原油油庫的安全評(píng)價(jià)

1、原油油庫的安全評(píng)價(jià)1 引言油庫是儲(chǔ)存、輸轉(zhuǎn)和供應(yīng)石油及石油產(chǎn)品的專業(yè)性倉庫，是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)和加工、成品油運(yùn)輸及供應(yīng)的紐帶，也是國家石油儲(chǔ)存和供應(yīng)的基地。油品儲(chǔ)存設(shè)施發(fā)生泄漏事故后，易發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，并導(dǎo)致環(huán)境污染，會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果。例如：在1988年，殼牌石油公司在加利福尼亞的一家工廠發(fā)生地面儲(chǔ)罐泄漏，導(dǎo)致400000加侖原油釋放到了排雨水的溝渠中，污染了15英畝受保護(hù)的濕地和11公里的海岸線。國內(nèi)也發(fā)生過黃島油庫雷電引起的火災(zāi)和爆炸等重大事故。在能源建設(shè)和原油儲(chǔ)備日益受到重視的今天，對(duì)油庫進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，保障油庫的安全運(yùn)行，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。安全評(píng)價(jià)是企業(yè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)手段和管理

2、依據(jù)，已被國際、國內(nèi)廣泛采用和重視。安全評(píng)價(jià)的目的是采用科學(xué)的分析方法來確認(rèn)裝置或系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)性，并根據(jù)形成事故的風(fēng)險(xiǎn)大小和損失程度，提出相應(yīng)的安全措施建議，將事故率和損失降到最低，獲得最佳的安全投資效益。盡管安全評(píng)價(jià)的方法很多，但在原油油庫的安全管理中怎樣應(yīng)用這些方法仍然需要深入地探討和不斷實(shí)踐。筆者采用安全檢查表和風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)價(jià)方法對(duì)某原油油庫進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)。安全檢查表方法是油庫安全評(píng)價(jià)的傳統(tǒng)方法，易于為油庫安全管理人員所掌握。而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是近年來迅速發(fā)展起來的一種評(píng)價(jià)方法，已在石油、石化以及壓力容器與管道等工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代初，美國石油協(xié)會(huì)先后頒布了兩個(gè)推薦標(biāo)準(zhǔn)AP15

3、81和APl580，作為在石油和石化裝置風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指導(dǎo)文件，進(jìn)而完善了基于風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)的規(guī)范體系。對(duì)油庫的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，也可以為油庫安全管理提供新的思路。2 油庫的安全評(píng)價(jià)運(yùn)用安全系統(tǒng)工程中的檢查表法，根據(jù)油庫整體功能，采取“整、分、合”的原則，建立儲(chǔ)油系統(tǒng)、裝卸油和輸油系統(tǒng)、輔助作業(yè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、防護(hù)搶救系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)等6個(gè)安全度評(píng)估系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)又包含若干個(gè)評(píng)測(cè)單元。對(duì)每一評(píng)測(cè)單元，以設(shè)備條件為主，作為每項(xiàng)的評(píng)估要素進(jìn)行打分，按照評(píng)價(jià)分值范圍予以危險(xiǎn)程度分級(jí)。評(píng)測(cè)單元的建立以油庫設(shè)備、設(shè)施能自成獨(dú)立的單元為原則，具體劃分如下：1)儲(chǔ)油系統(tǒng)：油庫以儲(chǔ)油罐組為一個(gè)評(píng)測(cè)單元。即以同一防火堤內(nèi)所有

