几种安全评价方法的介绍
郑 军 王清朝
摘 要：本文讨论了安全评价的目的、内容和评价程序；并结合石油化工企业的风险特点，介绍了几种适合石油化工企业的定性安全评价方法和定量安全评价方法。
关键词：安全评价；危险；风险控制
1 前言
石化工业是我国国民经济重要的基础工业之一，由于该行业的工艺特点，其生产过程涉及相当多的易燃、易爆物质，且生产条件多为高温、高压环境，非常容易发生重大事故。而且随着石油化工企业的生产系统大型化和复杂化程度的提高，对安全评价的要求也不断精细化。石化工业过程存在许多潜在的危险事故，如不及时做好安全评价及分析、事前预测，就会承受巨大的生命财产损失。因此，工业装置或设备的安全评价也成了企业安全管理领域的重要基础内容。人们对安全评价尤为关注，也先后提出了许多安全评价方法。
2 安全评价的定义和目的
安全评价，也称危险评价或风险评价，是对系统发生事故的危险性进行定性或定量分析，评价系统发生危险的可能性及其严重程度，以寻求最低的事故率、最少的损失和最优的安全效益。安全评价是安全管理和决策科学化的基础，是依靠现代科学技术预防事故的具体体现，其目的是控制危险、预防事故、科学管理。具体目的有以下三个方面: ⑴安全评价的基本出发点和目的，是从设计上实现系统的本质安全化。系统的安全性首先取决于安全设计，安全评价作为安全设计的主要依据，将找出生产过程中固有或潜在的危险、有害因素，并提出消除危险、有害因素的最佳技术、措施和方案，在设计中实现这些措施，即使危险、有害因素依然存在或出现误操作和设备故障时，也不会产生危险或危害后果，从而可实现系统的本质安全化。
⑵运用安全系统工程方法，对系统的潜在危险，进行定性、定量分析，评价其发生危险的可能性及产生的后果，从而为安全控制过程中实现系统化、标准化和科学化提供依据和条件。
⑶为安全生产综合管理部门督察和管理提供依据。安全评价的分析、评价结论和对
策措施可为安全生产综合管理部门对系统有关的安全决策提供依据。
3 安全评价的内容和程序
安全评价主要是对系统内的危险源进行辨识、分析判断，采取相应的安全对策和对系统的安全性操作做出结论。安全评价的具体程序一般为：
⑴评价前的准备。要明确评价对象和分析的范围，了解工艺技术概况，确定分析的方法，收集有关资料和事故案例，准备必要的替代方案以及制定评价的实施计划。
⑵系统内危险的辨识和分析。确定系统内的危险，本身就是一个预测的过程，通过一定的手段，运用安全系统工程的方法，分析和判断危险，包括固有的和潜在的危险，以及可能出现的新危险和在一定条件下转化生成的危险。
⑶危险的定性或定量化。对已识别的危险，定性化是对危险的类型进行一个预测和评估。定量化通过数学方法对危险进行定量化的处理，确定其危险程度的等级或发生概率，为评价提供数学依据。
⑷制定安全对策。为了消除危险，应采取相应的安全技术和安全管理措施，包括对设备或工艺局部的改进和修正而采取的补救措施，制定相应的规程和操作指南等。
⑸综合评价。在上述量化的基础上，充分考虑各种危险因素的影响，综合进行评价，用简单明确的结论表示评价的结果，并据此与有关标准比较，判断其相应的安全等级。
4 定性安全评价方法介绍
定性评价方法主要是根据经验和判断能力对生产系统的工艺、设备、环境、人员、管理等方面的状况进行定性的评价。属于这类评价的方法的有事故树方法、安全检查表、预先危险性分析、故障类型和影响分析以及危险可操作性研究等方法。这类方法的特点是简单、便于操作，评价过程及结果直观，目前在国内外企业安全管理工作中被广泛使用。但是这类方法含有相当高的经验成分，带有一定的局限性，对系统危险性的描述缺乏深度，不同类型评价对象的评价结果没有可比性。
4.1事故树方法分析
事故树分析(Fault Tree Analysis，缩写FTA) 又称故障树分析，是一种演绎的系统安全分析方法。该方法是从要分析的特定事故或故障开始，层层分析其发生原因，一直分析到不能再分解为止。然后将特定的事故和各层原因（危险因素）之间用逻辑门符号连接起来，得到形象、简洁地表达其逻辑关系（因果关系）的逻辑树图形，即事故树。通过对事故树简化、计算达到分析、评价的目的。
