Zastosowanie analizy warstw

zabezpieczeń

(LOPA) do oceny ryzyka dla

rurociągów

Szkoła Tematyczna MANHAZ, 26-30.09.2005

Adam S. Markowski

Zakład Bezpieczeństwa Procesowego i Ekologicznego Politechniki Łódzkiej

Mieczysław Borysiewicz

CD MANHAZ, Instytut Energii Atomowej w Świerku

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

Podstawy oceny zapewnienia

bezpieczeństwa

Zdolność

do powodowania

strat

Zdolność

do

zapobiegan

ia

stratom

Ryzyko

nieakceptowane

Ryzyko

akceptowane

Systemy

bezpieczeńst

wa

Wzajemna relacja między rzeczywistymi zagrożeniami a systemami

bezpieczeństwa reprezentującymi odpowiedni poziom ryzyka

dla każdej instalacji.

Ryzyko tolerowane

(ALARP)

Zagrożen
ia

Ryzyko

Zagrożenia występujące w rurociągach

Rodzaje
zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagroże
nia
związane
z
projekte
m
rurociąg
u

- 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,

Zagroże
nia
związane
z
budową
rurociąg
u

- 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

Zagrożenia występujące w rurociągach

Rodzaje
zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagrożeni
a związane
z
eksploatac
ją
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”

Specyfikacja zarządzania ryzykiem dla

rurociągów

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
zarządzanie
m
bezpieczeńst
wem

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

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

Warstwy bezpieczeństwa i ochrony

I WARSTWA

Zapobiegani

e

wypływom

II WARSTWA

Ochrona przed skutkami

wypływu

III WARSTWA

Przeciwdziałanie skutkom wypływu

O C E N A R Y Z Y K A

Ilo ś c io w a (Q R A )

P ó łilo ś c io w a

J a k o ś c io w a

(D e te r m in is ty c z n a )

( P r o b a b il is ty c z n a )

S c e n a r iu s z

a w a r y j n y R Z A

S c e n a r i u s z

a w a r y j n y R Z A

S c e n a r i u s z

a w a r y j n y R Z A

O b li c z e n ie

w s k a ź n i k a r y z y k a

d la R Z A :

K a te g o r y z a c ja :

-

s k u tk ó w

- p r a w d o p o d o b i e ń s tw o

- r y z y k o

w ie lk o ś ć

C z y z a b e z p i e c z e n ia

s ą w y s ta r c z a j ą c e d la

k o n tr o li R Z A ?

S

ku

tk

i

S

ku

tk

i

P r a w d o p o d o b ie ń s tw o

W z r o s t p o z io m u

r y z y k a

P r a w d o p o d o b ie ń s tw o

T A K

N IE

R y z y k o n ie a k c e p to w a n e

P o d ją ć n a ty c h m ia s to w e d z ia ła n ie

P o d ją ć d z i a ła n i a , o i le o k a ż ą s i ę

p r a k ty c z n i e u z a s a d n io n e

N ie w y m a g a ż a d n y c h d z ia ła ń

R y z y k o to le r o w a n e

(d o p u s z c z a ln e )

R y z y k o a k c e p to w a n e

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.

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

Z d a r z e n ie

u m o ż li w ia j ą c e

lu b w a r u n k i

P o z y t y w n e d z ia ł a n i e

w a r s t w z a b e z p ie c z e ń

N W Z

A w a r ia w a r s t w

z a b e z p ie c z e ń

N W Z

B r a k lu b m a łe s k u t k i

m im o d z ia ła n ia w a r s t w

z a b e z p ie c z e ń ( N W Z )

N ie p o ż ą d a n e s k u t k i

w s k u t e k n ie d z ia ła n i a

w a r s t w z a b e z p ie c z e ń

( N W Z )

Z d a r z e n ie

in ic j u j ą c e ( I E )

AWZ -

drzewo zdarzeń

Z d a r z e n i e

i n i c j u j ą c e

f [ 1 / r o k ]

S u k c e s

W i e l k o ś ć
s k u t k ó w

S t r z a ł k a r e p r e z e n t u j e c z ę s t o ś ć i w i e l k o ś ć

s k u t k ó w z d a r z e n i a w y j ś c io w e g o

j e ś l i N W Z s ą n i e z d o ln e d o d z ia ł a n i a

C z ę s to ś ć

N ie p o w o d z e n i e

S

Z d a r z e n i e

w y j ś c i o w e

Z W Y

P o w a ż n a a w a r ia

F = f x P F D x P F D x P F D
S t a n b e z p ie c z n y

( p r z e r w a w p r o d u k c j i)
S t a n b e z p ie c z n y

( k r ó t k a p r z e r w a w p r o d u k c j i)
S t a n b e z p ie c z n y

( k o n t y n u a c j a p r o d u k c j i)

i

1

2

3

P F D

N W Z

P F D

N W Z

P F D

N W Z

0

1

1

2

2

3

3

i

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 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 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

