Slide1 l.jpg
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 36

Zastosowanie analizy warstw zabezpiecze ń (LOPA) do oceny ryzyka dla ruroci ą gów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005 PowerPoint PPT Presentation


  • 317 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Adam S. Markowski Zak ł ad Bezpiecze ń stwa Procesowego i Ekologicznego Politechniki Łó dzkiej Mieczysław Borysiewicz CD MANHAZ, Instytut Energii Atomowej w Ś wierku. Zastosowanie analizy warstw zabezpiecze ń (LOPA) do oceny ryzyka dla ruroci ą gów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005.

Download Presentation

Zastosowanie analizy warstw zabezpiecze ń (LOPA) do oceny ryzyka dla ruroci ą gów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Slide1 l.jpg

Adam S. Markowski

Zakład Bezpieczeństwa Procesowego i EkologicznegoPolitechniki Łódzkiej

Mieczysław Borysiewicz

CD MANHAZ, Instytut Energii Atomowej w Świerku

Zastosowanie analizy warstw zabezpieczeń(LOPA) do oceny ryzyka dla rurociągówSzkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005


Dane historyczne o awariach l.jpg

Dane historyczne o awariach

  • Bazy danych o awariach:

  • PCFacts –informacje o 720 awariachna świecie w ciągu 2 lat

  • The Accident Database – informacje o ponad 80awariachw tym samym okresie

  • CONCAWE Data, British Gas Data, US Gas Transmission Data

  • EGIG – European Gas Pipeline Incident Group


Podstawy oceny zapewnienia bezpiecze stwa l.jpg

Podstawy oceny zapewnienia bezpieczeństwa

Ryzyko tolerowane

(ALARP)

Ryzyko

nieakceptowane

Ryzyko

akceptowane

Ryzyko

Zdolność

do powodowania

strat

Zdolność do zapobiegania

stratom

Systemy bezpieczeństwa

Zagrożenia

Wzajemna relacja między rzeczywistymi zagrożeniami a systemami

bezpieczeństwa reprezentującymi odpowiedni poziom ryzyka

dla każdej instalacji.


Zagro enia wyst puj ce w ruroci gach l.jpg

Rodzaje zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagrożenia związane z projektem rurociągu

- Błędy w usytuowaniu rurociągu: przebieg trasy, rodzaj gruntu, obecność: miast i osiedli, linii energetycznych, szlaków kolejowych, drogowych i cieków wodnych, aktywność gospodarcza stron trzecich.

- Niewłaściwy standard rozwiązańprojektowych w zakresie wyboru aparatury, armatury, systemów łączności i automatyki oraz ochrony korozyjnej

- Brak lub niepełna dokumentacja

- Nieodpowiednie biuro projektów

- Zgodność z planem zagospodarowania przestrzennego,

- Strefy bezpieczeństwa,

-Naddatki na grubość ścianki i wytrzymałość rur

-Stosowanie standardów międzynarodowych, np.API, ASME, DIN oraz odpowiednich wymagań krajowych

- Zgodność z koncepcją "BAT",

-Wybór renomowanego biura projektów z certyfikowanym systemem jakości,

Zagrożenia związane z budową rurociągu

  • Nie wykonanie budowy rurociągu zgodnie z akceptowanym projektem, szczególnie w zakresie wykonywania spoin, technologiiukładania rur, ochrony korozyjnej biernej i czynnej, rur osłonowych dla przejść pod drogami, szlakami i ciekami, podsypek

  • piaskowych i innych;

  • - Nie właściwie wykonane testy dotyczące geometrii rurociągu, wytrzymałości i próby ciśnieniowej

- Pomiary geodezyjne

- Nadzór wykonawczy i inwestorski a szczególnie

- weryfikacja specyfikacji materiału,

- badania jakościspoin metodami radiograficznymi i ultradźwiękowymi, - uprawnieni spawacze- kontrola skuteczności ochronykatodowej