事故树分析的基本步骤：
⑴确定分析对象系统和要分析的各对象事件(顶上事件) ；
⑵确定系统事故发生概率、事故损失的安全目标值；
⑶调查原因事件；
⑷编制事故树；
⑸定性分析；
⑹按事故树结构进行简化，求出最小割集，确定各基本事件的结构重要度；
⑺结论。
当事故发生概率超过预定目标值时，从最小割集着手研究事故发生概率的所有可能方案，利用最小径集找出消除事故的最佳方案。通过重要度（重要度系数）分析确定采取对策、措施的重点和先后顺序，从而得出评价的结论。
4.2安全检查表法(SCL)
安全检查表（Safety Check List，缩写SCL ）是系统安全工程的一种最基础、最简便、在石油化工系统和评价机构中广泛应用的系统危险性评价方法。安全检查表不仅用于查找系统中各种潜在的事故隐患，还对各检查项目给予量化，用于进行系统安全评价。简单的安全检查表（见表1）。
表1 安全检查表
项目
检查内容 类别 检查记录 结论
安全检查表是由一些对工艺过程、机械设备和作业情况熟悉并富有安全技术、安全管理经验的人员事先对分析对象进行详尽分析和充分讨论，列出检查单元和部位、检查项目、检查要求、各项赋分标准、评定系统安全等级等内容的表格。
4.3 预先危险性分析法
预先危险性分析（Preliminary Hazard Analysis，简称PHA ）是在进行某项工程活动（包括设计、施工、生产、维修等）之前，对系统存在的各种危险因素的类别、分布，出现条件和事故可能造成的后果进行宏观、概略分析的系统安全分析方法。其目的是发现早期系统潜在的危险因素，确定系统的危险性等级，提出相应的防范措施，防止这些危险因素发展成为事故，避免考虑不周所造成的损失。
分析步骤如下：
⑴熟悉对象系统；
⑵分析危险、有害因素和触发事件；
⑶推测可能导致的事故类型和危险或危害程度；
⑷确定危险、有害因素后果的危险等级；
⑸按危险、有害因素导致的事故、危害的危险程度，将危险、有害因素划分为四个危险等级（见表2），常用的预先危险性分析表（见表3）。
表2 危险、有害因素分级表
级别
1级
2级
3级
4级 安全的、可以忽略 临界的，处于事故边缘状态，暂时不能造成人员伤亡和财产损失，应予排除或采取控制措施 危险的，会造成人员伤亡和系统破坏，要立即采取措施 破坏性的，会造成灾难性事故，必须立即排除
危险程度
表3 预先危险性分析表
事故 阶段
危害发生的阶
事故名称 段，如生产、试
验、运输、维修、
运行 触发事件 引发事故的危险事件 起因 影响 对人员及设备的影响 1~4 危险等级 对策 消除、减少或控制危害的措施 产生危害 原因
⑹制定相应安全措施。
5 定量安全评价方法介绍
定量分析方法主要有美国道（DOW ）化学公司的火灾、爆炸指数法，英国帝国化学公司蒙德工厂的ICI 蒙德评价法，日本的六阶段危险评价法和我国化工厂危险程度等级方法等，均为指数评价方法。指数的采用使得系统结构复杂、用概率难以表述其危险性单元的评价有了一个可行的方法。这类方法操作简单，是目前应用较多的评价方法之
一。指数的采用，避免了事故概率及其后果难以确定的困难，评价指数值同时含有事故频率和事故后果两个方面的因素。这类评价方法的缺点是评价模型对系统安全保障体系的功能重视不够，特别是危险物质和安全保障体系间的相互作用关系未予考虑。各因素之间均以乘积或相加的方式处理，忽视了各个因素之间重要性的差别。评价自开始起就用指标值给出，使得评价后期对系统的安全改进工作较困难。在目前的各类指数评价模型中，指标值的确定只和指标的设置与否有关，而与指标因素的客观状态无关，致使危险物质的种类、含量、空间布置相似，而实际安全水平相差较远的系统，其评价结果相近，导致这类方法的灵活性和敏感性较差。指数评价法目前在石油、化工等领域应用较多。常用的指数评价方法有以下几种：
5.1 道（DOW ）化学火灾、爆炸指数法
道化学火灾爆炸指数法是依据以往的事故统计资料、物质的潜在能量和现行的安全措施情况，利用系统工艺过程中的物质、设备、物量等数据，通过逐步推算的公式，对系统工艺装置及所含物料的实际潜在火灾、爆炸危险、反应性危险进行评价的方法。它是利用单元物质系数、工艺条件，通过一系列计算，确定单元火灾爆炸危险程度，并与安全指标比较、判定事故损失能否被
