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随着化工行业的发展，安全评价越来越重要，危险与可操作性分析（Hazard and Operability Analysis，HAZOP）作为安全评价方法之一得到了广泛应用。HAZOP分析方法研究经历了由人工分析向智能化分析、定性分析向定量分析发展阶段，现行的智能化HAZOP定量分析方法存在偏差安全范围分析不够精确、无法量化分析偏差传递路径、危险后果评价模糊和量化分析安全保护措施研究不足等缺点。本文研究了一种智能化HAZOP定量分析方法，弥补现有智能化HAZOP定量分析方法的不足，主要工作和研究成果如下。
（1）首次提出了偏差“持续时间”的概念
1）将偏差定义为数值及其持续时间的组合，是具有一定持续时间的某一偏离了正常操作值的工艺参数。根据偏差导致系统发生危险所需的持续时间限值不同，提出并建立了偏差“层级”模型，将偏差划分为正常值Dn、安全阈值Ds、纠错偏差Dc、引发偏差Dt和不可逆偏差Di等5个层级。正常值Dn是正常工艺操作值；安全阈值Ds的持续时间限值无限大，虽然偏离了正常值，但不会引起系统危险；纠错偏差Dc在纠错时间ct时间内回归到sD层以内，系统将不会出现危险；引发偏差Dt需要一定的持续时间引起系统危险；不可逆偏差Di只要发生会立即引起系统危险。研究表明：根据持续时间限值研究HAZOP定量分析，进一步细化了偏差对过程系统的不同影响，扩展了偏差的安全范围。文献中研究得到的偏差安全范围仅包括偏差“层级”模型中的正常值和安全阈值；根据偏差持续时间限值研究得到的偏差安全范围包括偏差“层级”模型中的正常值、安全阈值和纠错偏差。
2）提出了“动态偏差的阶梯化求解”方法，研究动态偏差对系统的影响。该方法不需要对每一个动态偏差进行动态模拟，利用稳态偏差的动态模拟结果即可完成对动态偏差的量化分析，减轻了进行动态模拟的工作量。
3）利用MATLAB编制了偏差“层级”模型和动态偏差的阶梯化求解方法的智能化求解包。将偏差“层级”模型应用于某工业反应实例，所获得的HAZOP分析结果与文献值相比，冷却介质初温由265K到275.5K的偏差持续时间dt小于所对应的纠错时间ct（6568s-373s）时也不会发生危险，扩展了文献所分析的冷却介质初温的安全范围，使HAZOP分析结果更加精确。同时，tD作为系统危险预警值，能够精确提供偏差引起系统危险所需的时间。
（2）提出了量化偏差传递路径模型T-SDG模型
根据同一偏差导致不同的工艺参数达到危险值的持续时间由小到大的顺序排列的工艺参数及其所属设备构成了偏差传递路径。在SDG模型中加入偏差数值及其持续时间限值，并以偏差持续时间是否达到限值作为有向线段成立依据的模型称为T-SDG模型。研究了动态模拟建模法和定量方程建模法两种建立T-SDG模型的方法以及偏差间的叠加效应和抵消效应。偏差间的抵消效应可以作为一种安全保护措施加以利用。
以天然气凝液脱轻烃工艺为例，研究并建立了脱丙烷塔塔顶管道阀门开度、脱丙烷塔塔釜管道阀门开度、脱丙烷塔再沸器热功率、脱丙烷塔进料泵功率及进料总阀开度等五个工艺参数的T-SDG模型和“层级”模型。研究了此五个工艺参数两两间同时产生偏差时的传递特性，明确了工艺参数两两间的抵消曲线，可以作为偏差发生后采取的一种保护措施加以利用。
（3）提出了偏差危险等级并应用于风险矩阵
偏差危险等级由HAZOP量化分析法分析得到的偏差“层次”模型、偏差传递特性以及偏差传递路径三者共同确定，用以替代风险矩阵中的风险事件概率，与风险后果严重程度等级共同确定过程系统的风险等级。研究表明：应用偏差危险等级，提高了风险矩阵评价结果的客观性和精确性。偏差传递特性等级和偏差传递路径风险等级是随着偏差数量和传递路径数量的增加而增加的，则偏差危险等级和风险等级也随之增加，减少了风险结的存在。
传统的风险矩阵法对天然气凝液脱出轻质组分工艺的脱丙烷塔塔顶阀门开度的风险评价结果为：风险事件等级（L）为2级，风险等级（R）为3级。本论文评价结果为：纠错偏差的偏差危险等级（L）为3级，风险等级（R）为3级；引发偏差的偏差危险等级（L）为5级，风险等级（R）为4级；不可逆偏差的偏差危险等级（L）为6级，风险等级（R）为5级。
（4）研究了安全保护措施量化分析
在偏差传递路径关键点（偏差经过的工艺参数）设置安全保护措施，定量分析安全保护措施，确定应采取安全保护措施的程度，以明确的“量”取代模糊的概率，同时验证安全保护措施是否能满足安全生产的要求。