Zabezpieczeń

O k r e ś le n ie r y z y k a w y s t ą p ie n ia

d a n e g o R Z A b e z z a b e z p ie c z e ń

I d e n t y fi k a c j a s c e n a r i u s z a a w a r y j n e g o

R Z A ( W ) , R Z A ( P )

W p r o w a d z i ć d o d a tk o w e

z a b e z p i e c z e n ia ( D Z )

i o s z a c o w a ć i c h w p ły w

n a p o z io m r y z y k a R

D o p u s z c z a l n y p o z i o m r y z y k a

( z a p e w n i e n ie b e z p i e c z e ń s t w a )

I d e n t y fi k a c j a N W Z d la k a ż d e g o R Z A

i o k r e ś l e n ie p r a w

a w a r i i N W Z

d o p o d o b ie ń s t w a

O k r e ś le n ie r y z y k a w y s t ą p ie n ia d a n e g o

R Z A z u w z g l ę d n i e n ie m z a b e z p ie c z e ń

C z y

C z y

?

?

R R

R

R

R R

Z Z

Z Z D

Z Z D

A - T A

A - T A

A - T A

A - T A

K r y te r i u m o c e n y
r y z y k a

P r o g r a m

z a p o b ie g a n ia

p o w a ż n y m

a w a r io m

P Z A

N i e

N ie

T a k

T a k

I I I . O c e n a r y z y k a

I I . A n a l iz a R Z A

z z a b e z p i e c z e n ia m i

I . A n a liz a R Z A

b e z z a b e z p ie c z e ń

M e to d y e k s p e r c k ie
D a n e h is to r y c z n e

D a n e n ie z a w o d n o ś c io w e
f [ 1 /r o k ]

i

M e to d y s y s te m o w e
P H A , H A Z O P

O s z a c o w a n ie w i e l k o ś c i
s k u t k ó w S

0

 









n

1

j

U

W

i

0

B Z

)

( P

P

f

R

S





n

1

j

( N W Z )

S

P

P

 

 

0

BZ

S

0

ZZ

R

P

R

S

S





Ogólny model oceny stopnia zapewnienie

bezpieczeństwa rurociągu

I d e n t y fi k a c j a

r u r o c ią g u

O g ó ln a o c e n a

z a g r o ż e ń

D a n e

h i s t o r y c z n e

M a t r y c a s k u t k ó w

i m a t r y c a r y z y k a

T e s t z g o d n o ś c i

A n a liz a w a r s t w

z a b e z p ie c z e ń A W Z

O k r e ś l e n ie

s k u t k ó w R Z A

I d e n t y fi k a c j a

R Z A

R y z y k o

d o p u s z c z a ln e

R y z y k o

n i e d o p u s z c z a ln e

D o d a t k o w e ś r o d k i

b e z p ie c z e ń s t w a

i o c h r o n y

Z a p e w n i e n ie

b e z p ie c z e ń s t w a

O c e n a

p o z io m u

r y z y k a

?

K r y t e r ia

r y z y k a

T a k

N i e

Matryca skutków

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

Znaczenie kategorii skutków

 

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

Matryca ryzyka

K a t e g o r i a

s k u t k ó w

C z ę s t o ś ć

s k u t k ó w

1 / r o k

 

 
 

Kat. 1

 
 

Kat. 2

 
 

Kat. 3

 
 

Kat. 4

 
 

Kat. 5

10

0

– 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

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

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.

Schemat rurociągu oraz systemu nadzoru i

automatyki

P

S t e r o w n i k

Z a s u w a

Z a s u w a

( o t w a r t a / z a m k n i ę t a )

( o t w a r t a / z a m k n i ę t a )

S y s t e m t e l e t r a n s m i s j i

d a n y c h

O p e r a t o r

S t a c j a c e n t r a l n a

J e d n o s t k a c e n t r a l n a

a u t o m a t y k i

S t a c j a l o k a ln a

S t a c j a l o k a ln a

S t e r o w n i k

A n a liz a t o r

S t e r o w n i k

A n a l iz a t o r

P

T

T

Ustalenie danych dotyczących częstości

awarii –dane historyczne

C z ę s t o ś ć a w a r i i d l a r u r o c i ą g ó w b e n z y n y o g r u b o ś c i ś c i a n k i o d 5 d o 1 0 m m

