菲奥娜·麦克劳德和斯蒂芬·理查德森问:派珀·阿尔法怎么了?为什么会有如此灾难性的后果?今天还能学到什么教训呢??
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介绍


7月6日傍晚,1988,一连串的爆炸撕裂了北海的管道阿尔法平台。被火吞没,在接下来的几个小时里,大部分石油钻机顶部模块坍塌到海里。共有167人死亡,更多的人受伤和受伤。世界上最大的海上石油灾难影响了英国10%的石油生产,并导致估计20亿英镑(相当于今天的50亿美元)的财政损失。

派珀·阿尔法怎么了?为什么会有如此灾难性的后果?今天还能学到什么教训呢??

背景


派珀油田位于苏格兰阿伯丁东北120英里(195公里)处。发现于1973年1月,它是北海北部最早开发的深水水库之一。石油生产始于1976年12月,发现后不到四年,很少被打败的记录。石油通过海底管道出口,128英里(205公里)长,去奥克尼群岛弗洛塔岛上特意建造的炼油厂。

派珀·阿尔法被证明是卓有成效的,而且当操作员时,西方的,寻求提高利率的许可,允许的条件是,气体也应当出口,而不是被燃烧。

1978年12月,一座气体处理厂进行了改造,开始出口气体。在分子筛中除去水和硫化氢后,气体被压缩,然后通过膨胀冷却。作为液体(主要是丙烷)冷凝的气体的较重部分和其余的气体(主要是甲烷)继续出口。冷凝液被收集在一个连接到两个平行冷凝液泵(占空和备用)的大容器中,并注入油中以出口到弗洛塔。

事故


图1:风笛阿尔法的位置,联合平台和油气码头

7月6日晚上9点45分,1988,冷凝水泵B跳闸。不久之后,气体报警器被激活,第一级气体压缩机跳闸,观测到耀斑比平常大得多。晚上10点左右,一声爆炸穿过了风笛阿尔法。

目击者听到持续的高音尖叫声,接着是爆炸的闪光和呼啸声。

控制室里的人被踢倒在地。大多数人在住宿区下班;他们被从椅子上抬起来或从床上摔下来。

模块C(气体压缩机模块)中的初始爆炸导致模块B(油分离模块)中通向主油线的冷凝管线破裂。目击者报导说,当巨大的火球呼啸着进入夜空时,第二道闪光和爆炸声。

20分钟后,晚上10点20分左右,连接到鞑靼平台的高压气体管道,由德士古公司经营,以大约每秒3吨的初始速率破裂释放气体。

50分钟后,晚上10点50分左右,全操作煤气管道破裂,通过MCP-01从Frigg场释放流经Piper Alpha的气体到圣弗格斯。快艇,从备用船Sandhaven下水,被炸毁,杀死了三名船员中的两名和他们刚刚从海上救出的六名船员。

80分钟后,晚上11点20分左右,通往克莱莫尔的煤气管道,另一个由西方公司运营的平台,破裂。这时风笛阿尔法的结构被大火严重削弱,以至于顶部开始坍塌。主住宿模块,一幢四层楼的建筑物,至少有81人住在里面,滑入大海里面的人都死了。

到7月7日清晨,1988,四分之三的原始顶部,连同夹克的重要部分,被摧毁,并躺在140米以下的海床上。

油井和油气管道的火灾(全部破裂,一个接一个)产生了高度约200米、最高能耗率达100千兆瓦的火焰,英国能源消费总量的三倍。

大火花了三个多星期才扑灭。3月28日,风笛阿尔法的遗体被倾倒在海里,1989。那天晚上机上的226人中,仅61例存活。死者的,109人死于吸入烟雾,13溺水,包括烧伤在内的11例受伤。在四种情况下,死亡原因无法确定,30具尸体均未找到。

调查与分析


灾难发生一周后,卡伦勋爵受命对事故进行公开调查。它总共坐了180天。卡伦勋爵的报告参考文献1。(1)11月13日出版,1990。调查听取了大量证人的证词,包括大多数幸存者,还有几位专家。

确定这场灾难的原因不容易。没有留下什么实际证据,而Piper Alpha的管理团队中没有一位高级成员幸存下来。

提出了许多可能的原因。几乎没有人能得到绝对的折扣,但是许多是非常不可能的,要求连续发生几次不太可能发生的事件,而没有任何证据。

图2:PFD冷凝水泵和安全减压阀

调查得出的结论是,第一次爆炸最有可能的原因是30秒内通过模块C中的非安全盲法兰释放少达30kg的冷凝水(主要是丙烷),其中卸下了压力安全安全安全阀作为备用冷凝水泵维护的一部分。

