(chǎng)景分析中后果影響區(qū)域。在該情況下，當(dāng)操作人員接收到關(guān)鍵過(guò)程變量的報(bào)警信號(hào)后前往現(xiàn)場(chǎng)，此時(shí)一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸或有毒氣體泄漏的事故時(shí)，危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)存在人員的概率非常大，從保守角度考慮，此時(shí)不宜考慮采用人員暴露概率修正初始風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生頻率。

保護(hù)層關(guān)鍵報(bào)警及人員響應(yīng)的不同情況將影響危險(xiǎn)場(chǎng)景后果人員方面的嚴(yán)重性，具體事件樹分析如圖2所示。

圖2 人員響應(yīng)與后果影響故障樹示意

3)人員響應(yīng)中包含操作人員前往現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)作，但操作人員前往區(qū)域不是危險(xiǎn)場(chǎng)景分析中后果影響區(qū)域。如高壓設(shè)備液位空造成高壓氣相竄至下游低壓設(shè)備，當(dāng)下游低壓設(shè)備在其他裝置區(qū)域或距離較遠(yuǎn)的不同單元時(shí)，此時(shí)操作人員前往的現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)事件。因此該危險(xiǎn)場(chǎng)景下，可以考慮使用人員暴露概率修正初始風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生頻率。

3 人員暴露概率與后果場(chǎng)景

根據(jù)人員暴露概率定義，在計(jì)算人員暴露概率時(shí)考慮影響區(qū)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的人員。

分析危險(xiǎn)場(chǎng)景后果時(shí)，如影響區(qū)域中可能發(fā)生多人傷亡的事件，可根據(jù)人員情況修正人員暴露概率。

1)如裝置周邊的廠內(nèi)馬路或停車場(chǎng)處于影響范圍區(qū)域，當(dāng)上下班期間一旦發(fā)生事故可能造成群死群傷的較大或重大事故，而如果在其他時(shí)間，影響范圍內(nèi)一般只有裝置區(qū)域內(nèi)1～2個(gè)外操或巡檢人員。

該情況下可考慮根據(jù)不同嚴(yán)重性后果分開分析計(jì)算危險(xiǎn)場(chǎng)景。當(dāng)危險(xiǎn)場(chǎng)景分析下多人傷亡事故的剩余風(fēng)險(xiǎn)在可接受區(qū)域以外時(shí)，可考慮改變員工的上下班路線或增加防爆墻等措施。當(dāng)危險(xiǎn)場(chǎng)景分析下裝置區(qū)域內(nèi)人員傷亡的剩余風(fēng)險(xiǎn)在可接受區(qū)域以外時(shí)，可考慮增加額外的保護(hù)層對(duì)風(fēng)險(xiǎn)降級(jí)。

2)如裝置在運(yùn)行期間，危險(xiǎn)場(chǎng)景分析的后果影響范圍內(nèi)存在定期的檢維修工作時(shí)，則在分析中應(yīng)考慮事故發(fā)生在檢維修期間造成多人傷亡的較重大事故后果。

該情況下可根據(jù)檢維修工作的時(shí)間比例修正人員暴露概率。當(dāng)剩余風(fēng)險(xiǎn)在可接受區(qū)域以外時(shí)，如無(wú)法增加額外的工程措施對(duì)風(fēng)險(xiǎn)降級(jí)時(shí)，可考慮控制同時(shí)在影響范圍內(nèi)參與檢維修任務(wù)的人員，以此來(lái)降低事故后果的嚴(yán)重性等級(jí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合LOPA分析方法，分別分析修正因子中的人員暴露概率與IPL、后果場(chǎng)景的關(guān)系，并舉例說(shuō)明不同情況下人員暴露概率的取值條件或取值修正依據(jù)。幫助LOPA分析人員更好地了解與使用該方法，得到更準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，更加有針對(duì)性的執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)管控活動(dòng)。