王 十，白 健，邢 述

(1.中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029；2.天津中航億達(dá)科技有限公司，天津 300450)

近年來(lái)，隨著石油需求的穩(wěn)步增長(zhǎng)及石油戰(zhàn)略地位的不斷加強(qiáng)，儲(chǔ)罐呈大型化、集中化趨勢(shì)發(fā)展。國(guó)內(nèi)大型原油儲(chǔ)罐建設(shè)已進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，但由于儲(chǔ)存介質(zhì)的易燃性、易爆性和儲(chǔ)罐的集中化以及單罐容積的大幅增加，儲(chǔ)罐的安全問(wèn)題令人擔(dān)憂(yōu)，傳統(tǒng)的安全生產(chǎn)管理模式面臨挑戰(zhàn)[1]。

完整性管理作為一種全新的管理模式，是在眾多油氣管道事故后應(yīng)運(yùn)而生的，并伴隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在一些大型油氣公司和研究機(jī)構(gòu)實(shí)踐后迅速推廣，但目前儲(chǔ)罐的完整性管理仍處于應(yīng)用初期[2]。該文基于完整性管理的理念，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 37327—2019《常壓儲(chǔ)罐完整性管理》，闡述完整性管理在當(dāng)前原油儲(chǔ)備庫(kù)管理中的應(yīng)用，構(gòu)建系統(tǒng)化和程序化的完整性管理體系。

1 完整性管理的概念

完整性管理的概念來(lái)源于美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局(OHSA)1992年頒布的《高度危險(xiǎn)性化工過(guò)程安全管理辦法》，之后應(yīng)用于設(shè)備的一系列風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和完整性管理標(biāo)準(zhǔn)得以制定，這些理念和方法在油氣開(kāi)發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)及煉化等行業(yè)得到了廣泛認(rèn)同。

完整性管理是指為使設(shè)備保持其完整性而進(jìn)行的系統(tǒng)的管理活動(dòng)，具體來(lái)說(shuō)就是借助于科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和先進(jìn)的完整性檢測(cè)技術(shù)，采取各種措施降低風(fēng)險(xiǎn)，不斷地識(shí)別和消除各種風(fēng)險(xiǎn)因素，將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理、可接受的范圍內(nèi)，最終達(dá)到持續(xù)改進(jìn)，減少和預(yù)防事故，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的[3]。

2 完整性管理方法

基于風(fēng)險(xiǎn)的理念是完整性管理的核心，針對(duì)原油儲(chǔ)備庫(kù)的常壓儲(chǔ)罐及其附屬的動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備、電氣設(shè)備、儀表設(shè)備等各類(lèi)設(shè)備設(shè)施，需要選取不同的技術(shù)方案開(kāi)展分析評(píng)估，通過(guò)加強(qiáng)完整性管理來(lái)提高原油儲(chǔ)備庫(kù)的本質(zhì)安全水平。參照國(guó)內(nèi)外原油儲(chǔ)備庫(kù)的風(fēng)險(xiǎn)管理經(jīng)驗(yàn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，結(jié)合大型原油儲(chǔ)備庫(kù)的運(yùn)行與管理模式，提出一種基于風(fēng)險(xiǎn)的完整性管理方法，如圖1所示。

2.1 蝴蝶結(jié)(Bowtie)分析

通過(guò)收集資料、識(shí)別危險(xiǎn)源、選取頂上事件、分析威脅和后果建立大型原油儲(chǔ)備庫(kù)的蝴蝶結(jié)(Bowtie)模型， 再以Bowtie模型為基礎(chǔ)，識(shí)別出事故主要發(fā)展路徑，即各頂上事件之間的主要演化途徑，從而識(shí)別出與之密切相關(guān)的活動(dòng)及設(shè)備設(shè)施，即關(guān)鍵活動(dòng)和設(shè)備設(shè)施；為保障Bowtie模型中的各屏障能夠有效運(yùn)行，起到保護(hù)作用，需要對(duì)各屏障的責(zé)任崗位進(jìn)行識(shí)別，從而確定關(guān)鍵崗位[4]。

圖1 基于風(fēng)險(xiǎn)的完整性管理方法

2.2 關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施的完整性分析

針對(duì)識(shí)別出的關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備(泵)開(kāi)展RCM分析，識(shí)別動(dòng)設(shè)備的失效模式及其風(fēng)險(xiǎn)，并有針對(duì)性地制定維修策略，保證動(dòng)設(shè)備安全運(yùn)行，減少維修費(fèi)用，最后提交關(guān)鍵設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)控制策略和相應(yīng)的維護(hù)策略。

