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API 581 基于风险的检验-基本资源文件

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API 581 基于 风险 检验 基本 资源 文件
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基于风险的检验 基本资源文件 一版,2000年5月 美国石油学会 录 0 前言 .............................................................................................................................................................................景 ............................................................................................................................................................行概述 ................................................................................................................................................... 范围 .............................................................................................................................................................................述 ............................................................................................................................................................合管理工具 ..........................................................................................................................................应用 .................................................................................................................................................险的定义和测量 ..................................................................................................................................验和风险之间的关系 .........................................................................................................................前检验实践 ..........................................................................................................................................于风险的检验体系 .............................................................................................................................性和定量应用 ......................................................................................................................................其它安全倡议之间的相互作用 .............................................................................................. 参考文献和作者信息 .............................................................................................................................................考文献 .................................................................................................................................................者信息 ................................................................................................................................................. 术语定义 ................................................................................................................................................................... 风险分析 ...................................................................................................................................................................础 ..........................................................................................................................................................统风险分析的系统定义 ...................................................................................................................险识别 .................................................................................................................................................统风险分析的可能性评估 ..............................................................................................................统风险分析的后果分析 ...................................................................................................................现风险结果的途径 ........................................................................................................................... 定性方法(运行装置) .............................................................................................................................述 ..........................................................................................................................................................定性方法(设备) .................................................................................................................... 总结 ...................................................................................................................................................... 定量 述 ...........................................................................................................................................................