Zagrożenia występujące w rurociągach


Zagro enia wyst puj ce w ruroci gach5 l.jpg

Rodzaje zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagrożenia związane z eksploatacją rurociągu

  • - Niewłaściwe procedury operacyjne i awaryjne

  • - Mała częstotliwość lub brak wykonywania czynności

  • - Eksploatacyjnych (kontrole, konserwacje, badania

  • iprzeglądy)

  • - Niewłaściwie przeszkolona kadra operatorska

  • Brak odpowiedniego sprzętu dla monitoringu stanu

  • technicznego

  • - Niewłaściwa dokumentacja eksploatacyjna

  • - Brak reakcji na małe przecieki powstałe wskutek korozji, osłabienia wytrzymałości, udaru hydraulicznego, oscylacji,przegrzań, wirujących elementów i innych "gorących punktów",zdarzeń zewnętrznych (uderzenia, osiadanie podpór, zamarzanie),

  • - Brak zasilania elektrycznego dla systemu transmisji danych oraz systemu automatyki, zasuw i pomp

  • Awarie i niesprawność wyposażenia i urządzeń zabezpieczających

  • - Źródła zapłonu (elektryczność statyczna, iskry, pożary

  • zewnętrzne etc.)

  • - Brak lub niewłaściwy nadzór nad stacjami lokalnymi

  • - Brak współpracy ze społeczeństwem

- Zapewnienie integralności działania rurociągu

- Wykonanie oceny ryzyka

- System zarządzania bezpieczeństwem

- Program zarządzania korozją

- System monitorowania i wykrywania i lokalizacji rozszczelnień rurociągu

- Systemy monitoringu rurociągu (helikopter i ekipy remontowo awaryjne)

- Kontrola techniczna UDT i przeglądy bezpieczeństwa

- Awaryjne zasilanie układów automatyki

- Armatura, instalacje i osprzęt w wykonaniu niepalnym oraz przeciw wybuchowym,

- Kontrola antystatyczna

- Kontrola dostępu do stacji lokalnych

- Komunikacja ryzyka oraz system „jeden telefon”

Zagrożenia występujące w rurociągach


Specyfikacja zarz dzania ryzykiem dla ruroci g w l.jpg

Rodzaje zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagrożenia związane z rodzajem i ilością przesyłanego medium

Pożary, wybuchy, wycieki do środowiska zależne od właściwości transportowanego medium tj. palności, wybuchowości i reaktywności oraz potencjalnego czasu uwolnienia

Zapobieganie poprzez właściwy projekt, budowę i eksploatację oraz minimalizację potencjalnych źródeł uwolnień

Związane z zarządzaniem bezpieczeństwem

Błędy ludzkie w zakresie: projektowania, budowy, konserwacji i eksploatacji

Systemy zarządzania bezpieczeństwem, a w szczególności procedury operacyjne, szkolenia, plany ratownicze, systemy komunikacji ze społeczeństwem

Specyfikacja zarządzania ryzykiem dla rurociągów


Warstwy bezpiecze stwa i ochrony l.jpg

Warstwy bezpieczeństwa i ochrony

III WARSTWA

Przeciwdziałanie skutkom wypływu

II WARSTWA

Ochrona przed skutkami wypływu

I WARSTWA

Zapobieganie

wypływom


Analiza warstw zabezpiecze awz lopa layer of protection analysis l.jpg

Analiza warstw zabezpieczeń – AWZ(LOPA – layer of protection analysis)

Podstawą AWZ jest zastosowanie pojęcia ryzyka rozumianego jako wzajemna relacja między występującymi zagrożeniami procesowymi a zastosowanymi systemami bezpieczeństwa i ochrony. Ustalenie tej relacji to złożony proces, który obejmuje cztery główne elementy:

- analiza zagrożeń procesowych (identyfikacja listy zdarzeń awaryjnych LZA),

-identyfikację reprezentatywnego scenariusza awaryjnego (RZA)

- identyfikację lub określenie systemów bezpieczeństwa i ochrony (zabezpieczeń),

- określenie prawdopodobieństwa wystąpienia danego RZA za pomocązasady drzewa zdarzeń,

- ocena ryzyka RZA na podstawie ustalonych zasad akceptowalności ryzyka.