針對(duì)識(shí)別出的關(guān)鍵靜設(shè)備(儲(chǔ)罐)開(kāi)展RBI分析，識(shí)別常壓儲(chǔ)罐的損傷模式，并對(duì)其進(jìn)行定性或定量評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果制定基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)策略，優(yōu)化檢驗(yàn)檢測(cè)方案[5]。

針對(duì)識(shí)別出的關(guān)鍵電氣設(shè)備開(kāi)展FMEA分析，識(shí)別系統(tǒng)中發(fā)生故障的位置和原因，確定不同故障模式的影響程度，從而識(shí)別系統(tǒng)中最需要改進(jìn)的環(huán)節(jié)，并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

針對(duì)原油儲(chǔ)備庫(kù)的安全儀表系統(tǒng)(SIS)應(yīng)用SIL分析，評(píng)估其安全儀表功能達(dá)到的安全性等級(jí)和可靠性水平，將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)。

2.3 關(guān)鍵活動(dòng)的分析

針對(duì)原油儲(chǔ)備庫(kù)的工藝流程開(kāi)展HAZOP分析，識(shí)別操作偏差及其不利后果；評(píng)估工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性與可操作性，防止或減小危害后果。

針對(duì)原油儲(chǔ)備庫(kù)的關(guān)鍵活動(dòng)(收付油、倒罐等)開(kāi)展可操作性分析，識(shí)別關(guān)鍵活動(dòng)在執(zhí)行過(guò)程中可能產(chǎn)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)及操作偏差，為優(yōu)化關(guān)鍵活動(dòng)的操作規(guī)程提供支持。收付油可操作性分析見(jiàn)表1。

表1 收付油可操作性分析

2.4 關(guān)鍵崗位的工作梳理

針對(duì)識(shí)別出的關(guān)鍵崗位，結(jié)合已識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)及采取的控制措施，梳理每個(gè)關(guān)鍵崗位的標(biāo)準(zhǔn)工作流程，工作流程梳理見(jiàn)圖2。

圖2 崗位標(biāo)準(zhǔn)工作流程

3 完整性管理方法應(yīng)用

某原油儲(chǔ)備庫(kù)建設(shè)規(guī)模為100×104m3，其中10×104m3雙盤(pán)式外浮頂儲(chǔ)罐10座。通過(guò)查閱原油儲(chǔ)備庫(kù)歷史事故資料，并結(jié)合其實(shí)際情況，開(kāi)展危險(xiǎn)源識(shí)別，最終選取21個(gè)頂上事件，見(jiàn)表2。

表2 某原油儲(chǔ)備庫(kù)頂上事件

利用荷蘭某公司的Bowtie XP軟件，對(duì)21個(gè)頂上事件開(kāi)展威脅、后果、屏障及屏障失效因素的分析，共識(shí)別威脅127個(gè)、主動(dòng)性屏障337個(gè)、被動(dòng)性屏障126個(gè)。其中儲(chǔ)罐起火的Bowtie分析見(jiàn)圖3。

通過(guò)對(duì)該原油儲(chǔ)備庫(kù)開(kāi)展Bowtie分析，識(shí)別出事故主要發(fā)展路徑，即各頂上事件之間的主要演化途徑，從而識(shí)別出與之密切相關(guān)的活動(dòng)，經(jīng)識(shí)別其關(guān)鍵活動(dòng)共有5個(gè)，見(jiàn)表3。

對(duì)關(guān)鍵活動(dòng)可能導(dǎo)致的傷害或事故(包括財(cái)產(chǎn)損失、人員傷害、環(huán)境污染以及生產(chǎn)損失等)進(jìn)行識(shí)別和可操作性分析，共發(fā)現(xiàn)問(wèn)題136項(xiàng)，并提出了相應(yīng)的建議，降低或消除了潛在的可操作性風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵活動(dòng)進(jìn)行可操作性分析，對(duì)作業(yè)步驟進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分析，以提高操作人員辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)的能力，同時(shí)確定合理的操作要領(lǐng)，制定更加合理可行的操作規(guī)程，提高關(guān)鍵活動(dòng)操作規(guī)程的質(zhì)量，強(qiáng)化關(guān)鍵活動(dòng)的操作規(guī)程有效執(zhí)行，以便降低操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 儲(chǔ)罐起火B(yǎng)owtie分析