应用于天然气凝液脱轻烃工艺表明：将建议安全保护措施由模糊的“维护好ESD联锁系统、定期巡视检修”变为具体的量化的描述“1）在偏差产生的120s内将V-C3开度由65%恢复到90%；2）为脱丙烷塔再沸器添加溢流阀，在液位报警器报警时，将溢流阀开度设置为大于10%；3）在液位报警器报警时，V-C4开度保持在60%-65%之间”。
（1）首次提出了偏差“持续时间”的概念
1）将偏差定义为数值及其持续时间的组合，是具有一定持续时间的某一偏离了正常操作值的工艺参数。根据偏差导致系统发生危险所需的持续时间限值不同，提出并建立了偏差“层级”模型，将偏差划分为正常值Dn、安全阈值Ds、纠错偏差Dc、引发偏差Dt和不可逆偏差Di等5个层级。正常值Dn是正常工艺操作值；安全阈值Ds的持续时间限值无限大，虽然偏离了正常值，但不会引起系统危险；纠错偏差Dc在纠错时间ct时间内回归到sD层以内，系统将不会出现危险；引发偏差Dt需要一定的持续时间引起系统危险；不可逆偏差Di只要发生会立即引起系统危险。研究表明：根据持续时间限值研究HAZOP定量分析，进一步细化了偏差对过程系统的不同影响，扩展了偏差的安全范围。文献中研究得到的偏差安全范围仅包括偏差“层级”模型中的正常值和安全阈值；根据偏差持续时间限值研究得到的偏差安全范围包括偏差“层级”模型中的正常值、安全阈值和纠错偏差。
2）提出了“动态偏差的阶梯化求解”方法，研究动态偏差对系统的影响。该方法不需要对每一个动态偏差进行动态模拟，利用稳态偏差的动态模拟结果即可完成对动态偏差的量化分析，减轻了进行动态模拟的工作量。
3）利用MATLAB编制了偏差“层级”模型和动态偏差的阶梯化求解方法的智能化求解包。将偏差“层级”模型应用于某工业反应实例，所获得的HAZOP分析结果与文献值相比，冷却介质初温由265K到275.5K的偏差持续时间dt小于所对应的纠错时间ct（6568s-373s）时也不会发生危险，扩展了文献所分析的冷却介质初温的安全范围，使HAZOP分析结果更加精确。同时，tD作为系统危险预警值，能够精确提供偏差引起系统危险所需的时间。
（2）提出了量化偏差传递路径模型T-SDG模型
根据同一偏差导致不同的工艺参数达到危险值的持续时间由小到大的顺序排列的工艺参数及其所属设备构成了偏差传递路径。在SDG模型中加入偏差数值及其持续时间限值，并以偏差持续时间是否达到限值作为有向线段成立依据的模型称为T-SDG模型。研究了动态模拟建模法和定量方程建模法两种建立T-SDG模型的方法以及偏差间的叠加效应和抵消效应。偏差间的抵消效应可以作为一种安全保护措施加以利用。
以天然气凝液脱轻烃工艺为例，研究并建立了脱丙烷塔塔顶管道阀门开度、脱丙烷塔塔釜管道阀门开度、脱丙烷塔再沸器热功率、脱丙烷塔进料泵功率及进料总阀开度等五个工艺参数的T-SDG模型和“层级”模型。研究了此五个工艺参数两两间同时产生偏差时的传递特性，明确了工艺参数两两间的抵消曲线，可以作为偏差发生后采取的一种保护措施加以利用。
（3）提出了偏差危险等级并应用于风险矩阵
偏差危险等级由HAZOP量化分析法分析得到的偏差“层次”模型、偏差传递特性以及偏差传递路径三者共同确定，用以替代风险矩阵中的风险事件概率，与风险后果严重程度等级共同确定过程系统的风险等级。研究表明：应用偏差危险等级，提高了风险矩阵评价结果的客观性和精确性。偏差传递特性等级和偏差传递路径风险等级是随着偏差数量和传递路径数量的增加而增加的，则偏差危险等级和风险等级也随之增加，减少了风险结的存在。
传统的风险矩阵法对天然气凝液脱出轻质组分工艺的脱丙烷塔塔顶阀门开度的风险评价结果为：风险事件等级（L）为2级，风险等级（R）为3级。本论文评价结果为：纠错偏差的偏差危险等级（L）为3级，风险等级（R）为3级；引发偏差的偏差危险等级（L）为5级，风险等级（R）为4级；不可逆偏差的偏差危险等级（L）为6级，风险等级（R）为5级。
（4）研究了安全保护措施量化分析
在偏差传递路径关键点（偏差经过的工艺参数）设置安全保护措施，定量分析安全保护措施，确定应采取安全保护措施的程度，以明确的“量”取代模糊的概率，同时验证安全保护措施是否能满足安全生产的要求。
应用于天然气凝液脱轻烃工艺表明：将建议安全保护措施由模糊的“维护好ESD联锁系统、定期巡视检修”变为具体的量化的描述“1）在偏差产生的120s内将V-C3开度由65%恢复到90%；2）为脱丙烷塔再沸器添加溢流阀，在液位报警器报警时，将溢流阀开度设置为大于10%；3）在液位报警器报警时，V-C4开度保持在60%-65%之间”。