调查结果


7月6日晚上,1988,冷凝水泵A是隔离的,用于维护其电机驱动联轴器。泵A的减压阀也已拆除,在单独的许可证和盲法兰几乎可以肯定地安装在其位置维修。法兰不是,然而,泄漏测试或压力测试。当B泵在下午9点45分左右出故障时,操作员试图重新启动它失败了。

操作人员应该已经知道A泵已经停止维修,但是因为维修还没有开始,A泵的问题并不特别严重,考虑重新启动它并不是没有道理的。

由于在Piper Alpha上组织工作许可证的方式,操作人员不会知道A泵的减压阀不见了。据信,操作人员已采取措施恢复A泵和已安装代替减压阀的盲法兰泄漏的冷凝水,但是没有完全收紧。

逃逸的冷凝水着火了。第一次爆炸后很快发生了油管破裂和火灾。随后,煤气管线的连续故障导致灾难迅速升级。

经验教训


从《风笛阿尔法》的悲剧事件中可以吸取许多教训;本文着重于七个关键领域:
1) 变更管理(设计问题);;
2) 个人安全高于过程安全(手动启动消防水泵保护潜水员);;
3) 允许工作和隔离维护(在维护完成前重新启动泵);;
4) 移交(船员之间信息传递不充分,轮班和纪律;;
5) 互联(没有钻井平台是孤岛…);
6) 紧急反应-撤离;;
7) 安全文化(自满——一切都好)。

变更管理(设计问题)


风笛阿尔法设计用于生产和出口石油。出口气体的要求——伴随冷凝液的分离——是事后考虑的,涉及广泛的修改。改造分几个阶段进行,从冷凝液分离开始,到生产出口优质气体结束。

新设施设在控制室旁边,在电力作用下,收音机房和住宿模块,这样当灾难来临时,它这样做对风笛阿尔法的其余部分造成了灾难性的影响。

图3:位置顶部模块“火花”显示了PSV-504失踪的位置,这可能导致最初的泄漏

控制室在第一次爆炸中严重受损(控制室操作员幸存下来,并向公众提供有价值的证据来调查在第一次爆炸之前的警报序列)。收音机房变得没用了;通信几乎立刻就中断了。

在许多改造项目中,需要非理想的设计解决方案。然而,在Piper Alpha的情况下,当平台被修改以处理具有额外爆炸风险的气体时,过程安全设计所依据的最坏情况(火灾)没有得到有效的重新考虑。

个人安全高于过程安全


尽管有广泛的固定消防系统对风笛阿尔法,没有一滴水从风笛阿尔法本身应用到任何火灾。光靠水是不能扑灭石油大火的(人们甚至不应该试图用天然气大火来扑灭),但它可能已经冷却了结构和管道,并阻止(或至少显著推迟)了作为Piper Alpha灾难主要升级因素的天然气管道破裂。在第一条煤气管道破裂之后,风笛阿尔法注定要失败。

那么为什么消防系统没有按计划启动呢??

多年来,在Piper Alpha上的实践是当潜水员在海中时将消防泵从自动切换到手动。由于潜水是正常操作的正常部分,实际上,这些泵大部分时间都是手动的。

很容易想象一个亲密的同事被管子吸进去的恐怖情景(就像几年前发生的那样,尽管潜水员幸存下来),并且优先考虑在极不可能的火灾中留下226人没有保护的危险。

风险评估有偏差。风笛阿尔法下方的吸水管用格栅保护,以防止潜水员被吸入,尽管当消防泵开始工作时,距离入口5米之内的任何人都可能被引向消防站,有严重受伤的危险。在其它钻机上,这是通过与潜水员的密切联系和临时超控来管理的,这种超控只在潜水员在离入口很近的距离内工作时使用,相对罕见的事件。

当风笛阿尔法号发生火灾时,激活消防系统的唯一方法是在本地启动泵。尽管进行了英勇的尝试,浓烟和火灾阻止任何人接近他们。

允许工作和隔离进行维护


值夜班的操作人员知道冷凝水注入泵A已经停用维修,而且维修还没有开始:维修和相关工作许可证已经暂停了一夜。

被吊销的工作许可证没有显示在控制室,而是在安全办公室。看来操作员没有意识到另一张被吊销的许可证。泵A的减压阀也已拆除。即使操作人员去了安全办公室检查,安全办公室的许可证是按行业而不是按地点提交的。

冷凝水喷射泵的减压阀位于泵上方一层。尽管减压阀尽可能靠近其保护的部件几乎总是最佳做法,下游的凝结水必须能够排到合适的容器中,因此,阀门放置在泵上方大约8米(15米)处。

