本质安全技术标准在石油企业中的实施与应用研究

冯帝文

中海油东方石化有限责任公司（海南东方572600）

本质安全技术标准在石油企业中的实施与应用研究

冯帝文

中海油东方石化有限责任公司（海南东方572600）

阐述了石油企业如何在自己原有的HSE体系基础上把“本质安全”要素融入其中，进行一次HSE管理的本安技术升级，整合质量、健康、安全与环境四位一体管理体系即QHSE管理体系的基本思路；诠释了可靠性本安技术的理论基础及应用研究；探讨了本安技术未来发展趋势及如何采取必要的对策强制企业特别是危险化学品企业推行本安技术与管理，以全面助推其质量、环境与安全生产形势的持续稳定好转。

本质安全；技术标准；QHSE管理；可靠性

近年来，关于本质安全技术（以下简称本安技术）的多项国家标准（如GB 3836.4—2010《爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》[1]、GB 3836.18—2010《爆炸性环境第18部分：本质安全系统》[2]和GB 3836.19—2010《爆炸性环境第19部分：现场总线本质安全概念》（FISCO）[3]等）相继发布。随着安全标准化的推进，还有多项关于本安技术的国家标准和行业标准将陆续制修订颁发，最终形成比较完整的本安技术系列标准。

1 实施本安技术标准的重要性和必要性

本质安全的提出源于20世纪50年代世界宇航的发展，载人航天人命关天，必须万无一失。当时便提出了如何实现技术系统及其构件的质量零缺陷概念，强调设计阶段采用本安技术，进行机械预定功能设计，确保其预定功能满足自身的安全要求，即使设备出现故障也由于其先行设计的自身应急保护从而避免或不会发生意外伤害事故。

国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)以及国际电信联盟（ITU）早已着手对本安技术标准的研究。如对IEC 60079-11：2011《易爆环境第11部分：实质安全性的“i”型防护电气设备》就曾不断进行修订完善，继IEC 60079-11：1999和 IEC 60079-11：2006的两个版本的制修定后，不久又在原来的基础上推出新的新版IEC 60079-11：2011。

近年来，我国在引入国外先进的本安技术标准的同时，相继出台了关于开展安全标准化的一系列文件和标准，如继AQ 3013—2008《危险化学品从业单位安全标准化通用规范》[4]、AQ/T 9006—2010《企业安全生产标准化基本规范》[5]等标准发布后，2011年又专门出台了《国务院安委会关于深入开展企业安全生产标准化建设的指导意见》等若干文件。由此，一场深入持久的企业安标化达标考评工作在全国相关领域展开。

企业安全标准化达标考评工作的启动，极大地推动了本安技术标准的实施，创建本质安全型企业，已成众多企业的明智选择。如长庆气田通过整合质量、健康、安全与环境管理体系，科学有效地推进气田本质安全。

本安技术系列标准追求的终极目标是“质量零缺陷、人员零伤亡、环境零污染、安全零事故”。该系列标准既是我国发布的关于安全生产技术方面的一套强制性标准，又是指导建立与完善企业QHSE管理体系的规范性文件。

石油企业应以实施GB 3836.4—2010等本安技术标准为抓手，结合GB/T 28001—2011《职业健康安全管理体系要求》[6]等要求，通过科学、系统的制度设计和人机料法环的和谐运作，整合质量（Quality）、健康（Health）、安全（Safety）与环境（Environment）管理体系，使组织实施质量、健康、安全与环境管理的办法、程序和资源等要素有机融合、相互促进而形成质量安全为核心的QHSE动态管理体系[10]，在过去提出的HSE体系基础上进行一次本质安全的技术管理升级。

2 本安技术标准的基本特征及其内容

现行发布的若干项关于安全评审文件如GB 3836.18—2010和GB 3836.19—2010等多项国家标准，无不贯穿了在设计方面的本质安全“最优化”原则，该原则主要体现在项目设计时基于本质安全技术方面的以下特征：①系统零部件的机械应力在允许值内，必要时采用“安全系数法”来设计或评定需要满足一定可靠度的机械零件的本质安全要求；②设备的可靠性和操作性充分体现安全人机学的原理，全面考虑人的生理和心理因素，先行预测由于操作者情绪或精神状态的波动而可能错误使用机械的状况；③控制系统充分考虑本安型电气仪表设备，采用自动化故障显示装置，能避免机械的意外启动或非正常停止而发生的可能性危险；④可靠的失效安全保护，当人员误操作时机械不动作或能自动报警提醒或当机械设备在发生故障时能自动停止运行，从而终止其危险。