接受的评价方法。主要评价生产、贮
存、处理易燃易爆、化学活泼性物质
的化工过程和其他有关工艺过程。该
方法根据单元物质系数MF 、工艺条
件（一般工艺危险系数F 1和特殊工艺
危险系数F 2），通过一系列系数计算
（单元火灾爆炸指数F&EI、影响区
域、破坏系数DF ）确定单元火灾爆
炸危险程度（最大可能财产损失及采
取安全措施后的最大可能财产损失
MPPD 、最大可能损失日MPDO 和停
产损失）并与安全指标比较、判定事
故损失能否被接受的评价方法，其评
价程序如图1。
5.2 日本六阶段法
日本劳动省颁布的化工企业六阶段安全评价法，是一种对工程项目的安全性进行定性评价和定量评价的综合评价方法；是一种考虑较为周到的评价方法，除化工厂外，还可以用于其它有关行业。其评价的具体步骤如下：
⑴资料准备（第一阶段）
收集建厂条件（如地质图、风向图及周围关系），总平面布置图，装置布置图，建（构）筑物平面图，仪表室和配电室平面、断面、立面图、原材料、中间体、产品等物理化学性质及对人体的影响，工艺流程图，反应及加工处理过程，设备明细和设备图，制造工程概要、配管、仪表系统图、安全设备的种类、性能及设置地点，操作要点，人员编制和配置图，安全教育训练计划，其他有关资料和有关标准。
⑵定性评价（第二阶段）
应用安全检查表对建厂条件、工厂内部布置、建筑、工艺和工艺设备进行检查， 发现问题改进设计。
⑶定量评价（第三阶段）
首先将装置分为几个单元。对各单元的物质、容量、温度、压力和操作等五项进行评定，每一项又分为A 、B 、C 、D 四个阶段，分别对应分值10点、5点、2点、0点，对单元的各项按方法规定的表格赋分，最后按照这些分值点数之和，来评定该单元的危险程度等级。
⎧危险度R ⎫⎪⎪⎧物质E ⎫⎧容量F ⎫⎧温度G ⎫⎧压力H ⎫⎧操作I ⎫⎪16点以上⎪⎬+⎨⎬+⎨⎬+⎨⎬=⎨⎬ ⎨⎬+⎨0~100~100~100~10⎭⎩⎭⎩⎭⎪11～15点⎪⎭⎩⎩0~10⎭⎩
⎪1~10点⎪⎩⎭
16点以上为1级，属高度危险；
11~15点为2级，需同周围情况用其他设备联系起来进行评价；
1~10点为3级，属低度危险。
物质：物质本身固有的点火性、可燃性和爆炸性的程度；
容量：处理的物料量；
温度：运行温度和点火温度的关系；
压力：运行压力（超高压、高压、中压、低压）；
操作：运行条件引起爆炸或异常反应的可能性。
⑷安全措施（第四阶段）
确定危险程度等级之后，按方法推荐的各评价等级应采取的措施表和要求，采取相应技术、设备和组织管理等方面的对策措施。
⑸用过去的事故情况进行再评价（第五阶段）
根据设计内容参照过去同样设备和装置的事故情况进行再评价，如果应改进的地方，再参照第四阶段要求进一步采取措施。
⑹用事故树和事件树进行评价（第六阶段）
5.3 RBI 方法
RBI （Risk Based Inspection）技术是近年来国际上新兴的一门技术，是目前在多个行业广泛应用的设备安全评价方法。其基本思路是采用系统论的原理和方法，对系统中
固有的或潜在的危险及其程度进行定量分析和评估，找出薄弱环节，优化检验的效率和频率，降低停机、日常检验及维修的费用，维持原有的安全裕度，提出安全技术建议及对策。我国从上世纪90年代末开始研究，目前已经在上百套炼油化工装置试用。
RBI 技术是风险管理中的一项组成部分，风险管理是研究风险发生和风险控制技术的一门综合性的管理科学。它包括危险源辨识、风险分析、风险评价、风险控制与管理等内容。基于风险检测管理技术成为当今石油、化工设备管理的技术发展趋势。其目的是采用有效的检验来提高设备的可靠度，降低发生事故的可能性，同时采用切实的措施，以控制一旦事故发生时所产生的后果与危害。对可接受风险，不采取任何风险减缓措施；对不可接受风险，采取风险减缓措施降低风险。检验是管理设备失效风险和确保设备完整性的主要方式之一，其它方式则取决于具体的环境。如果失效后果不可接受，可采用如紧急隔离、紧急泄压、紧急泄料、更改工艺、减少危险物质总量或者安装喷淋设备、隔断阀以及建立应急响应措施等方法降低风险。如果失效概率不可接受，可采取设备更换和维修、缺陷的合乎使用性评价、设备改造和设备重新设计来降低风险。还有些不确定风险的设备，则通过建立工艺状态监控措施来控制设备的风险。这些都要在RBI 的检验计划中明确出来。将RBI 技术应用于生产装置不仅可以在保证安全的基础上，降低装置的风险和成本，还可以通过
