Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Zastosowanie analizy warstw zabezpieczeń (LOPA) do oceny ryzyka dla rurociągów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005 Adam S. Markowski Zakład Bezpieczeństwa.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Zastosowanie analizy warstw zabezpieczeń (LOPA) do oceny ryzyka dla rurociągów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005 Adam S. Markowski Zakład Bezpieczeństwa."— Zapis prezentacji:

1 Zastosowanie analizy warstw zabezpieczeń (LOPA) do oceny ryzyka dla rurociągów Szkoła Tematyczna MANHAZ, Adam S. Markowski Zakład Bezpieczeństwa Procesowego i Ekologicznego Politechniki Łódzkiej Mieczysław Borysiewicz CD MANHAZ, Instytut Energii Atomowej w Świerku

2 Dane historyczne o awariach Bazy danych o awariach: PCFacts – informacje o 720 awariach na świecie w ciągu 2 lat The Accident Database – informacje o ponad 80 awariach w tym samym okresie CONCAWE Data, British Gas Data, US Gas Transmission Data EGIG – European Gas Pipeline Incident Group

3 Podstawy oceny zapewnienia bezpieczeństwa Zdolność do powodowania strat Zdolność do zapobiegania stratom Ryzyko nieakceptowane Ryzyko akceptowane Systemy bezpieczeństwa Wzajemna relacja między rzeczywistymi zagrożeniami a systemami bezpieczeństwa reprezentującymi odpowiedni poziom ryzyka dla każdej instalacji. Ryzyko tolerowane (ALARP) Zagrożenia Ryzyko

4 Zagrożenia występujące w rurociągach Rodzaje zagrożeń Charakterystyka zagrożeniaStosowane 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 rozwiązań projektowych 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, technologii układania 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 jakości spoin metodami radiograficznymi i ultradźwiękowymi, - uprawnieni spawacze - kontrola skuteczności ochrony katodowej

5 Zagrożenia występujące w rurociągach Rodzaje zagrożeń Charakterystyka zagrożeniaStosowane zabezpieczenia Zagrożenia związane z eksploatacją rurociągu - Niewłaściwe procedury operacyjne i awaryjne - Mała częstotliwość lub brak wykonywania czynności - Eksploatacyjnych (kontrole, konserwacje, badania i przeglądy) - 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

6 Specyfikacja zarządzania ryzykiem dla rurociągów Rodzaje zagrożeń Charakterystyka zagrożeniaStosowane 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

7 Warstwy bezpieczeństwa i ochrony I WARSTWA Zapobieganie wypływom II WARSTWA Ochrona przed skutkami wypływu III WARSTWA Przeciwdziałanie skutkom wypływu

8

9 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 pomocą zasady drzewa zdarzeń, ocena ryzyka RZA na podstawie ustalonych zasad akceptowalności ryzyka.

10 AWZ Dwie grupy zdarzeń awaryjnych: -RZA(W) - zdarzenie o najgorszych skutkach (np. katastroficzne pęknięcie rurociągu) -RZA(P) - zdarzenie najbardziej prawdopodobne (np. przeciek na uszczelnieniu)

11 AWZ - scenariusz awaryjny

12 AWZ - drzewo zdarzeń

13 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.

14 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 wymagań w 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 Wspomaga zgodność z regulacjami prawnymi takimi jak OSHA PSM , SEVESO II, ANSI/ISA S84.01, IEC 61508, IEC

15 Algorytm zastosowania Analizy Warstw Zabezpieczeń

16 Ogólny model oceny stopnia zapewnienie bezpieczeństwa rurociągu

17 Matryca skutków Rodzaj substancji Rodzaj otworu - Uwolnienie 1-10 kg kg kg kg kg > kg SzpilkaPrzeciek na uszczelce mm25 mm mm> 100 mm Bardzo toksyczne Toksyczne Skrajnie łatwopalne Wysoce łatwopalne Łatwopalne122345

18 Znaczenie kategorii skutków PracownicyLudnośćŚrodowiskoMajątek Kat. 1B drobne urazyBrak Minimalne Kat. 2Pojedyncze urazyOdory, hałasMałe odnotowane w raportach Do zł Kat. 3Średnie urazy, pojedyncze ciężkie urazy Małe urazyŚrednie krótkotrwałe zniszczenia Do zł Kat. 4Liczne ciężkie urazyŚrednie urazyTrwałe zniszczenia (rzeka do 1 km, wody pow. i grunt do 0.5 ha Do zł Kat. 5Ofiary śmiertelneCiężkie urazyKatastrofa ekologiczna (rzeka do 5 km, wody pow. i grunt do 1 ha > zł