4、儲(chǔ)油罐為一個(gè)評(píng)測(cè)單元。2)裝卸油、輸油系統(tǒng)：裝卸油作業(yè)設(shè)備、設(shè)施以每處為一個(gè)評(píng)測(cè)單元：輸油泵房評(píng)測(cè)單元；輸油管路評(píng)測(cè)單元；計(jì)量間。3)輔助作業(yè)系統(tǒng)：鍋爐房評(píng)測(cè)單元；變、配電室評(píng)測(cè)單元；輸電線路和電纜評(píng)測(cè)單元；輔助作業(yè)場(chǎng)所評(píng)測(cè)單元。4)消防設(shè)施系統(tǒng)：固定消防設(shè)施評(píng)測(cè)單元；移動(dòng)消防器材評(píng)測(cè)單元5)防護(hù)、搶救系統(tǒng)：基本檢測(cè)儀表、工具及防護(hù)裝具評(píng)測(cè)單元；應(yīng)急設(shè)備及器材評(píng)測(cè)單元。6)安全管理系統(tǒng)作為一個(gè)評(píng)測(cè)單元評(píng)估要點(diǎn)包括：收集油庫的信息和資料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和評(píng)估，評(píng)測(cè)單元的安全等級(jí)劃分等。2.1 收集油庫的信息和資料被評(píng)裝置、系統(tǒng)以及危險(xiǎn)介質(zhì)的原始資料的準(zhǔn)確性和完整性，對(duì)安全評(píng)價(jià)結(jié)果的真實(shí)性有很大影響，否

5、則會(huì)產(chǎn)生偏差，因此，收集油庫的信息和資料是安全評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)最具基礎(chǔ)性的工作，直接影響到安全評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠程度。有關(guān)資料包括以下內(nèi)容：1)油庫事故以及設(shè)備故障記錄。2)油庫功能單元的員工組織結(jié)構(gòu)。3)油庫整體平面布置圖。4)工藝流程圖，需標(biāo)明工藝壓力、溫度和關(guān)鍵的遠(yuǎn)距離遙控操作隔斷閥。5)設(shè)備清單，標(biāo)明其類型、投產(chǎn)時(shí)間和運(yùn)行記錄。6)工藝裝置、系統(tǒng)原油存量體積計(jì)算。7)消防資料。包括列出一份可移動(dòng)式消防滅火器材設(shè)備、內(nèi)裝滅火劑品種和數(shù)量及噴射速度清單；現(xiàn)場(chǎng)總消防泡沫和干粉量；消防泵以及消防供水系統(tǒng)的詳細(xì)情況。8)現(xiàn)場(chǎng)填寫若干調(diào)查表2.2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和評(píng)估按事先約定的評(píng)價(jià)日程和檢查表目錄，調(diào)查人員采

6、用查閱、核對(duì)、記錄、交流、考試、測(cè)試等形式，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察，并借助必要的儀表、工具。根據(jù)“安全度評(píng)估表”所列評(píng)測(cè)項(xiàng)目和考評(píng)內(nèi)容逐項(xiàng)評(píng)測(cè)、判分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。表1 油庫安全度評(píng)估判分標(biāo)準(zhǔn)類別/程度不符合要求有嚴(yán)重缺陷基本符合要求符合要求高危險(xiǎn)性0148中危險(xiǎn)性0135低危險(xiǎn)性01232.3 安全等級(jí)評(píng)定根據(jù)安全度值的大小將油庫安全分為A，B，C，D，E等5個(gè)等級(jí)。其標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。表2 油庫安全度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別A級(jí)B級(jí)C級(jí)D級(jí)E級(jí)優(yōu)良安全型安全型基本安全型臨界安全型不安全型安全度值0.950.900.850.800.8通過對(duì)各評(píng)價(jià)單元、系統(tǒng)安全情況匯總，確定整個(gè)油庫的最終評(píng)價(jià)得分和等級(jí)(見表3

7、)。最終確定了油庫的最終安全度評(píng)價(jià)為0.855，屬基本安全型，說明油庫的安全生產(chǎn)和安全管理方面遵循國家有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，基本符合安全要求。表3 安全度評(píng)價(jià)結(jié)果分析評(píng)估系統(tǒng)系統(tǒng)裝、卸油、輸油系統(tǒng)輔助作業(yè)系統(tǒng)消防設(shè)施系統(tǒng)防護(hù)、搶救系統(tǒng)安全管理系統(tǒng)單元儲(chǔ)油罐泵房輸油管路計(jì)量間變、配電室輔助作業(yè)場(chǎng)所鍋爐固定消防設(shè)施移動(dòng)設(shè)施檢測(cè)防護(hù)裝具應(yīng)急器材安全管理單元分值0.9170.7300.5700.9171.0000.8000.9280.8570.8670.7300.9000.886系統(tǒng)分值0.9170.7390.9090.8620.8150.886油庫評(píng)估值0.855安全度等級(jí)基本安全型但同時(shí)，通過安全度的評(píng)價(jià)