按照本安特征要求设计的装备、装置及其控制系统，奠定了安全保证的前置基础，再加上严格的制造、安装和工艺过程控制，就能使安全生产的过程危险性降低到可接受水平，即使在人员误操作或系统发生异常波动的情况下也能有按本安设计要求在源头上采用的应急控制措施避免发生安全事故。正是基于这一认识，有人提出“产品安全责任追究”的理念，强调生产过程中发生的设备事故或及由此而造成的人身伤害，主要责任应由其设计者和建造者承担，而不是使用它们的操作者。

现行版GB 3836.4—2010和原版GB 3836.4—2000相比，除了大量的编辑性修改外，在技术要求上也做了以下修定：

1）增加了以下技术要求：①ic保护等级（n型中nL）；②大电流火花实验装置的结构要求；③I类电路允许的短路电流和允许电容值（见本标准表A.1临界点燃数据表）；④使用电阻限制电容放电的技术要求；⑤变压器的电压实验。

2）修定了“印制电路板印制线的温度组别”表，该表对“印制线最小宽度（mm）”及其“温度组别对应的最大允许电流/A”作了具体规定。

3）增加了以下两个附录：①附录E（资料性附录）：瞬态能量实验；②附录F（规范性附录）：装配好的印制电路板间距隔离及元件隔离。

4）引入与规定了以下方法：①处理具有大电流低电压电池点燃能量的方法；②测量密封电池盒最大压力的方法；③故障情况下IC中可能产生电压提升的处理方法；④SMD可靠连接的方法；⑤电感和电容组合电路的火花点燃能量的处理方法；⑥由串联电阻保护电容的电容量有效值降低的评定方法。

5）现行版版第5.7条取消了原版5.4条中“简单设备不需要持有证明书”的规定，要求安全标志审核中应视产品实际情况按标准要求进行审查，参数合规，并且“当简单设备作为一个部件用在含有其他电路的设备时，应根据本部分的要求对整体进行评定”。

3 可靠性本安技术的理论基础及应用

“可靠性”既是始终贯穿本安技术系列标准的一个重要概念，又是本安技术标准的核心内容。如GB 3836.4—2010第3章“术语和定义”的可靠性(见3.11)中对可靠元件、可靠组件(见3.11.1)、可靠连接(见3.11.2)、可靠隔离或可靠绝缘(见3.11.3)等均进行了明确的界定；并在本标准的第8章中专门对“影响本质安全性能的可靠元件、可靠组件和可靠连接”提出了具体的若干技术要求。

过去，提到“可靠性”概念的时候，往往侧重于管理方面。而本安技术标准强调的“可靠性”要求，无疑是从设备、工艺、环境等多方面综合性因素来明确与定义的，因而更注重技术方面的要求。难怪有人提出可靠安全系数(Certain Safety Factor)的量化研究，即用“安全系数法”来设计或评定需满足一定可靠度的机械零件或设备是否达标。

实际上，世界卓越的质量管理学家朱兰在他主编的《质量控制手册》[7]中就用了大量的篇幅论证了可靠性活动在推动“新的技术方面”的作用。正因如此，国外许多工业发达的国家十分注重可靠性技术的研究，很多企业特别是一些从事国防和航天工业的公司都设立有“可靠性”技术部门，进行可靠性技术与管理的推进。我国已早在20世纪50年代初，一些专家学者就着手对产品可靠性和本安技术问题的研究，并把它贯穿于规划、设计、试制和生产使用的全过程，所以，在GB 3836.4—2010中，“可靠性”已成为贯穿标准的重要术语。

因此，贯彻实施本安技术标准“可靠性”要求及其用应用研究势在必行，对其在石油化工生产中的研究与应用提出以下建议：

1）按照本安技术标准的“可靠性”要求，结合现场实际需要编制一些防范风险的图示文件，并力求将其中的主要条款或重要图表摘录上墙或做成安全警示标牌立于生产或施工作业现场。如为避免人体进入危险区域而发生伤害，宜在工程施工现场设置如图1所示的安全标牌并确立相应的警戒区域。

图1 施工作业现场安全警戒区域警示标牌参考样图

2）作为进行危险源控制基本方法的本质安全设计技术，固然其作用不可低估，但也不能指望它像灵丹妙药一样能消除所有危险源。实际上，由于某些不可预知事件的影响，系统中的残余危险（residual risk）往往高于本安设计系统可接受危险（acceptable risk）水平。为此，应坚持在生产过程中严格按GB/T 20000.4—2003《标准化工作指南第4部分：标准中涉及安全的内容》[8]中5.3的要求，通过风险评定和降低风险的循环过程（图2）来发挥可靠性本质安全管控在生产中的作用。

图2 风险评定和降低风险的循环过程图

3）凡涉及可靠性本安技术要求的高风险作业，首先应区分是爆炸性作业环境还是非爆炸性作业环境，严格遵照相应标准和设计要求所规定的安全事项，同时应注意电气设备所适用的大气条件、大气压力和标准氧含量等要求。注意：GB 3836.1—2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》[9]规定的标准大气条件是：①温度为-20～+60℃；②大气压力为80～110kPa；③空气中标准氧含量（体积比）为21%。