19 Matryca ryzyka Kat. 1 Kat. 2 Kat. 3 Kat. 4 Kat – TNA NA – TA TNA NA – TA TNA NA – ATA TNA – AATA TNA – AAATA – AAAATA

20 Matryca ryzyka A- ryzyko akceptowane, nie są wymagane żadne dodatkowe środki bezpieczeństwa i ochrony, TA – ryzyko dopuszczalne – rozważyć wprowadzenie dodatkowych środków bezpieczeństwa i ochrony jeśli są one praktycznie uzasadnione, TNA – ryzyko tolerowane, wprowadzić dodatkowe środki bezpieczeństwa i ochrony, NA – ryzyko nieakceptowane – zatrzymać instalację i wprowadzić natychmiast dodatkowe środki bezpieczeństwa i ochrony

21 Opis przykładowej instalacji Do badań studialnych wybrano hipotetyczny odcinek rurociągu o długości 20 km i średnicy 406 mm, którym przetłaczane jest paliwo przy ciśnieniu nominalnym 6,3 MPa. Wyposażenie rurociągu: stacja pomp, stacje zasuw ( 2 szt.), urządzenia inżynierskie związane z przejściami przez przeszkody naturalne i sztuczne, instalacje i obiekty ochrony rurociągów przed korozją, system nadzoru i automatyki (SNA) zawierający linie i urządzenia elektroenergetyczne do zasilania stacji pomp, stacji zaworów, stacji ochrony katodowej oraz linie i urządzenia do sterowania tymi obiektami oraz linie i urządzenia łączności oraz systemy telemechaniki.

22 Schemat rurociągu oraz systemu nadzoru i automatyki

23 Ustalenie danych dotyczących częstości awarii –dane historyczne

24 Ustalenie danych dotyczących częstości awarii –dane historyczne (CONCAVE i EGIG) Częstość awarii w zależności od głębokości posadowienia rurociągu Głębokość posadowienia rurociągu0,9 m1,5 m2,0 m3,0 m Uszkodzenie mechaniczne0,143 Błędy operacyjne0,047 Korozja0,085 Zagrożenia naturalne0,013 Wpływ zewnętrzny0.1320,0990,0660,0013 Całość0,420,3870,03540,289

25 Dane dotyczące częstości przyjęte do obliczeń Przeciek (4 mm)Otwór (40 mm)Pęknięcie (406 mm) Przyczyna Częstość awarii (rozszczelnienia) [1/rok] Uszkodzenie mechaniczne0,0140,001120,00034 Błąd operacyjny0,000460,000360,00012 Korozja0,000840,000660,0002 Zagrożenia naturalne0,000120,00010,00004 Wpływ zewnętrzny0,001280,0010,00032

26 Założenia do ustalenia scenariuszy awaryjnych WarstwaRodzaj środkaUwagi I. Zapobiegania- Staranny dobór trasy rurociągu - Dobra praktyka i8nżynierska (GEP) – zgodność ze wszystkimi aktualnymi standardami i zaleceniami projektowymi, konstrukcyjnymi i eksploatacyjnymi - Najlepsza dostępna technika wykonawcza i diagnostyczna (BAT) - Kontrole operacyjne -- Działanie operatora - Ocena oddziaływania na środowisko. - Projekt i wykonawstwo – specjalistyczne i renomowane firmy - Najnowsze osiągnięcia techniki - Automatyka z komputerowym sterowaniem II. Ochrony-System nadzoru i automatyki (SNA) sprzężony z systemem zasuw lokalnych - Działanie operatora Wysoka niezawodność systemu III. Minimalizacji skutków -System jeden telefon -- Skuteczny system ratownictwa -Dobra komunikacja ze społeczeństwem -Umowy z PSP i własne brygady ruchome z helikopterem

27 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

28 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: 1x /rok (SIL2 –safety integrity level), - poziom podwyższony: 1x /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. = x 0,0062 =1, 24 x10 -2 P pobytu = 0,1 P śmierci = 0.5

29 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

30 Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek uszkodzenia mechanicznego rurociągu * Dane obliczone dla PFD = [1/rok]

31 Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek korozji rurociągu * Dane obliczone dla PFD = [1/rok]

32 Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek błędu operacyjnego * Dane obliczone dla PFD = [1/rok]

33 Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek zagrożeń naturalnych * Dane obliczone dla PFD = [1/rok]

34 Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw zabezpieczeń Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek działań zewnętrznych * Dane obliczone dla PFD = [1/rok]

35 Wnioski 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). 1. 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 2.

36 Wnioski Najwyższy poziom ryzyka wywołują uszkodzenia mechaniczne rurociągu, później działania zewnętrzne i w końcu korozja. 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 do [1/rok] 3. 4.


Pobierz ppt "Zastosowanie analizy warstw zabezpieczeń (LOPA) do oceny ryzyka dla rurociągów Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005 Adam S. Markowski Zakład Bezpieczeństwa."

Podobne prezentacje


Reklamy Google