故障树分析实例

故障假设分析

1 目的

故障假设分析的目的是识别危险性、危险情况或可能产生的意想不到的结果的事故事件。通常由经验丰富的人员识别可能发生的事故的情况、结果，提出降低危险性的安全措施。(对识别出的潜在事故状况不进行分级，不能定量化) 该方法包括检查设计、安装、技改或操作过程中可能产生的偏差。要求评价人员对工艺规程熟知，并对可能导致事故的设计偏差进行整合。

2 评价的结果

故障假设分析很简单，它首先提出一系列问题，然后再回答这些问题。评价结果一般以表格的形式显示，主要内容包括：提出的问题，回答可能的后果、安全措施、降低或消除危险性的安全措施。

3 所需要的资料和条件要求

由于故障假设分析方法较为灵活，它可以用于工程、系统的任何阶段，因此与工艺过程有关的资料都有可能用到。对工艺的具体过程进行分析，一般有2至3名评价人员即可完成。对—个复杂工艺进行分析时，需尽可能的将复杂的工艺问题分解成若干个小块。

4 故障假设分析方法事例

以下故障假设分析方法是参考美国化学工程师学会(CCPS)《危害评价过程指南》中有关故障假设分析方法的事例。

1)工艺中风险问题的提出背景

下面是假定公司和装置的基本情况，并简单介绍了氯乙烯单体的生产工艺。

(1)公司和装置的基本情况。

某化工有限公司是美国一家大型联合化工企业，生产氯、烧碱、硫酸、盐酸等化学品。某公司享有极高的安全信誉，在过去的59年里，始终保持安全生产。某公司的许多技术人员都是国际上公认的化工产品生产和加工方面的专家。基于众多原因，某公司决定将氯乙烯单体的生产能力扩大。某公司决定在美国Anyuhere厂建一条工艺生产状况具有世界先进水平的VC朋生产线。公司专门成立一个职能部门(筹建处)负责这项带有风险的三年投资计划。作为公司安全生产管理的一部分，该公司将在适当的时间内，组织完成该装置的操作的安全评价研究工作。

安全评价业务小组的领导者决定，为进一步识别和评价安全危险性，必须对氯乙烯单体产品的生产进行安全评价。

(2)生产工艺简述。

某公司的职能部门对涉及氯乙烯单体生产技术的专利和有关参考文献进行了广泛的查询。通过对这些资料分析比较，它们决定采纳在高温下二氯乙烯蒸气脱除氯化氢的VCM 单体生产工艺(图1)。中间体EDC的生产采用乙烯催化氯化法(图1)。在该装置建成之后，某公司还决定扩建聚氯乙烯产品(PVC)。表1、表2列出了该工艺的主要原料、中间体和产品，以及它们的化学危险特性。

图1 VCM生产工艺的流程图

表2 氯乙烯单体生产中使用化学品的主要特性表

注：1．除致死和中毒浓度数据之外，此表中所有资料都是从下列资料中获得：美国海岸救难警卫队，CHRIS危险化学品数据．华盛顿：美国出版局，1984。

2．C．C＝闭杯；O．C＝开杯。

3．此表中致死和中毒浓度数据从下面资料中获得：N．lrving sax and Richard J．Lewis，Sr．工业化学品的危险性质．第7版，纽约：Van．Nostrand Reinhold，1990。

氯乙烯VCM生产工艺中需要大量的不同的化学品，应分析以下资料，识别这些化学品的特性，尤其是它们的危险性。

·化学技术百科全书；

·化学工程手册；

·工业物品的危险特性；

·CHRIS危险化学品手册；

·危险物品消防手册；

·活泼的化学危险性手册；

·危险性化学品反应NEPA手册。

2)安全评价方法的选择及评价

(1)选择安全评价方法。

某化学公司的生产过程危险分析小组推荐一种危险评价技术。考虑到该项目目前仅在论证阶段，氯乙烯单体项目仍是一个没有明确界定的生产过程，因此，公司生产过程小组迅速将需要明确界定系统详细图进行危险评价的评价技术排除在外。排除在外的技术包括HAZOP分析、FMFA、事件树分析、故障树分析、原因－后果分析和人的可行性分析。通常评价技术，如安全检查也被排除在外。