分析API581标准，检验其风
险分布的“二八”规律。
RBI 分析的主要步骤见
图2（RBI 工作程序图）。其
主要步骤为：
⑴确定RBI 的应用范围
RBI 通常有以下三种应
用范围：工厂或车间、成套装
置、单台设备。在实践中可根
据应用的目的和成本确定
RBI 的应用范围。
⑵确定RBI 方法
RBI 的方法可以归纳为
定性RBI 、半定量RBI 和定量RBI
。通常，对工厂或车间采用定性方法，对成套装置采
用定性或半定量方法，对单台设备可采用上述三种方法。在实践中根据RBI 的应用范围和能够收集到的资料的详细程度进行选择。
⑶收集资料
RBI 必须对大量资料进行收集、整理和分析，其所需要的资料主要包括设计和竣工资料、工艺资料、检验资料、维护和更换资料、质量体系资料等等。
⑷进行RBI 评估
定性RBI 评估主要通过问答的方式确定影响事故可能性和事故后果的各个因素的得分，再分别换算为事故可能性级别和事故后果级别，并用风险矩阵表示风险。
半定量RBI 评估采用问答、选择、估算和计算等多种方式确定事故可能性级别和事故后果级别，也用风险矩阵表示风险。
定量RBI 评估是一个复杂的过程，其主要步骤包括：
①确定通用事故频率。根据设备类型，从通用事故频率数据库中确定所预计的破坏规模的通用事故频率。
②确定设备修正因子。根据设备的实际情况，确定技术模型子因子、环境子因子、机械子因子和工艺子因子，并按照下式确定设备修正因子：
设备修正因子＝技术模型子因子＋环境子因子＋机械子因子＋工艺子因子
其中，技术模型子因子是最重要的修正因子，涉及设备的潜在破坏模式，其值往往比其它三个子因子之和还高1～2个数量级。其计算过程涉及很多因素，十分复杂。
③确定管理修正因子
根据设备所在车间或工厂的实际情况，确定领导和监督、工艺安全资料、工艺危险性分析、变更管理、操作程序、安全作业手册、培训、机械完整性、开车前的安全检查、紧急情况处理、事故调查、管理系统评估等方面的得分，并将上述得分之和换算为管理修正因子。
④确定实际事故频率。
实际事故频率＝通用事故频率×设备修正因子×管理修正因子
⑤确定事故后果。在定量RBI 评估中，考虑燃烧爆炸、中毒、环境清理和停产损失四方面的后果。各种事故后果都取决于很多因素，其计算十分复杂。在定量RBI 评估中，按照一些假设，对事故后果的计算进行了简化。
⑥确定风险
风险=∑Pi (C 1i +C 2i +C 3i +C 4i )
i =14
式中，Pi 表示第i 种破坏规模的事故频率；
C1i 表示对应第i 种破坏规模的燃烧爆炸后果；
C2i 表示对应第i 种破坏规模的中毒后果；
C3i 表示对应第i 种破坏规模的环境清理后果；
C4i 表示对应第i 种破坏规模的停产损失。
定量RBI 是最科学合理的管道风险评估分析技术，也是RBI 的发展趋势，但由于其所需的信息数据特别巨大，并涉及大量的先期技术研究工作，所以不可能在短期内实现。半定量RBI 因其所需原始数据较少、评价成本较低，精度足以满足工程实践的需要，因此许多国家，包括发达国家都大力发展半定量RBI 。
⑦提出检验计划和维修更换计划的建议。检验计划的要点包括检验周期和检验方法。建议检验周期时，需要考虑政府法规的要求、成套装置的风险和工厂整体的大修计划。建议检验方法和维修更换计划时，需要考虑其有效性、可行性和经济性。
⑧RBI 再评估。RBI 是一个不断循环，周而复始的过程。当成套装置及其环境状况发生变化或获得新的资料时应该再次进行RBI 评估。
作者简介：
郑 军，男，运输车间副主任，华东理工大学安全工程硕士。