述 ..........................................................................................................................................................果综述 .................................................................................................................................................能性综述 .............................................................................................................................................险计算 ................................................................................................................................................. 后果分析 ...................................................................................................................................................................述 ..........................................................................................................................................................表性流体及其特性的确定 ..............................................................................................................组孔尺寸的选择 ................................................................................................................................泄放流体总量的估计 .......................................................................................................................放率估计 .............................................................................................................................................放类型的确定 ....................................................................................................................................体最后相态的确定 ...........................................................................................................................漏后响应的评估 ................................................................................................................................放后果的确定 ....................................................................................................................................济风险评估 ........................................................................................................................................ 可能性分析 ..............................................................................................................................................................能性分析过程综述 ...........................................................................................................................类失效频率 ........................................................................................................................................备修正系数 ........................................................................................................................................理系统评估系数 ................................................................................................................................ 降低风险检验程序的开发 ..................................................................................................................................述 ........................................................................................................................................................验程序的编制 ..................................................................................................................................过检验降低风险 ..............................................................................................................................验计划的方法 ..................................................................................................................................0工厂数据库结构 ......................................................................................................................................................... 117 析所需信息 ...............................................................................................................................据表的组成单元 ........................................................................................................................ 117 荐的 据表用数据源 .............................................................................................................量计算程序 ......................................................................................................................................1技术模块 ......................................................................................................................................................................术模块介绍 ......................................................................................................................................