中國(guó)石化風(fēng)險(xiǎn)矩陣根據(jù)傷害后果事件發(fā)生頻率的大小，將可能性分為8個(gè)級(jí)別。頻率量化可采用定性與定量的方法，定性方法多基于經(jīng)驗(yàn)，采用專家判斷法進(jìn)行確定。當(dāng)后果非常嚴(yán)重或發(fā)生頻率較高時(shí)，需要對(duì)事故后果的發(fā)生頻率進(jìn)行量化，采用半定量、定量技術(shù)確定事故的發(fā)生頻率。頻率量化方法可采用保護(hù)層分析、故障樹、事件樹、可靠性框圖、馬爾可夫模型等。對(duì)一般的生產(chǎn)裝置和設(shè)施，可采用保護(hù)層頻率量化方法（簡(jiǎn)稱HALOPA方法）對(duì)頻率進(jìn)行量化。

1 HALOPA方法模型

保護(hù)層頻率量化方法（HALOPA）為一種半定量方法，基本原理為HAZOP模型、保護(hù)層洋蔥模型和事件樹模型。

上圖中具體的原因?yàn)橐l(fā)過(guò)程發(fā)生偏差的直接原因，也稱為初始事件或觸發(fā)事件（Initiating event）。 當(dāng)過(guò)程發(fā)生偏差后，該偏差進(jìn)一步發(fā)展，按時(shí)間先后順序挑戰(zhàn)各種保護(hù)層，當(dāng)偏差穿過(guò)各保護(hù)層的漏洞并遇到合適的條件（如點(diǎn)火、外部阻塞環(huán)境、低溫等）時(shí)，安全事故就會(huì)發(fā)生。該模型假設(shè)每一個(gè)保護(hù)層相互之間獨(dú)立，在面臨挑戰(zhàn)時(shí)都存在失效的可能。每經(jīng)過(guò)一個(gè)保護(hù)層，事故發(fā)生頻率因保護(hù)層的風(fēng)險(xiǎn)降低作用而降低。在整個(gè)事故鏈中事故后果是考慮所有保護(hù)措施均失效下的最壞后果。當(dāng)某一個(gè)保護(hù)措施不存在失效的可能，則假設(shè)的事故場(chǎng)景不會(huì)發(fā)生。

當(dāng)初始事件（觸發(fā)原因）發(fā)生頻率不超過(guò)1次/年或小于第一道保護(hù)層測(cè)試頻率兩倍時(shí)，采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

以上公式：fI為初始事件I的發(fā)生頻率，次/年；Penable為使能條件（Enabling conditions）的概率值；PFDIj第j個(gè)獨(dú)立保護(hù)層的在需求時(shí)的失效概率值（獨(dú)立保護(hù)層是針對(duì)初始事件引發(fā)的事件鏈）。Pcondition為導(dǎo)致事故最終后果的各種條件概率值。

當(dāng)初始事件的頻率超過(guò)1次/年或超過(guò)第一道保護(hù)層測(cè)試頻率兩倍時(shí)，應(yīng)采用第一道保護(hù)層失效作為導(dǎo)致事故發(fā)生的原因事件，采用下列公式進(jìn)行計(jì)算：

上式中，fIPL_first為第一道保護(hù)層的失效率，次/年；

2 初始事件頻率

初始事件是指導(dǎo)致過(guò)程發(fā)生偏差（偏差為廣義的偏差，指偏離了正常的條件，如液位高、壓力高、泄漏等）的具體原因。初始事件通?？煞譃橐韵聨最悾?/p>

控制系統(tǒng)故障：如基本過(guò)程控制回路故障，包括傳感器、邏輯控制器和執(zhí)行器故障等；

設(shè)備故障：機(jī)械故障（如泵密封失效、泵或壓縮機(jī)停機(jī)）、腐蝕/侵蝕/磨蝕、機(jī)械碰撞或振動(dòng)、閥門故障等；

安全設(shè)施故障：處于高要求模式的安全設(shè)施故障；

公用工程故障：停儀表風(fēng)、停氣、停電等；

人員誤操作：操作失誤、關(guān)鍵響應(yīng)錯(cuò)誤、作業(yè)程序錯(cuò)誤、其他行為失誤等；

外部事件：自然災(zāi)害（地震、海嘯、龍卷風(fēng)、颶風(fēng)、洪水、泥石流、滑坡和雷擊等）、空難、臨近工廠的重大事故、破壞或恐怖活動(dòng)、鄰近區(qū)域火災(zāi)或爆炸和其他外部世界；