对超出该范围的大气条件下使用的电气设备需作特殊考虑，并可要求附加评定和试验。

通常情况下，凡涉及可靠性本安技术要求的电气作业，包括在施工作业、设备检维修或生产过程中，需在电源上架设的临时电源线的用电作业或生产装置上的临时供电设施作业等，除时间不超过一个工作日的电气专业人员校验电气设备需使用的临时用电外，其余作业均应一律实行许可证制度，即只有办理了《可靠性电气作业许可证》，电工作业人员才能进行相应工作。许可证的编制可结合不同企业、不同作业的实际情况及相关内容设计。

4）坚持从传统的安全管理向以本质安全管理为核心的可靠性管理转变，在生产中大力推行和应用现代化管理方法。如用矩阵图、关联图、相关图、因果图等TQM倡导的新老7种数理统计工具[10]对安全生产情况进行可靠性方面的数理统计分析，以便针对不同情况及时调整安全工作的主攻方向；用人机工程和生物节律对人类自身因素进行分析预测并事前控制，以便减少和杜绝人为因素的差错而造成意外；用模糊数学、线性规划、状态监测等工具和原理来对安全工作进行定量描述，全面实现本质安全的系统优化管理。

石油化工企业可在实施本安技术标准关于安全可靠性控制要求中，应用矩阵图法来确立作业区域的三维系统安全可靠性控制点（图3），以便随时跟踪其影响因素，有的放矢地进行事故预测，预防各种安全事故的发生。

4 推行本质安全技术的深层思考

图3 危险化学品企业生产车间作业区域可靠安全分析Y型矩阵参考样图

本质安全技术涉及产品责任预防（product liability prevention,PLP）、系统安全责任追究和安全评价[11]等一系列重大的管理和技术问题。推行本质安全技术应扎扎实实地抓好以下基础工作：

第一，要采取必要的法规手段强制生产企业特别是对石油化工生产中的危化品企业推行本安技术与管理。

建议石油工业安全生产监督主管部门（或由中国石油化工集团公司牵头）应尽快出台一系列关于实施本质安全技术管理的办法、规定、细则和以危险源辨识、控制和评价为基础的、体现本质安全“性能化（Performance based）”技术特征的规范、标准，并把这些规范、标准及相关文件作为对石油化工生产中的危化品企业进行以生产装置、机械设备和工艺过程等生产条件安全评价的主要内容之一。如《关于开展企业本质安全管理的指导意见》、《本质安全技术设计规范》、《机械类本质安全设计通用要求》等。这些规范或标准的实施，可以通过考评体系的形式先行在石油化工生产中的危化品企业进行试点，成功后全面推广运用，并争取上升为我国行业标准或国家标准。当然，也可将其内容充实到现有的石油企业安标化达标考核体系中（如将现有安标化考核的A级要素由10项增加为11项，即增加本质安全的专项考评要素）同步进行，以便在助推石油企业安标化考核的同时，最终实现石油工业全面本质安全标准化管理的工作目标。

第二，要通过资金、人力、技术和物力的综合投入用于本安技术的研发，在政策上鼓励企业自主创新或联合大专院校、科研单位组织本安技术攻关，根据需求研发具有本安性能的新技术和新产品，并逐步推向市场，满足企业特别是对一些危险程度高、发生事故概率大的石油企业进行安全生产的装备要求。以便尽快改善我国目前石油工业安全生产技术条件缺陷的一些被动局面。

反思我国石油企业过去生产中发生的事故，不少问题都是装备上的技术隐患造成的，有些事故根本谈不上操作者责任，却让其蒙受损失甚至有的付出生命的代价。为扭转这种被动局面，应把本质安全的技术研究和产品开发提到重要的议事。

第三，进一步强化我国多年来坚持推行的建设项目职业卫生、安全、环保、消防防护设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用的“三同时”管理举措。其中，就本质安全设计而言，应特别注意以下4个方面的问题：①首先应从生产环境、工艺路线、技术装备、物料介质等方面进行危害辨识与风险评定,查找系统中可能出现的危险源，进行本质安全初审。②对初审中已明确的涉及本质安全问题的危险源，要有针对性地确立或体现消除、控制危险源的设计技术方案，并在此基础上进行施工图设计审查，明确提出本质安全符合性审查意见，对不满足要求者严禁施工。

第四，就本安技术标准的形成和发展来看，现行发布的本安类技术标准也和其他标准一样也有一个不断修订和完善的过程。如GB 3836.4—2010标准，现行版是修改采用（MOD）IEC 60079-11：2006标准，但由于后来IEC 60079-11：2011（IEC 60079-11：2011易爆环境第11部分：本质安全“i”型防护设备）标准的发布，GB 3836.4—2010版可能还要在适当的时候进行相应的编辑性修改和技术性调整。