8、查出了一些不完善或隱患內(nèi)容，如油罐基礎(chǔ)周圍有不同程度裂縫，泵房局部基礎(chǔ)沉陷、裂縫、房屋頂部漏雨水等幾十余項(xiàng)不同程度的隱患。為最大限度降低事故的發(fā)生，建議油庫管理部門對(duì)存在的隱患逐項(xiàng)進(jìn)行整改。3 庫區(qū)單項(xiàng)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)安全檢查表法的優(yōu)點(diǎn)是評(píng)價(jià)技術(shù)成熟、可靠，易于操作。但缺點(diǎn)是評(píng)價(jià)結(jié)果不是定量的，不適用于對(duì)庫區(qū)設(shè)備或評(píng)測(cè)單元的風(fēng)險(xiǎn)排序。3.1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)價(jià)方法對(duì)油庫區(qū)單項(xiàng)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣的分析方法，該方法是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的定義，將評(píng)價(jià)的結(jié)果放入5 5的矩陣中(見圖1)，按高、較高、中等、較低及低風(fēng)險(xiǎn)來分級(jí)的，垂直軸代表可能性的大小，水平軸代表失效后果的嚴(yán)重程度。采用美國石油學(xué)會(huì)(API)對(duì)石油

9、及石油化工設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)油庫區(qū)各功能單元的原油泄漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。關(guān)于APl581的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)述如下。 可能性分析可能性分析是以設(shè)備類型劃分的通用失效頻率或概率為基礎(chǔ)，然后用2個(gè)因子設(shè)備修正因子(FE)和管理修正因子(FM)進(jìn)行修正，得到經(jīng)過調(diào)整的設(shè)備失效頻率或概率如下：設(shè)備失效頻率或概率=通用失效頻率或概率FEFM其中，通用失效頻率或概率來自于多種工業(yè)部門的設(shè)備失效歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)備修正因子(FE)要識(shí)別對(duì)指定設(shè)備的失效頻率或概率起主要影響的特定條件。管理系統(tǒng)修正系數(shù)(FM)是根據(jù)具體的安全管理體系來判斷其對(duì)通用失效頻率或概率的影響，該系數(shù)區(qū)分了不同管理體系對(duì)設(shè)備安全狀況

10、的影響。設(shè)備修正因子(FE)可以劃分為4個(gè)次級(jí)因子(子因子)：1)技術(shù)模量因子，用于檢查結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)、生產(chǎn)過程環(huán)境和損傷檢驗(yàn)程序；2)通用子因子，對(duì)所有的設(shè)備均有影響；3)機(jī)械子因子，每個(gè)設(shè)備都不一樣；4)工藝子因子，生產(chǎn)工藝過程可以影響設(shè)備的完整性。技術(shù)模量對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)和檢測(cè)程序優(yōu)化是很關(guān)鍵的，是用于評(píng)價(jià)特定的失效機(jī)制對(duì)失效頻率或概率影響的系統(tǒng)方法。技術(shù)模量用于評(píng)價(jià)兩類信息，由于運(yùn)行環(huán)境所致該設(shè)備損傷或材料性能的退化率；在失效發(fā)生前設(shè)備的檢測(cè)程序?qū)τ谶\(yùn)行損傷機(jī)制的識(shí)別和監(jiān)視的有效性。分析服役中的損傷和檢測(cè)兩者對(duì)失效頻率或失效概率的影響包括如下7個(gè)步驟：1)查明損傷機(jī)制并建立預(yù)期損傷速率；2)確定

11、損傷速率的置信度水平；3)在一定置信度的損傷水平和損傷速率基礎(chǔ)上確定檢測(cè)程序的有效性；4)計(jì)算檢測(cè)程序?qū)τ诟倪M(jìn)損傷速率置信水平的影響；5)計(jì)算在給定損傷水平時(shí)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失效的損傷容限的概率(這可以通過概率適用性評(píng)價(jià)進(jìn)行)；6)計(jì)算技術(shù)模量子因子：7)計(jì)算對(duì)于所有運(yùn)行損傷機(jī)制的綜合的技術(shù)模量子因子。 后果分析失效后果計(jì)算的概況如圖2表示，按以下7個(gè)步驟估計(jì)：1)確定有代表性的流體及其性質(zhì)；2)選擇一套孔洞的尺寸，以得到風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中后果的可能范圍：3)估計(jì)流體可能釋放的總量；4)估計(jì)潛在的釋放速率；5)確定釋放的類型以確定模擬擴(kuò)散和后果的方法；6)確認(rèn)流體的最終相態(tài)，是液態(tài)還是氣態(tài)：確定潛在的受流體