泄漏事件。

控制系統(tǒng)、設(shè)備和安全設(shè)施故障率通常服從浴盆曲線，其發(fā)生頻率主要指工藝設(shè)備或元件的危險(xiǎn)故障發(fā)生率，在工程上它通常上反映一批樣本（設(shè)備）在單位時(shí)間內(nèi)的失效數(shù)，即失效率，次/年。

對(duì)于工作在相似環(huán)境的同一類設(shè)備/元件樣本，其失效率計(jì)算采用下式進(jìn)行計(jì)算：

失效率λ(t)=失效數(shù)/（樣本總的運(yùn)行時(shí)間）

對(duì)于每一種設(shè)備具有多個(gè)樣本，每一個(gè)樣本具有不同的失效次數(shù)、設(shè)備數(shù)、運(yùn)行時(shí)間或運(yùn)行環(huán)境。則需要采取多樣本計(jì)算方法計(jì)算平均失效率。

初始事件頻率通?？蓙?lái)自行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（通用數(shù)據(jù)），并結(jié)合企業(yè)自身的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)對(duì)普通的工業(yè)失效率數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，如下式：

初始事件頻率=通用頻率×修正因子

選擇的失效率數(shù)據(jù)應(yīng)具有行業(yè)代表性或能代表操作條件；選擇的失效率數(shù)據(jù)必須符合其內(nèi)在的假設(shè)條件。這些通常包括設(shè)計(jì)規(guī)范、操作條件，基本測(cè)試和檢查頻率、員工和維護(hù)培訓(xùn)程序以及設(shè)備設(shè)計(jì)質(zhì)量等。因此，確保過(guò)程中使用的失效率數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)內(nèi)在的基本假設(shè)相一致非常重要。

中國(guó)石化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估管理平臺(tái)（PHAMS）對(duì)國(guó)內(nèi)外的可靠性數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行收集整理，建立了一套標(biāo)準(zhǔn)的初始事件頻率數(shù)據(jù)和泄漏頻率計(jì)算模型。下表給出了部分原因頻率數(shù)據(jù)。

3 使能條件

使能條件是指能夠?qū)е率鹿蕡?chǎng)景發(fā)生的必要條件；使能條件既不是一種失效事件，也不是一種保護(hù)層。它是由不直接導(dǎo)致事故場(chǎng)景的操作或條件構(gòu)成，但是對(duì)于事故場(chǎng)景的繼續(xù)發(fā)展，這些事件或條件必須存在或活動(dòng)。使能條件使用概率值進(jìn)行表達(dá)。使能條件概率與初始事件頻率的乘積表示了導(dǎo)致不期望后果的異常條件每年發(fā)生的次數(shù)。注意：大部分HALOPA場(chǎng)景不考慮使能條件。

3.1 時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)使能條件

時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)是指事故場(chǎng)景只在一個(gè)特定的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，在該時(shí)間段內(nèi)具有導(dǎo)致異常條件發(fā)展為事故的必要條件。常見的時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)使能事件是異常低的環(huán)境溫度，在該環(huán)境溫度下，如果設(shè)計(jì)的防凍措施失效，那么工藝管線或公用工程管線或儀表管線將凍凝。使能事件也可能包括其他的季節(jié)性風(fēng)險(xiǎn)，如影響冷卻能力的異常高溫或?qū)е蚂o電聚居的低濕度條件等。下表給出了涉及時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)分析場(chǎng)景。

另一種時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)使能條件是間歇過(guò)程中的時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)，如一個(gè)批處理化學(xué)品反應(yīng)可能發(fā)生反應(yīng)失控，但是反應(yīng)失控只能發(fā)生在批處理反應(yīng)的第一個(gè)階段（此時(shí)大部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生），并且只有在冷卻中斷的情況下才能發(fā)生。如果冷卻中斷發(fā)生在其他階段，將不會(huì)導(dǎo)致失控反應(yīng)發(fā)生。這時(shí)，反應(yīng)所處第一階段的時(shí)間比例將作為冷卻水中斷導(dǎo)致反應(yīng)失控的使能條件。

時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)不作為使能條件的情況:

1）連續(xù)操作，危險(xiǎn)在整個(gè)時(shí)間上保持不變；

2）操作頻率少且操作時(shí)間非常短，但是具有高后果的操作或活動(dòng)。在這種情況下如果使用時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)使能條件可能形成一個(gè)結(jié)論：事故場(chǎng)景的平均風(fēng)險(xiǎn)滿足工廠的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)；然而該危險(xiǎn)對(duì)人造成的峰值風(fēng)險(xiǎn)可能異常的高。例如：儲(chǔ)罐在開車或停車時(shí)，沒(méi)有氮?dú)獯祾撸瑢?dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)易燃液體蒸汽空間的氣體處于燃燒范圍。即使儲(chǔ)罐內(nèi)氣體濃度處于燃燒范圍內(nèi)的時(shí)間非常短（如，1小時(shí)/年），但是在冷啟動(dòng)或停車時(shí)人員可能在附近，在那個(gè)時(shí)間上人員的峰值風(fēng)險(xiǎn)將非常高；

3）在執(zhí)行逐步操作程序時(shí)，涉及到的人員操作失誤。在這種場(chǎng)景中，初始事件頻率通常為進(jìn)行該項(xiàng)操作的頻率與人員在完成該步驟時(shí)的失效概率的乘積。因?yàn)樯婕暗绞Ц怕?，這不滿足使能條件的定義，即使能條件不是一種失效。

4）在事故場(chǎng)景中，如果時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用到后果類型及嚴(yán)重性上，而不是初始事件發(fā)生的可能性，此時(shí)，概率因子應(yīng)作為條件修正因子。

3.2 生產(chǎn)模式使能條件

生產(chǎn)模式使能條件與時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)使能條件相似。生產(chǎn)模式使能條件與工藝過(guò)程的原料（化學(xué)品、濃度、速率、量）、催化劑、最終產(chǎn)品、操作條件和過(guò)程狀態(tài)（如循環(huán)或非循環(huán)操作模式）等過(guò)程參數(shù)相關(guān)。這些參數(shù)的變化將導(dǎo)致在不同的生產(chǎn)模式時(shí)產(chǎn)生不一樣的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)運(yùn)用使能條件可表述這種不一致的風(fēng)險(xiǎn)，下表給出了生產(chǎn)模式使能條件的范例。

3.3使能條件運(yùn)用規(guī)則

使能條件運(yùn)用規(guī)則如下表所示。

4 獨(dú)立保護(hù)層的PFD

保護(hù)措施要作為獨(dú)立保護(hù)層（IPL），應(yīng)滿足以下基本要求：

a）獨(dú)立性：

應(yīng)獨(dú)立于初始事件的發(fā)生及其后果；

應(yīng)獨(dú)立于同一事故場(chǎng)景中的其它對(duì)立保護(hù)層。

b）有效性：

應(yīng)能檢測(cè)到響應(yīng)的條件；

在有效的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)能及時(shí)響應(yīng)；

在可用的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)有足夠的能力采取所要求的行動(dòng)；

應(yīng)滿足所選擇的PFD的要求。

c）安全性。應(yīng)使用管理控制或技術(shù)手段減少非故意的或未授權(quán)的變動(dòng)。

d）變更管理。設(shè)備、操作程序、原料、過(guò)程條件等任何改動(dòng)應(yīng)執(zhí)行變更管理程序，以滿足變更后獨(dú)立保護(hù)層的要求。

e）可審查性。應(yīng)有可用的信息、文檔和程序可查，以說(shuō)明保護(hù)層的設(shè)計(jì)、檢查、維護(hù)、測(cè)試和運(yùn)行活動(dòng)能夠使保護(hù)層達(dá)到獨(dú)立保護(hù)層的要求。

石油化工過(guò)程中典型的保護(hù)層包括：

基本過(guò)程控制系統(tǒng)

安全報(bào)警與人員響應(yīng)

安全儀表系統(tǒng)的SIF

超壓物理保護(hù)

泄漏火災(zāi)爆炸減緩措施

其它獨(dú)立保護(hù)層

保護(hù)層的PFD來(lái)源：

各類數(shù)據(jù)庫(kù)

PHAMS平臺(tái)

故障樹計(jì)算

PHAMS數(shù)據(jù)基本要求：

獨(dú)立保護(hù)等安全保護(hù)措施等要符合現(xiàn)行的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)

要有合適的檢測(cè)、測(cè)試和維護(hù)程序

發(fā)現(xiàn)或診斷出失效后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)