对照国际电工委员会IEC 60079-11：2006和IEC 60079-11：2011两个版本标准的内容，二者并无过多的实质性内容变化，何况我国目前使用的GB 3836.4—2010标准原来在制修订时其部分条款规定已严于IEC 60079-11：2006标准的要求。如该标准与IEC 60079-11：2006相比，增加了“本安导线和非本安导线应尽量分开布置”；除需接地保护的外，“I类电气设备的本质安全电路一般不允许利用地线作为回路”等规定。所以，继续实施GB 3836.4—2010标准是完全必要的；即便再有新版GB 3836.4标准发布，也不能把现行版标准的大部分内容推倒重来，因为其中的诸多条款已被多年的实践证明是必须执行、不能随意修改的。

如以后根据IEC 60079-11：2011的规定而修订现行的GB 3836.4—2010标准的话，石油行业应争取必要的话语权，如提出在编排格式应遵照GB/T 1.1—2009第9章的规定，修订的总体思路应进一步体现本安设计理念和“性能化（Performance based）”特征与技术要求，具体内容建议关注以下方面：

1）修改采用（MOD）IEC 60079-11：2011中关于现场总线本质安全原理（FISCO）和可燃性粉尘环境的主要技术要求。

2）由于现行版的GB 3836.4—2010标准“未考虑GB 3836.1—2010中Ⅲ类设备”的分类、分组，为体现标准的完整性，建议再版后的标准补充这项规定。

3）针对易燃易爆环境下使用的相关设备，对本安设备的配套设施（如充电设备及仪表附件等）提出明确的技术要求。

4）参照IEC 60079-11：2011中附录H的规则，增加半导体点火试验的方法与要求。

5）参照IEC 60079-11：2011中新增的10.11光隔离器试验（Optical isolators tests）的规定，增加光隔离器试验方法。

6）非等效采用IEC 60079-11：2011中关于安全设备的配套设施、供电电路和仪表联锁控制等方面的技术条款。

7）充分考虑人的生理和心理因素而可能发生的失误，注意对涉及机械设计方面的以下本质安全要求：①当人员误操作时机械不动作；②当人员误操作机械动作时能自动报警提醒；③当机械设备在运行中安全保护失效时能自动停止运行，以避免事故的发生。

[1]全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC 9).爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备：GB 3836.4—2010[S].北京：中国标准出版社,2011.

[2]全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC 9).爆炸性环境第18部分：本质安全系统：GB 3836.18—2010[S].北京：中国标准出版社,2011.

[3]全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC 9).爆炸性环境第19部分：现场总线本质安全概念(FISCO)：GB 3836.19—2010[S].北京：中国标准出版社,2011.

[4]全国安全生产标准化技术委员会化学品安全分技术委员会.危险化学品从业单位安全标准化通用规范：AQ 3013—2008[S].北京：煤炭工业出版社,2009.

[5]全国安全生产标准化技术委员会.企业安全生产标准化基本规范：AQ/T 9006—2010[S].北京：煤炭工业出版社,2009.

[6]中国标准化研究院.职业健康安全管理体系要求：GB/T 28001—2011[S].北京：中国标准出版社,2012.

[7]朱兰.质量控制手册[M].2版.上海：上海科学技术文献出版社,1979.

[8]全国标准化原理与方法标准化技术委员会.标准化工作指南第4部分：标准中涉及安全的内容：GB/T 20000.4—2003[S].北京：中国标准出版社,2004.

[9]全国防爆电气设备标准化技术委员会(SAC/TC 9).爆炸性环境第1部分：设备通用要求：GB 3836.1—2010[S].北京：中国标准出版社,2011.

[10]中国质量管理协会教育培训部.质量管理学第一分册质量管理原理与理论[M].2版.北京：机械工业出版社,1992.

[11]陈宝智,吴敏.本质安全的理念与实践[J].中国安全生产科学技术,2008,4(3)：79-83.

It is expounded for the oil enterprises how to integrate"essential safety"elements into the original HSE system,to finish the upgrade of HSE security technology management,so as to obtain a management system of integrating quality,health,safety and environment,that is QHSE management system.The theoretical basis and application research of reliability essential safety technology are explained,and the development trend of the intrinsic security technology in the future and how to take the necessary measures to compel enterprises,especially dangerous chemical enterprises,implementing the intrinsic safety technology and management to boost the sustained and stable improvement of their quality,environment and safety situation are discussed.

intrinsic safety;technical standard;QHSE management;reliability

路萍

2017-01-24

冯帝文（1988-），男，工程师，现主要从事化学工程与工艺研究工作。