表3 原油儲(chǔ)備庫(kù)關(guān)鍵活動(dòng)

為保障Bowtie模型中的各屏障能夠有效運(yùn)行，起到保護(hù)作用，需要對(duì)各屏障的責(zé)任崗位進(jìn)行識(shí)別，從而確定關(guān)鍵崗位，做好原油儲(chǔ)備庫(kù)事故防范工作，表4為原油儲(chǔ)備庫(kù)的關(guān)鍵崗位統(tǒng)計(jì)。

表4 原油儲(chǔ)備庫(kù)的關(guān)鍵崗位統(tǒng)計(jì)

在表4中，采用不同顏色填充屏障方框，每一種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)崗位，表示該崗位對(duì)此屏障負(fù)責(zé)。對(duì)事故主要發(fā)展路徑上各色塊的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)次數(shù)較高的色塊對(duì)應(yīng)的崗位應(yīng)識(shí)別為該原油儲(chǔ)備庫(kù)的關(guān)鍵崗位。

分析關(guān)鍵崗位在關(guān)鍵活動(dòng)中的責(zé)任屏障，并結(jié)合原油儲(chǔ)備庫(kù)管理手冊(cè)、操作規(guī)程、崗位工作手冊(cè)和風(fēng)險(xiǎn)告知清單等資料，梳理出每個(gè)關(guān)鍵崗位的標(biāo)準(zhǔn)工作流程。

通過(guò)設(shè)備的完整性分析，共識(shí)別出關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備65臺(tái)，包括循環(huán)泵、喂油泵、外輸泵、消防泵、柴油機(jī)、攪拌器等，再針對(duì)這65臺(tái)關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備開(kāi)展詳細(xì)的RCM分析，識(shí)別出高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備7臺(tái)，中高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備40臺(tái)，中風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備6臺(tái)，低風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備12臺(tái)。以其中1臺(tái)高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備循環(huán)泵為例進(jìn)行分析，共識(shí)別出7種失效模式，包括循環(huán)泵不按指令啟動(dòng)、振動(dòng)過(guò)大、流量或揚(yáng)程過(guò)小、嚴(yán)重?fù)p壞、介質(zhì)外漏、聲音異常和誤停機(jī)，其中循環(huán)泵不按指令啟動(dòng)為高風(fēng)險(xiǎn)失效模式，分析認(rèn)為其失效原因主要包括電機(jī)軸承損壞、聯(lián)軸器零部件損壞、轉(zhuǎn)動(dòng)部件卡死、自保聯(lián)鎖啟動(dòng)、電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)故障和電機(jī)缺相等。針對(duì)上述關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備的失效模式及風(fēng)險(xiǎn)，分別提出了相應(yīng)的維修建議。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于完整性管理的理念，通過(guò)Bowtie分析全面識(shí)別大型原油儲(chǔ)備庫(kù)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)及控制風(fēng)險(xiǎn)的屏障，并識(shí)別出相應(yīng)的關(guān)鍵崗位、設(shè)備和活動(dòng)，針對(duì)這些關(guān)鍵點(diǎn)開(kāi)展RCM分析、RBI分析、FMEA分析、SIL分析和HAZOP分析等，通過(guò)管理優(yōu)化和技術(shù)提升，可有效管控風(fēng)險(xiǎn)，提高效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)管理目標(biāo)。

大型原油儲(chǔ)備庫(kù)完整性管理方法應(yīng)用只是完整性管理的一部分。完整性管理主要有兩個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)是全生命周期的管理，另一個(gè)是基于風(fēng)險(xiǎn)的管理。為了更好地開(kāi)展原油儲(chǔ)備庫(kù)的完整性管理，還需要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展相應(yīng)工作：第一，開(kāi)展原油儲(chǔ)備庫(kù)完整性管理調(diào)研，摸清完整性管理現(xiàn)狀和不足；第二，基于調(diào)研情況，明確原油儲(chǔ)備庫(kù)完整性管理的內(nèi)容、要求和流程；第三，基于風(fēng)險(xiǎn)的管理以及全生命周期的管理，開(kāi)展原油儲(chǔ)備庫(kù)的完整性管理，構(gòu)建完整性管理評(píng)價(jià)模型，最終提高其安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。