應(yīng)有嚴(yán)格的變更管理程序。

下表給出了部分獨(dú)立保護(hù)層的PFD取值及其要求。

5 條件概率

條件概率包括：

出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體環(huán)境的概率

點(diǎn)火概率

爆炸概率

人員暴露概率

人員受傷或致死概率

設(shè)備損壞或其他財(cái)產(chǎn)損失的概率

條件概率也是一種風(fēng)險(xiǎn)消減因子，在風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中以概率值表征了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的消減作用。條件概率反映了工廠在事故發(fā)展鏈條中處于某一特殊點(diǎn)或特殊時(shí)間內(nèi)的時(shí)間比例。條件概率與工廠的管理和維護(hù)水平密切相關(guān)。如電氣設(shè)備的維護(hù)不當(dāng)將增加可燃?xì)怏w延遲點(diǎn)火的概率。因此在使用條件概率時(shí)要確保條件概率是一個(gè)真實(shí)的值，并在全部時(shí)間內(nèi)有效。

在使用條件概率時(shí)，應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：

1）獨(dú)立于后果嚴(yán)重性估計(jì)。

條件概率是一種概率值，它應(yīng)與風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中的其它因素?zé)o關(guān)，即保持獨(dú)立性。如以下范例。

案例：某工廠在工藝裝置廠房外設(shè)置了粉塵收集器。粉塵收集器靠近承包商停車場(chǎng)和大門之間的一條步行道。如果發(fā)生粉塵爆炸，則將導(dǎo)致收集器密封罩和連接管網(wǎng)破壞，將導(dǎo)致廠房?jī)?nèi)的員工受傷，更嚴(yán)重的后果可能導(dǎo)致步行道的行人致死。步行道大約每天有45min（0.75h））時(shí)間內(nèi)有行人。

正確的修正因子： 對(duì)于嚴(yán)重的人員致死后果，人員必須在爆炸時(shí)出現(xiàn)在步行道上。因此人員出現(xiàn)的概率為0.75/24=0.03。

錯(cuò)誤的修正因子：使用了0.03修正因子，同時(shí)在考慮后果時(shí)考慮輕微的人員受傷。這將重復(fù)考慮了大部分時(shí)間內(nèi)行人不會(huì)受到影響的因素。

2）獨(dú)立于事故場(chǎng)景中的其它因子。

通常，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)設(shè)備失效時(shí)，操作人員可能去現(xiàn)場(chǎng)處理問(wèn)題。因此如果可檢測(cè)的設(shè)備失效為初始事件時(shí)，通?？杉僭O(shè)人員暴露的概率為100%（除非設(shè)備失效立即發(fā)生事故）。一小事件如小泄漏和小火災(zāi)都可能增加人員出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的概率。

5.1出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體環(huán)境的概率

危險(xiǎn)氣體環(huán)境是指人員可能暴露在毒性、缺氧、富氧的環(huán)境或形成一個(gè)爆炸性氣體或爆炸性粉塵環(huán)境。

案例：某物料泄漏后形成液池，只有當(dāng)環(huán)境溫度高于其閃點(diǎn)時(shí)才能在液池表面形成可燃蒸氣，從而遇到點(diǎn)火源才能發(fā)生池火災(zāi)。環(huán)境溫度溫度高于閃點(diǎn)的時(shí)間比例可作為出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體環(huán)境的概率來(lái)修正該事故場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)。注：時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)用于后果時(shí)是一種條件概率，當(dāng)作為降低初始事件頻率時(shí)是一種使能條件。

5.2 點(diǎn)火和爆炸概率

5.2.1 工藝設(shè)備內(nèi)部點(diǎn)火概率

當(dāng)評(píng)估工藝設(shè)備內(nèi)部點(diǎn)火概率時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：

歷史經(jīng)驗(yàn)

工藝設(shè)備內(nèi)的爆炸分區(qū)

內(nèi)部設(shè)備或元件因不正確安裝導(dǎo)致的失效概率

物料產(chǎn)生靜電的可能性

靜電的聚集或不良的接地等

正常或異常條件下出現(xiàn)的火花

氣相線連接到其它點(diǎn)火源

吸收熱（如活性炭床層）

內(nèi)外部溫度

低自然點(diǎn)的物料

低點(diǎn)火能的物料

自氧化的物料

內(nèi)部正?；虍惓５幕瘜W(xué)反應(yīng)