图4:带有控制室的水平图,无线电室和气体压缩模块

为了恢复冷凝水注入泵A,需要采取两个单独的行动:恢复电力并打开气动吸入和排出阀。通过将空气供应重新连接到阀门,然后,泵A可以在本地控制面板上使用切换按钮打开它们。没有隔离阀的锁定,铲子或双块和放气,以防止系统重新增压,为维护隔离。

在Piper Alpha上工作的许可系统很大程度上依赖于非正式通信。

卡伦的调查询问了关于工作许可证制度的四个问题:
1) 程序是否足够??
2)程序是否得到遵守??
3) 有足够的培训吗??
4)程序被监控了吗??

所有四个问题的答案都是否定的。

切换


在“风笛阿尔法”上,部门之间的沟通,班次之间,船员之间是私人的,非正式的,适合这份工作的。尽管定制通信可以带来一些好处,最低标准没有制定或满足。

进来的船员应该由安全部门接受安全上岗培训。安全部门打算传达的信息之间有很大的差距,以及他们实际传达的内容。沟通是双向的。据目击者说,如果新来者以前在海外工作,随后,培训被简化到不存在的程度。安全引导包括递给一本小册子并被告知阅读。大部分信息已经过时或者不适用于Piper Alpha。

操作员保存了日志,但是经常不能记录维护活动。换班交接很忙。西方的程序需要维护和操作来满足,检查工地,一起签发许可证。然而,操作员同时忙于自己的切换,并且制定了这样的做法,即维修人员将签发许可证,并将其留在控制室或安全办公室。换班时,主要生产经营者不会审查或讨论被吊销的许可证。

互连


Piper Alpha之间的通信,克莱莫尔,鞑靼人和MCP-01在第一次爆炸中丧生。这延迟了其他平台的关机,尤其是克莱莫尔和塔尔坦。

可以在其他平台上更快地关闭,尤其是平台间天然气管道的放空或减压避免了灾难?几乎可以肯定不是。克莱莫尔,酒石酸或MCP-01的降压速度不够快。如果时间允许,在其他平台上燃烧的气体太少,可能造成真正的差异。

然而,关闭跨平台石油管道可能会有所不同。从鞑靼到克雷莫尔的油在流向弗洛塔之前在Y接头处与来自Piper Alpha的油结合。在第一次爆炸Piper Alpha之后,石油继续生产和出口到Flotta的管道大约一个小时。管道阿尔法石油出口管线上的紧急关闭阀似乎未能紧密关闭,允许来自鞑靼和克雷莫尔的石油采取更容易的反向路线到风笛阿尔法。石油生产只在晚上10:40左右在鞑靼和晚上11点左右在克莱莫尔开始停产。

从鞑靼和克雷莫尔出口的石油从Piper Alpha断裂的油管中流出,淹没了地板,溢到地板下面,发生直接冲击燃气进出口管道的大型池火灾,导致它们破裂,从而不可避免地导致Piper Alpha事件升级。

紧急反应-撤离


Piper Alpha悲剧最令人震惊的方面之一就是无法撤离船上的人员。据认为,不管发生什么事,撤离将是(至少基本上)直升机。这个假设,很容易事后批评,基于几个前提,最重要的是,在Piper Alpha上没有任何事件会使直升机甲板几乎立即失效,并且有足够的直升机可以撤离机上的每一个人。

然而,在第一次爆炸后大约一分钟内,直升飞机甲板被黑烟包围(大概是油火造成的),直升机无法降落。

多功能支援船Tharos在整个灾难期间靠近Piper Alpha。虽然不是主要用作消防船,塔罗斯具有显著的消防能力。缺乏来自Piper Alpha的通信导致部署延迟,那时,对电力的需求如此之大,以至于塔罗斯几乎全部停电,过了几分钟才恢复过来。后来又耽搁了,因为打开了如此多的监视器,以致水压下降到低于可以打开消防泵上的排放阀的水平。塔罗斯的安全系统,尽管他们很好,以前从未在这种极端条件下进行过试验。说到这里,系统测试失败。

没有救生艇或充气救生筏成功地从风笛阿尔法发射。所有幸存下来的人都想尽一切办法去海边。这包括爬下打结的绳子和跳跃,从与直升机甲板一样高的地方,海拔超过50米。

安全文化


有很多警告说,在事故发生之前很久,Piper Alpha的安全管理系统就不太好。

不到一年前,9月7日,1987,一名合同操纵工在Piper Alpha的事故中丧生。这次事故凸显出工作许可证和轮班交接程序的不足。错失了纠正这些错误的黄金机会。

当灾难发生时,离岸安全是通过使用规定性法规来管理的。这些规定有其用途,如果考虑到所有的可能性。但是,受法规约束的系统会失败,因为法规没有涵盖的实践没有得到解决。当人们被鼓励认为安全可以由检查人员实施的规则来确保时,他们会变得自满:不可能在一套通用的规则中涵盖所有的可能性。