12、釋放影響的區(qū)域面積或泄漏的費(fèi)用，即燃燒或爆炸、毒害、環(huán)境污染以及生產(chǎn)中斷的后果等。3.2 油庫設(shè)備的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通過對(duì)單項(xiàng)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、排序，可以找出油庫安全中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，合理配置檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和維修資源。該油庫有5個(gè)10萬立方米的原油儲(chǔ)罐及其配套設(shè)施，如泵房、閥組間、計(jì)量間等。罐區(qū)5個(gè)罐的泄漏可能性如圖3所示，儲(chǔ)油罐區(qū)泄漏可能性最大的設(shè)備為儲(chǔ)罐，其中以1英寸孔徑泄漏的可能性最大。并且破裂的可能性要大于4英寸泄漏的可能性。在5個(gè)儲(chǔ)罐中，1#，2#和3#儲(chǔ)罐的各種情形的泄漏可能性均大于4#和5#罐，主要是因?yàn)?#和5#罐建造得比較晚，無論是建造工藝還是材料均比前幾個(gè)儲(chǔ)罐好，所以其泄漏的可能性要小。

13、油罐的風(fēng)險(xiǎn)后果如圖4所示，經(jīng)過比較，儲(chǔ)油罐區(qū)內(nèi)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)值最大的設(shè)備為5個(gè)儲(chǔ)罐，其風(fēng)險(xiǎn)值遠(yuǎn)大于其他設(shè)備。究其原因，主要是因?yàn)閮?chǔ)罐的可泄放流體總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他設(shè)備。另外，在計(jì)算時(shí)處于保守的原則，考慮的泄漏情景均為儲(chǔ)罐裝滿液體時(shí)罐底的泄漏，也就是說計(jì)算出的各種風(fēng)險(xiǎn)值均為儲(chǔ)罐的最大風(fēng)險(xiǎn)值，這也是造成這5個(gè)儲(chǔ)罐的各種風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果大致相同的一個(gè)重要原因。整個(gè)庫區(qū)風(fēng)險(xiǎn)較高的前30個(gè)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)后果如圖5所示，其中15是儲(chǔ)罐，6，7是兩臺(tái)熱油循環(huán)泵，811是5臺(tái)輸油泵，其余是油庫中的各種管線。從圖5可以看出儲(chǔ)罐的風(fēng)險(xiǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油庫中的其他設(shè)備，其次是熱油循環(huán)泵和輸油泵，再次是計(jì)量間內(nèi)的各種管線。按照意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家維爾佛雷德帕雷圖(Vilfredo Pareto)提出的帕雷圖二八規(guī)則(20%的大客戶貢獻(xiàn)了公司80%的利潤)相對(duì)大比例風(fēng)險(xiǎn)集中在相對(duì)小比例的設(shè)備上，80%的風(fēng)險(xiǎn)集中在20%的設(shè)備上。所以，從整個(gè)庫區(qū)的角度考慮，這些設(shè)備屬于風(fēng)險(xiǎn)較高的設(shè)備，比其他設(shè)備需要更多的維護(hù)與監(jiān)測(cè)。4 油庫風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件為了方便在油庫中應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣的分析方法，筆者開發(fā)了應(yīng)用軟件，該軟件為油庫設(shè)備建立數(shù)據(jù)庫，可以及時(shí)計(jì)算設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，并排序、用戶可以實(shí)時(shí)瀏覽每個(gè)評(píng)估過程中的各種數(shù)據(jù)(這些數(shù)據(jù)是只讀的)和中間結(jié)果，并可以從風(fēng)險(xiǎn)矩陣圖形上直觀地看到該設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)情況，允