某公司的生产过程危险分析小组把危险评价技术的选择缩小到调查表分析、危险等级排列、初步危险分析和故障假设分析。由于小组对这一阶段设计上的装置布置、设备类型和尺寸及化学品清单有了一定的想法，所以危险等级排列和初步危险分析方法被放弃。调查表分析方法对该项目是合适的，但由于没有一个适宜这一项目的好的检查表，小组没有选择这种方法。

由于故障假设分析不需要氯乙烯单体装置设计的详细资料，并且有识别和评价危险的显著活性，所以小组推荐采用故障假设分析技术。

(2)研究准备。

评价小组由如下专家组成：

A先生，被选定为组长。

A先生，某公司本地氯气装置的安全和紧急情况协调员。

B先生，主持故障假设分析。

B先生，作为氯气专家，已经主持或参与过多个不同的危险评价，包括故障假设分析。

化学专家——为帮助识别有害物和潜在化学品的相互影响，需要一位熟悉氯气、盐酸、乙烯、二氯化乙烯、氯乙

烯单体某化学品的专家。A先生将担任这一职务。

氯气专家——氯气专家必须有生产氯气方面的经验。来自某公司本地氯气装置的E女士，已有10年的丰富经验，将担任这一职务。

乙烯专家——乙烯专家应有识别与生产乙烯有关危险。在这一领域，某公司没有经验，通过查询CCPS的《化学生产过程安全工作指南》，B先生确定了几家在加工乙烯方面有经验的公司。在通过电话访问，获得这些公司的有关资料以后，B先生雇佣了碳氢化合物咨询股份有限公司的P先生协助进行故障假设分析。

安全专家——必须帮助了解与新项目相关的实际安全要求。安全专家(以及其他小组成员)应熟知与氯乙烯单体项目有关的过去的事故、近期的事故和安全改进。B先生将担任这一职务。

B先生将主持故障假设分析会议。根据由评价小组收集到的资料，此项目刚刚开始的事实，B先生估计分析将花费一天到二天的时间。安排了会议，选择一个适宜的场所——当地工厂的培训教室。在开会前二周，B先生送给每位成员一份氯乙烯单体生产过程的摘要和由研究小组收集的有关此项目的资料。

B先生编制了在会议中要使用的故障假设分析检查表(表3)。该表应能让小组成员畅所欲言地表达他们的安全观点。B先生已发现，用少数问题作“球状滚动”提问，是非常有帮助的。

(3)分析说明。

两周以后，在周一9：00时，危险评价小组在当地工厂的培训教室集合开会。首先，B先生要求评价组人员互相介绍自己；然后，B先生说明了一天的安排，B先生简单回顾了氯乙烯单体风险项目的基本情况、化学进展和为什么要进行故障假设分析。在开始检查之前，B先生概述了下面的基本原则：①所有小组成员都将平等发言；②任何一个观点，无论它多么无意义，都是合理的提议；③所有小组成员都要出一份力；④由初始故障假设分析产生的疑问和想法在继续前进以前，给予优先权；⑤不需对疑问或想法进行详细分析和鉴别；⑥检查重点主要集中在识别危险上检查的结论将由A先生和他本人写成文件，通过小组检查，然后作为正式的报告交给业务小组。(B先生此时不能确定小组召集在一起检查这份报告，还是仅仅送一个报告给他自己。)

下面是故障假设分析小组会议讨论的摘录：

在生产过程的这一阶段，提出这样的一般性事件是有意义的。故障假设分析重点放在该公司没有经验的领域。由小组提出的实际事件包括下述内容：

B先生：让我们从检查生产氯乙烯单体的化学基本原理开始。哪位有问题可以提问?(适当地停顿)如果送到生产过程中的乙烯供料有杂质，怎么办?

E女士：杂质是什么?

P先生：在乙烯中主要的杂质是轻油，少数情况有水存在。

A先生：从最初的实验和文献中我们了解到，油和氯气会激烈地反应，这可能是个问题，提供的原料乙烯含有多少杂质?

P先生：这虽然取决于乙烯的供料方式。假如乙烯是通过管道供料的，那么，在乙烯供料中将可能仅仅只有微量的杂质。如果你同意，我将就这一问题进行检查。

B先生：我想我们能做到。我们要知道，如果杂质存在，会有几种反应?Mr．Chemist——你的会议记录能告诉我们吗?