卡伦的调查确认:
·安全的首要责任在于那些制造风险的人和那些与之合作的人,换言之,与管理者和操作者一起安装;;
·安全管理系统应由设施的管理人员和操作人员自行开发,使他们认同该系统并使其工作;;
•必须检查关键的安全程序,看看它们在实践中是如何工作的:审计必须包括实际完成的工作,而不仅仅是意味着要完成或说要完成的工作。

结论


发生事故后,人类需要找出到底出了什么问题,明确事故原因,执行具体的建议来修复它们并继续前进。可以说,卡伦调查局没有透露灾难的确切原因,这是件好事。那些拥有良好工作制度的人可能会感到自满,并没能从卡伦真正杰出的报告中学到许多其他的教训。

这里描述的教训子集说明了导致Piper Alpha悲剧的广泛系统故障。很明显存在严重的设计缺陷,但即使是经过完美设计的“硬件”,也总是可能操作不正确。技术措施对安全至关重要,它们根本不够用。安全还需要一个适当的管理结构——并且该结构必须从设计开始贯穿于项目的整个生命周期,通过改变到退役。

接下来呢??


关掉电脑。从桌子上站起来。去散散步,和一些人聊天,面对面。问你自己和你的团队以下问题:
1) 自从我的工厂建成以来,它的运作发生了什么变化?这些变化是如何管理的?谁有技术知识来确保变更不损害基本的过程安全设计??
2)谁被授权超越自动安全系统?今天有多少次超车?它们为什么被覆盖?有必要吗?什么过程确保导致覆盖它们的问题得到修复,并且恢复或升级它们??
3)我上次是什么时候进行工作审计的许可,看看这个系统在实践中是如何工作的?在一项跨越几班次的现场维护工作中?或者多个多学科许可证存在于单个系统上?我今天能找到多少活许可证??
4) 我上次在夜班审计一个关键程序是什么时候?今晚可能是开始的好时候。
5) 我的设备如何与其他设备连接,接口可能会出什么问题??
6) 我上次在实践中测试应急响应的每个部分是什么时候??

不要为你的发现感到惊慌。但是要采取一些措施。

工具书类
1。CullenW.D.:风笛阿尔法灾难公众调查,HMSO,伦敦,1990

笔记
*注意,有两种操作模式。第一阶段,多余的气体被燃烧;第二阶段,气体被输出。在灾难发生前三天,管道一直处于第二阶段运行模式,当分子筛退出服务进行日常维护。然后重新配置气体和冷凝液处理设施,使得Piper可以以第一阶段模式运行。凝结水仍然从气体中除去并注入到石油出口管线中,但超过为涡轮发电机和管道上的气举系统加油所需的量的气体被燃烧。

**目前尚不清楚最初的爆炸是导致消防水环总管破裂还是破坏了消防泵的控制系统。很可能电力中断了,但是有柴油备用车。由于喷嘴经常被水垢阻塞,管道阿尔法上的消防水管道正在分阶段更换,因此目前还不清楚如果部署洪水,会有多大效果。

(这篇文章最初发表在“预防损失公报:风笛阿尔法灾难-30周年”上)。请参阅“防损公报”:www.i188betsportcheme.org/lpb

关于“防损公报”
《防止损失公报》(LPB)是过程工业共享过程安全事故信息的杂志,并且帮助组织更多地了解过程安全,而不重复同样的错误。现在有了一个40年的档案,LPB是过程安全案例研究的主要来源。如果您是IChemE会员并希望188betsport订阅,登录到“我的爱好”帐户。188betsport一旦登录,点击“支付我的订阅费”并选择“订阅新杂志”。非成员可以通过电子邮件订阅LPB.@ichem188betsporte.org或者调用+44(0)1788534470。

作者:斯蒂芬·理查森教授是帝国理工学院的化学工程荣誉退休教授,188betsport伦敦,在那里,他教了30年书,进行了过程安全研究(主要是高压烃系统),同时还是Piper Alpha和海洋奥德赛调查的专家证人。菲奥娜·麦克劳德是亿万欧洲有限公司的总经理,洛蒙亿万集团的一部分和损失预防公报编辑小组的志愿主席。

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