术模块的格式 ..................................................................................................................................10 前言 景 美国石油学会( 目于 1993 年 5 月由一工业资助团体发起以便开展基于风险的检验实用方法。该资助团体由 织和管理,并包括以下成员: 及 基本资源文件( 确申明对其中提出的方法有限制,并列出了这些限制的一部分。 定“为了准确地描述设施中的风险 …一个更加严格的分析是必要的,例如说明了传统的风险分析 …” 根据 助团体项目的提案 —其中的方法是“针对检验和工程作业人员的” 。 专门打算“成为对定量风险评估( 术的一个综合性参考” 。 对于失效率估计,提案承诺通过“修正系数”来“修改同类设备部件失效率的方法” 。此外,提案规定,对于该活动, “承包商可能通过利用 油设备委员会成员的资源为该任务寻求包含专业化的专家知识” 。 这在该项目中通过在承包商协助下指导修正系数的开展的资助成员的工作组形成得到达到。 对于后果计算、安全分析、经济损失和环境影响都包括进去了。关于安全评估,提案注意到南中现有的算法是“综合性的,并最适合以计算机化的形式使用” 。提出了“为便于使用,安全后果限用于以下方面的评估:液体燃烧池、点火的高速气体和液体泄漏物、蒸汽云的爆炸物和有毒影响物” 。 目和后续项目的结果已经成为估计失效率和压力边界失效后果的简化方法研制成果。 这些方法针对在 面的非专业人士。已经开发出后续计算机程序以进一步方便 法的应用。 行概述 于风险的检验( 利用风险作为区分检验程序的优先秩序并对其进行管理的基础的一种方法。在一个运行装置中,风险中一个大的百分比集中在一个相对小的百分比的设备部件上。 许检验和维护资源的轮换从而对高风险部件提供高度的覆盖率并对较低风险的设备提供合适的检验措施。序的一个潜在好处是改善或至少维持相同风险等级的同时增加工艺设施的运行次数和运行时间。 基于风险的检验程序的目的汇总如下: a. 在一工厂内筛选运行装置以识别高风险区域。 b. 根据某一一致方法估计炼油厂或化工厂中每一设备部件的运行有关的风险值。 c. 根据度量的风险区分设备优先秩序。 d. 设计一个合适的检验程序。 e. 系统地管理设备失效的风险。 法定义运行设备的风险为两个单独术语的组合:失效后果和失效可能性。 基本资源文件包括一个定性分析,它允许运行装置快速得到优先秩序划分以变进一步进行风险分析。定性分析的结果使装置在 5风险矩阵中定位,将其从低到高进行风险评级。 能性分析基于按设备类型划分的失效频率的同类数据库,失效频率通过反映从“同类”到被研究的设备部件的可辨识差异的两个因素进行修改。设备修正系数反映每一部件的特定运行工况,而管理修正系数基于影响设备的机械完整性的设施的管理实践的评估。 管理系统评估工具基于 南并作为基本资源文件中审查问题的工作手册包括进去。 可能性分析包括一系列评估特定失效机理对失效可能性影响的技术模块。技术模块起着四个作用: a. 筛选运行以识别起作用的破坏机理。 2b. 确立环境中的损伤率。 c. 量化检验程序的有效性。 d. 计算应用于同类失效频率的修正系数。 险物质的泄漏后果通过以下方法计算: a. 根据形成的情形估计泄漏率。 b. 预测结果。 c. 应用效果模型估计后果。 基于风险的检验方法中涉及可燃、有毒、环境和业务中断影响。提供定量 作手册以通过可能性和后果分析的计算指导用户方法。 可能性和后果组合来形成对每一设备部件风险的估计。然后可根据风险计算对部件进行评级,但可能性、后果和风险全部单独表述,以辨别出对风险的主要贡献者。 指南用来开发和修改检验程序,以便管理在风险计算和优先秩序划分步骤中已经识别的风险。为划分检验有效性和估计检验计划、识别在一台设备中的真实破坏状态的可能性提出了一个简单方法。提出了备选检验计划的作用和编制检验程序的方法。 提供了实际工厂设备的工作实例来演示方法论。基于风险的检验研究在全体委员会的资助下已经在壳牌公司的工厂实施。该研究将起着该团体的先导程序。 将来的工作可能包括工业失效数据库、支持 软件的开发和推广程序以适合其它工业倡议,包括基于可靠性的维护( 。 31 范围 述 本文件论及风险用作区分检验程序优先秩序并对其管理的基础。在检验程序中,待检设备部件根据其风险进行评级。在几乎每一情形中,一旦风险被识别,就会有降低风险的替代机会。另一方面,几乎所有的主要商业损失都是某一失效的结果,以致了解或管理风险。 了解本基本资源文件中说明的 基于风险的检验 方法论是重要的,它只是代表风险用作检验准则的许多可能方法之一。 至于所有形式的风险评估, 根据评估目的和要求的细节程度, 许多方法都是有效的。 法为通过对检验频率、细节程度和 型作出有见识的决策来管理风险提供了基础。在大多数工厂,总装置风险中一个大的百分比集中在一个相对小的百分比的设备部件上。这些潜在的高风险部件也许可能通过一个修订的检验计划要求引起更大的注意。 增加检验的成本有时可能通过在识别为具有较低风险的区域中减少过分的检验来抵消掉。只要 序到位,检验将继续按现有工作文件中规定进行,但优先性和频率将由 程指导。 序的目的如下: f. 提供定义并度量风险的能力,从而为管理某一工艺计划的许多重要单元创造有力工具。 g. 允许对安全、环境和业务中断风险进行审查的综合性成本合理的管理。 h. 通过更好地利用检验资源系统地降低失效的相似形。 i. 识别可能被用于降低装置修改的重大后果区域(减缓风险) 。 合管理工具 本基础资源文件中提出的 序向综合风险管理程序迈出了第一步。过去,风险评估集中在现场与安全相关的议题。目前,对由以下方面产生的风险进行评估的需要的意识提高了: a. 对雇员的现场风险; b. 对社区的场外风险; c. 业务中断风险; d. 对环境破坏的风险。 法允许对这些风险类型进行任意组合。这些风险分解成与工厂检验的时间、地点和方法有关的决定。 灵活可通融的,并且可应用于若干等级。本文件中, 用于主压力边界内的设备。但是,它可推广到系统层次并包括诸如仪器仪表、控制系统、配电和关键公用设施等附加设备。分析的推广程度可提高检验的投资回收率。 法还可通过与最近的工业倡议和政府法规, 如 P 750—工艺危险管理、 工艺安全管理 ( 9 美国环境保护局提案 —化学事故泄漏预防风险管理程序等结合而变得使成本合理。 优化方法 当与单个设备部件相关的风险被确定并且降低风险中不同检验方法的相对有效性被量化时, 就可为计划和实施基于风险的检验研制优化工具提供足够信息。 图 1出了随检验的程度和频率增加风险降低的模拟曲线。凡没有检验的地方,就可能存在一个较高水平的风险。通过在检验活动中首次投资,风险大大下降。达到附加检验活动开始显示反射减弱的一个点,并最终可能产生很小的附加风险降低。 并不是所有的检验程序在检测在用退化和降低风险中都同样起作用,但是,通常可提供各种检验方 4法来检测任意给定的破坏机理,并且每一方法将具有不同的成本和有效性。图 1的上部曲线代表一个典型的检验程序。实现了风险降低,但并不是在最佳效率下。迄今为止还没有成本合理的方法来确定检验方法和频率的组合,它们以图 1的下部曲线代表。 确定方法和频率的最佳组合提供了一个方法。可能分析每一可用的检验方法及其在降低所估计的失效频率中的相对有效性。给定该信息和每一方法的成本,则可编制一个最佳程序。对优化其它领域的检验深度可提供类似的程序。 开展这类方法的关键是对与每一项设备有关的风险的量化, 然后为该项设备确定大部分合适检验方法的能力。 通过检验识别问题区后所采取的纠正和预防措施来降低以后的失效频率,增加检验来降低风险。检验不改变后果,而后果是风险的其它组成单元。后果通过变更设计或其它纠正措施加以改变。但是,法可识别由系统变更或减缓方法来降低可能的失效事件的后果。 如图 1示,风险不能仅通过检验深度降低到零。密闭容器损失的不可检验因素包括但不限于以下因素: a. 人为误差; b. 自然灾害; c. 外部事件(如:碰撞或物体掉下) ; d. 附近装置的继发性效应; e. 故意行为(如:人为破坏) ; f. 检验方法的基础性限制; g. 设计误差; h. 以前未知的失效机理。 这些因素中的许多因素都受到设施现场的工艺安全管理( 统的影响。如 所述, 检测活动的程度 图 1用 风险管理 据库改进 如果对工艺具体的失效数据可用的话,则可提高风险研究的精确性和实用性。炼油工业所做的开发验计划风险 传统检验计划风险 风 险 不可检测出的风险 5这种数据库的初期工作包括以下方面: a. 一个在北海作业的近海勘探和产油公司联合体已经支持近海可靠性数据库( ,一个设备数据库十年以上。 b. 英国作业者勘探和产油论坛在 1993 年始创了一个烃泄漏和点火数据库,目的是创建一个用于近海风险评估的高质量泄漏和点火数据库源。 c. 美国化学工程师学会化工工艺安全中心已经发起了一个先导性项目, 目的是评估现有的数据和数据采集系统,以支持以 范型的工业范围设备可靠性数据库。 d. 材料性能委员会已经提出了一个对因轻液态烃的自动制冷而导致低温脆性失效潜在因素的具体问题的失效历史量化的程序。 e. 美国石油学会关于基于风险的检验的该项目的以后阶段正在考虑之中,打算建立支持该 有高质量数据的设备失效数据库。 f. 用作对工艺具体的失效数据的起点的其它文献包括: z T. A. o., 1986. z 1992. z , D. C., 1982. z D. J. 1987. z H. o., 1977. 当对工艺具体的失效数据可从工业团体或公司内部获得时,基于风险的检验应结合这些数据。 其它用途 表 1出了密闭容器损失风险与可能对失效发生作用的各种范畴的联系方式。密闭容器损失仅发生在压力边界被打破的时候。但是,如图所示,任一设备类型或人为因素的失效都可能起着压力边界失效的先行者。动力故障或仪器故障可能导致工艺破坏。如果工艺操作者不采取恰当的措施,则可能达到导致压力壳的破坏或失效的条件。因此得出应在所有这些领域协调破坏预防的努力。 表 1闭容器损失的基本元素 范围 先行因素 密闭容器损失 压力边界 × × 机械设备 × 电气设备 × 仪表和控制 × 安全系统 × 人为因素 × 本综合方法将在制炼工业内需要一个重要的范例转移。首先,优先权应基于风险,而不是基于今天促成许多检验决定的失效可能性。第二,组织机构方法将需要重新检查。当前的做法通常根据设
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