Slide10 l.jpg

AWZ

  • Dwie grupy zdarzeń awaryjnych:

  • RZA(W) - zdarzenie o najgorszych skutkach

  • (np. katastroficzne pęknięcie rurociągu)

  • RZA(P) - zdarzenie najbardziej prawdopodobne

    • (np. przeciek na uszczelnieniu)


Awz scenariusz awaryjny l.jpg

AWZ - scenariusz awaryjny


Awz drzewo zdarze l.jpg

AWZ -drzewo zdarzeń


Zalety awz l.jpg

Zalety AWZ

1.Nie wymaga tyle czasu i zasobów jak w przypadku QRA i jest bardziej dokładna

niż HAZOP co powoduje zmniejszenie kosztów wykonania analizy ryzyka.

2.Wiele procesów inżynierskich jest przeładowanych systemami bezpieczeństwa

które przynoszą dodatkowy koszt i mają niepotrzebną złożoność, AWZ pomaga

skoncentrować zasoby na najbardziej krytyczne systemy z punktu widzenia

bezpieczeństwa co może również istotnie wpływać na optymalizację kosztów

inwestycyjnych wydatkowanych na środki bezpieczeństwa i ochrony.

3.Działa jako narzędzie decyzyjne pomagając szybciej podjąć decyzje, rozwiązuje

konflikty i dostarcza wiedzy do dyskusji na temat ryzyka poszczególnych

scenariuszy.

4.Usuwa subiektywności i dostarcza jasności i spójności do oceny ryzyka.


Zalety awz14 l.jpg

Zalety AWZ

5. Bardziej precyzyjnie określa te scenariusze awaryjne na które trzeba zwrócić

specjalną uwagę, przez co pomaga lepiej identyfikować szczególnie

niebezpieczne operacje i praktyki.

6. Pomaga porównywać ryzyka według tych samych wymagańw danym zakładzie.

7. Pomaga zdecydować czy poziom ryzyka jest ALARP dla zgodności z

wymaganiami bezpieczeństwa.

8. Identyfikuje operacje, praktyki, systemy i procesy, które nie mają wystarczających zabezpieczeń.

9. Dostarcza bazy dla wyboru i specyfikacji NWZ zgodnie z ANSI/ISA S84.01,IEC 61508, IEC 61511.

10. Wspomaga zgodność z regulacjami prawnymi takimi jak OSHA PSM 1910.119, SEVESO II, ANSI/ISA S84.01, IEC 61508, IEC 61511.