熱工作業(yè)，包括臨近的設(shè)備

動(dòng)設(shè)備

絕熱壓縮

以下情況不考慮內(nèi)部點(diǎn)火概率：

設(shè)備內(nèi)部正常為爆炸性氣體，只要出現(xiàn)足夠能量的點(diǎn)火源則會(huì)發(fā)生內(nèi)部爆燃。此時(shí)點(diǎn)火源的出現(xiàn)（如接地系統(tǒng)失效）應(yīng)作為一個(gè)初始事件。

當(dāng)爆炸性氣體和點(diǎn)火源都是短時(shí)異常事件時(shí)，需要考慮兩種低概率事件同時(shí)出現(xiàn)的可能性。

初始事件發(fā)生就能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)點(diǎn)火源時(shí)，則點(diǎn)火概率假設(shè)為100%。

5.2.1 工藝設(shè)備外點(diǎn)火概率

工藝設(shè)備外點(diǎn)火概率的計(jì)算主要考慮立即點(diǎn)火（靜電、自燃點(diǎn)火）和外部點(diǎn)火源引發(fā)的延遲點(diǎn)火。PHAMS平臺(tái)中點(diǎn)火概率計(jì)算模型從簡(jiǎn)單到復(fù)雜包括三個(gè)層級(jí)，其中：

1）Level 1 適用于一般的危險(xiǎn)分析、保護(hù)層分析等；

2）Level 2 適用于HALOPA、快速定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等；

3）Level 3 適用于全定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（QRA）、成本效益分析等。

點(diǎn)火概率計(jì)算方法采用了事件樹原理進(jìn)行最終結(jié)果的計(jì)算。

最終的爆炸概率=（1-立即點(diǎn)火概率）×延遲點(diǎn)火概率×爆炸概率。

最終的火災(zāi)概率=立即點(diǎn)火概率+（1-立即點(diǎn)火概率）×延遲點(diǎn)火概率×（1-爆炸概率）。

詳細(xì)的計(jì)算模型和計(jì)算程序見中國(guó)石化安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估平臺(tái)（PHAMS）中點(diǎn)火概率計(jì)算工具。

5.3 人員暴露概率

人員暴露概率是指泄漏火災(zāi)爆炸等事故發(fā)生時(shí)，人員出現(xiàn)在影響區(qū)域內(nèi)的時(shí)間比例。在使用人員暴露概率時(shí)需要考慮以下關(guān)鍵因素：

人員暴露概率應(yīng)解釋所有出現(xiàn)在影響區(qū)域內(nèi)的人員，包括常規(guī)操作者、臨時(shí)人員或開停車、維護(hù)等短時(shí)大量人員。如果事故影響區(qū)域足夠大，需要考慮臨近單元的人員。

人員暴露概率必須獨(dú)立于評(píng)估的事故場(chǎng)景。如果該事故場(chǎng)景中涉及到關(guān)鍵報(bào)警與人員響應(yīng)，則可能導(dǎo)致部分操作者去現(xiàn)場(chǎng)檢查情況（這取決于事故演變的過(guò)程）。此時(shí)則不應(yīng)考慮人員暴露概率。

當(dāng)初始事件是現(xiàn)場(chǎng)人員誤操作導(dǎo)致時(shí)，人員將出現(xiàn)在事故現(xiàn)場(chǎng)，則不考慮人員暴露概率或取值為1。

當(dāng)在事故嚴(yán)重性考慮人員暴露概率時(shí)，則不應(yīng)在風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中再考慮人員暴露因子。

當(dāng)把人員限制進(jìn)入的措施作為獨(dú)立保護(hù)層時(shí)，應(yīng)確保不再重復(fù)使用人員暴露因子。

在確定人員暴露概率時(shí)通常需要考慮事故影響區(qū)域，可能包括毒性氣體擴(kuò)散影響區(qū)域、火災(zāi)爆炸影響區(qū)域等。

人員暴露概率計(jì)算方法：

1.確定影響區(qū)域的范圍。

2.計(jì)算影響區(qū)域內(nèi)人員每周或每天總的（人.小時(shí)）

3.利用下表確定合適的人員暴露概率。

備注：

1）要考慮影響區(qū)域內(nèi)所有可能出現(xiàn)的人員，包括所有的操作者、維護(hù)者、承包商、保衛(wèi)、工程師等；

2）為保守評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，建議人員暴露概率不低于0.01.當(dāng)取0.01是需要進(jìn)行詳細(xì)的分析和文檔依據(jù)。