A先生：好吧。对于少量的油，我认为在反应器中的大容积的氯气、乙烯和二氯乙烯将有可能抑制油和氯气的反应。但我将注意核实这一点。

B先生：有新的疑问吗?(停顿)

A先生：如果氯气供料有杂质怎么办?

E女士：在氯气中的主要杂质是水。然而，我们了解到如果氯气装置中的氯气有水，那是在氯气供给该生产过程之前就有的。任何微量的水形成的盐酸都能显著地毁坏设备和管道。

B先生：是的。但是我们能否认为水是由乙烯供料带来的?这也是氯乙烯单体生产过程形成盐酸的一个方面。相信我们能够对乙烯杂质进行更好的检查。

A先生：我同意。我认为少量的水将不会引起任何问题，但我将就这方面进行检查。

E女士：如果一条供料管线破裂怎么办?

P先生：是的，如果乙烯管道破裂，在周围就会有大量的燃烧或易燃蒸汽，如果是氯气管道破裂，就会有有毒性气体逸出的问题。

B先生：因为我们有设备、人员和专门知识去解决这个问题，因此我认为我们能控制氯气管线问题。乙烯管线则是不同的情况。另外。供给的氯气是液体还是气体?

A先生：我同意。我认为少量的水将不会引起任何问题，但我将就这方面进行检查。

E女士：如果一条供料管线破裂怎么办?

P先生：是的，如果乙烯管道破裂，在周围就会有大量的燃烧或易燃蒸汽。如果是氯气管道破裂，就会有毒性气体逸出的问题。

B先生：因为我们有设备、人员和专门知识去解决这个问题，因此我认为我们能控制氯气管线问题。乙烯管线则是不同的情况。另外，供给的氯气是液体还是气体?

A先生：正好我们在讨论液氯的供给。我赞同你的想法——如果管线破裂，气体供料会引起大量的氯气逸出。我将组织研究小组查证这种可能性。如果乙烯管道破裂怎么办?

P先生：我认为无论乙烯是否被良好地控制，有些事情你们公司必须考虑。当然，许多公司每日都安全地控制着乙烯。有许多防止和减轻逸出的事情你们能做，如安装少量的实用隔离阀门。然而，你们公司确定在这—领域有了一些经验和必需的防火设备后，才能做这些事情。

B先生：必须注意这—点，A先生管理部门必须落实这种情况。你采用我们的意见吗?

A先生：不，你能重复一下刚才的建议吗?

B先生：重复一下

A先生：我将关注这一问题，目前我们暂时放下，留待初步设计时考虑。

B先生：很好，但我认为，能否直接消耗掉氯化反应器中的全部氯气，从而避免这一问题。

Mr．Chemist——在理论上是可行的。但实际上做不到，这—问题将留到后面接续研究。

在一天的时间内，一直以这种方式继续着。所有小组成员都提出问题和回答问题。回答一直继续，直到小组没有其他问题或要回答的疑问涉及以前相同的情况时才结束。

(4)结果讨论。

分析结果被以表格形式列出(表4)。表中内容有：疑问提问，小组成员对疑问的回答，还有小组提出来的对策。在该公司的表格中，还包括为对策的执行和执行活动的情况。而该公司的表格中没有说明如何执行对策的决议栏。在有关人

员被指定决定对策的时候，填写这一栏目。

由小组提出的许多疑问在会议中迅速解决，没有迅速解决的疑问指定了各小组成员在分析会议以夕随行调查，被指定的小组成员要对分析报告中包括的这些疑问作出调查结论，要向小组领导汇报。有关检查中提出的疑问或获得的答案、对策要落实。

分析期间，A先生继续关注有关问题的提出，后来他集中精力为业务小组打印一份正式报告。他在报告中包括了小组成员对在会议中遗留下来的疑问进行调查的结论和建议。

(5)评价小结。

故障假设分析小组对小组每位成员和某公司员工提出的对策负有落实的责任。协调氯乙烯项目的一位业务小组成员——A先生，已同意会晤某公司员工并保证这些对策被落实，B先生认为不需要为之后的工作再召开一次会议。落实对策的结果被合并到故障假设分析结果中，并且作为递送业务小组的报告资料。

(6)结论和报告。

故障假设分析方法非常成功的原因是：

①负责人经验十分丰富，分析过程按部就班进行，较好完成任务；

②参加评价人员选择合理，人员水平较高；

③分析组不是把所有的问题都解决，而是有重点地解决。