Algorytm zastosowania analizy warstw zabezpiecze l.jpg

Algorytm zastosowania Analizy Warstw Zabezpieczeń


Og lny model oceny stopnia zapewnienie bezpiecze stwa ruroci gu l.jpg

Ogólny model oceny stopnia zapewnienie bezpieczeństwa rurociągu


Matryca skutk w l.jpg

Rodzaj substancji

Rodzaj otworu - Uwolnienie

1-10 kg

10-100 kg

100-1000 kg

1000-10000 kg

10000-100000 kg

>100000 kg

Szpilka

Przeciek na uszczelce

10-15 mm

25 mm

50-100 mm

> 100 mm

Bardzo toksyczne

3

4

5

5

5

5

Toksyczne

2

3

4

5

5

5

Skrajnie łatwopalne

2

3

4

5

5

5

Wysoce łatwopalne

1

2

3

4

5

5

Łatwopalne

1

2

2

3

4

5

Matryca skutków


Znaczenie kategorii skutk w l.jpg

Pracownicy

Ludność

Środowisko

Majątek

Kat. 1

B drobne urazy

Brak

Brak

Minimalne

Kat. 2

Pojedyncze urazy

Odory, hałas

Małe odnotowane w raportach

Do 100 000 zł

Kat. 3

Średnie urazy, pojedyncze ciężkie urazy

Małe urazy

Średnie krótkotrwałe zniszczenia

Do 1 000 000 zł

Kat. 4

Liczne ciężkie urazy

Średnie urazy

Trwałe zniszczenia (rzeka do 1 km, wody pow. i grunt do 0.5 ha

Do 5 000 000 zł

Kat. 5

Ofiary śmiertelne

Ciężkie urazy

Katastrofa ekologiczna (rzeka do 5 km, wody pow. i grunt do 1 ha

> 8 000 000 zł

Znaczenie kategorii skutków


Matryca ryzyka l.jpg

Kat. 1

Kat. 2

Kat. 3

Kat. 4

Kat. 5

100 – 10-1

TNA

TNA

NA

NA

NA

10-1 – 10-2

TA

TNA

TNA

NA

NA

10-2 – 10-3

TA

TA

TNA

TNA

NA

10-3 – 10-4

A

TA

TA

TNA

TNA

10-4 – 10-5

A

A

TA

TA

TNA

10-5 – 10-6

A

A

A

TA

TA

10-6 – 10-7

A

A

A

A

TA

Matryca ryzyka


Matryca ryzyka20 l.jpg

Matryca ryzyka


Opis przyk adowej instalacji l.jpg

Opis przykładowej instalacji


S chemat ruroci gu oraz systemu nadzoru i automatyki l.jpg

Schemat rurociągu oraz systemu nadzoru i automatyki


Ustalenie danych dotycz cych cz sto ci awarii dane historyczne l.jpg

Ustalenie danych dotyczących częstości awarii –dane historyczne


Ustalenie danych dotycz cych cz sto ci awarii dane historyczne concave i egig l.jpg

Ustalenie danych dotyczących częstości awarii –dane historyczne (CONCAVE i EGIG)


Dane dotycz ce cz sto ci przyj te do oblicze l.jpg

Dane dotyczące częstości przyjęte do obliczeń


Za o enia do ustalenia scenariuszy awaryjnych l.jpg

Założenia do ustalenia scenariuszy awaryjnych


Identyfikacja zabezpiecze ruroci gu l.jpg

Identyfikacja zabezpieczeń rurociągu

Zasadnicze funkcje bezpieczeństwa sprawuje system nadzoru i automatyki (SNA), w skład którego wchodzą następujące

elementy:

1.    Detektor impulsu ciśnienia

2.    Analizator fali ciśnienia

3.    Transmisja danych światłowodem do stacji centralnej

4.    Stacja centralna

5.    System sterownia zasuwami odcinającymi

6.    Operator


Ustalenie prawdopodobie stw l.jpg

Ustalenie prawdopodobieństw

Przyjęto, że wszystkie w/w elementy funkcjonują w jednym zintegrowanym systemie nadzoru i automatyki, którego niepewność działania – PFD (probability of failure on demand) przyjęto na dwóch poziomach:

- poziom normalny: 1x10-2 1/rok (SIL2 –safety integrity level),

- poziom podwyższony: 1x10-1 1/rok.

Do warunków umożliwiających rozwój zdarzeń zaliczono:

1. prawdopodobieństwo wystąpienia zapłonu (natychmiastowego jak i opóźnionego),

2. prawdopodobieństwo pobytu w strefie zagrożenia pożarowo-wybuchowego,

3. prawdopodobieństwo, że w czasie narażenia w strefie pożarowo-wybuchowej człowiek poniesie śmierć.

Prawdopodobieństwo w/w występujących warunków ustalono jako wartości średnie, w oparciu o dane literaturowe [14], nie biorąc pod uwagę, wielkości rozszczelnienia oraz lokalizacji rurociągu (tereny miejskie lub poza nimi).

P zapłon = P zapłon nat.+ P zapłon opóźn. = 0.0062 x 0,0062 =1, 24 x10-2

P pobytu = 0,1

P śmierci= 0.5


Okre lenie scenariuszy awaryjnych drzewo zdarze l.jpg

Określenie scenariuszy awaryjnych(drzewo zdarzeń)

1. Rozszczelnienie rurociągu (wypływ paliwa) – pozytywne działanie systemu automatyki i małe uwolnienie powodujące małe straty - AB

2. Rozszczelnienie rurociągu (wypływ paliwa) – awaria działania systemu automatyki, wystąpienie pożaru i/lub wybuchu oraz ofiary w ludziach - ABC

3. Rozszczelnienie rurociągu (wypływ paliwa) – nie skuteczne działanie systemu automatyki, brak zapłonu oraz dyspersja w środowisku wraz ze skażeniem - ABC


Obliczenia ryzyka za pomoc analizy warstw zabezpiecze l.jpg

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek uszkodzenia mechanicznego rurociągu

* Dane obliczone dla PFD = 1.10-2[1/rok]


Obliczenia ryzyka za pomoc analizy warstw zabezpiecze31 l.jpg

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek korozji rurociągu

* Dane obliczone dla PFD = 1.10-2[1/rok]


Obliczenia ryzyka za pomoc analizy warstw zabezpiecze32 l.jpg

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek błędu operacyjnego

* Dane obliczone dla PFD = 1.10-2[1/rok]


Obliczenia ryzyka za pomoc analizy warstw zabezpiecze33 l.jpg

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek zagrożeń naturalnych

* Dane obliczone dla PFD = 1.10-2[1/rok]


Obliczenia ryzyka za pomoc analizy warstw zabezpiecze34 l.jpg

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek działań zewnętrznych

* Dane obliczone dla PFD = 1.10-2[1/rok]


Wnioski l.jpg

Wnioski

1.

Ryzyko wystąpienia awarii rurociągu prowadzącej do rozszczelnienia i uwolnienia paliwa może być wyznaczone na podstawie zastosowania analizy AWZ wykorzystującej technikę drzewa zdarzeń. Niezbędne dane dotyczące częstości występowania zdarzeń inicjujących i zdarzeń warunkujących dostarczają dane historyczne natomiast dane niezawodnościowe dla systemów bezpieczeństwa (PFD) powinny wynikać z charakterystyk niezawodnościowych tych systemów (tzw. poziom SIL).

2.

Poziom ryzyka wystąpienia zagrożeń pożarowo-wybuchowych, bez względu na przyczynę wywołującą taką awarię, jest zwykle zdecydowanie mniejszy niż poziom ryzyka wystąpienia skażeń środowiskowych. Ponadto jest to zwykle poziom dopuszczalny (TA) a większości przypadków skażeń toksycznych jest to poziom tolerowany – nieakceptowany (TNA). Oznacza to w takim przypadku konieczność wprowadzenie dodatkowych zabezpieczeń. Szczególna zatem uwaga powinna być zwrócona na ochronę środowiska naturalnego


Wnioski36 l.jpg

Wnioski

3.

Najwyższy poziom ryzyka wywołują uszkodzenia mechaniczne rurociągu, później działania zewnętrzne i w końcu korozja.

4.

Zmniejszenie niezawodności zabezpieczeń istotnie zwiększa ryzyko wystąpienia awarii i powoduje nawet uzyskiwanie poziomu ryzyka nieakceptowanego. Można więc potwierdzić, że system bezpieczeństwa w postaci systemu nadzoru i automatyki powinien reprezentować poziom pewności działania co najmniej SIL = 2 tj. PFD od 10-2 do 10-3[1/rok]


  • Login