P r z y c z y n y a w a r ii

W y s t ę p u j ą c e u s z k o d z e n ie / 1 0 0 0 k m - r o k

P r o c e n t

P r z e c i e k

O t w ó r

P ę k n i ę c ie

C a ło ś ć

U s z k o d z e n ie m e c h a n ic z n e

0 . 0 7

0 . 0 5 6

0 .0 1 7

0 .1 4 3

3 4 .2

B ł ę d y o p e r a c y j n e

0 .0 2 3

0 . 0 1 8

0 .0 0 6

0 .0 4 7

1 1 . 2

K o r o z j a

0 .0 4 2

0 . 0 3 3

0 .0 1

0 .0 8 5

2 0 .2

Z a g r o ż e n i a n a t u r a l n e

0 .0 0 6

0 . 0 0 5

0 .0 0 2

0 .0 1 3

3 . 1

W p ły w z e w n ę t r z n y

0 .0 6 4

0 . 0 5 1

0 .0 1 6

0 .1 3 2

3 1 .3

C a ło ś ć

0 .2 0 6

0 . 1 6 4

0 .0 5 1

0 .4 2

1 0 0

%

4 9

3 9

1 2

- - -

1 0 0

Ustalenie danych dotyczących częstości

awarii –dane historyczne (CONCAVE i EGIG)

Częstość awarii w zależności od głębokości posadowienia rurociągu

Głębokość posadowienia
rurociągu

0,9 m

1,5 m

2,0 m

3,0 m

Uszkodzenie mechaniczne

0,143

0,143

0,143

0,143

Błędy operacyjne

0,047

0,047

0,047

0,047

Korozja

0,085

0,085

0,085

0,085

Zagrożenia naturalne

0,013

0,013

0,013

0,013

Wpływ zewnętrzny

0.132

0,099

0,066

0,0013

Całość

0,42

0,387

0,0354

0,289

Dane dotyczące częstości przyjęte do

obliczeń

Przeciek (4

mm)

Otwór (40

mm)

Pęknięcie (406

mm)

Przyczyna

Częstość awarii (rozszczelnienia) [1/rok]

Uszkodzenie mechaniczne

0,014

0,00112

0,00034

Błąd operacyjny

0,00046

0,00036

0,00012

Korozja

0,00084

0,00066

0,0002

Zagrożenia naturalne

0,00012

0,0001

0,00004

Wpływ zewnętrzny

0,00128

0,001

0,00032

Założenia do ustalenia scenariuszy

awaryjnych

Warstwa

Rodzaj środka

Uwagi

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

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 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

Określenie scenariuszy awaryjnych

(drzewo zdarzeń)

R o z s z c z e l n i e n i e r u r o c i ą g u
Z d a r z e n i e i n i c j u j ą c e f [ 1 / r o k ]

A

A B C

A B C

A B

B

C

A w a r i a s y s t e m u n a d z o r u

i a u t o m a t y k i

P F D

F z z

[ 1 / r o k ]

[ 1 / r o k ]

P u

F u n k c j e b e z p i e c z e ń s t w a

i w a r u n k i u m o ż l i w i a j ą c e

W a r u n k i u m o ż l i w i a j ą c e

( z a p ło n , p o b y t , ś m i e r ć )

S k u t k i

M a łe s t r a t y

P o ż a r / w y b u c h

o fi a r y ś m i e r t e ln e

T a k

N ie

S k a ż e n i e ś r o d o w i s k a

i

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 pomocą analizy warstw

zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek uszkodzenia

mechanicznego rurociągu

 

C z ę s t o ś ć w y s t ę p o w a n i a a w a r i i

R o d z a j
a w a r i i

S k u t k i

C z ę s t o ś ć z d .
i n ic j u j ą c e g o

f

i

[ 1 / r o k ]

P r a w d o p o d o -

b i e ń s t w o

P

u

b e z
z a b e z p i e c z e ń ,
F

B Z

[ 1 / r o k ]

z
z a b e z p ie c z e n ia m i

F

Z Z

[ 1 / r o k ]

P o z io m r y z y k a D o d a t k o w e

s y s t e m y

z a b e z p ie c z e ń

P r z e c ie k

O t w ó r

P ę k n i ę c ie

P o ż a r i/ l u b
w y b u c h

1 ,4 .1 0

- 2

1 ,1 2 .1 0

- 3

3 ,4 .1 0

- 3

6 ,2 4 .1 0

- 3

- „ -

- „ -

8 , 6 8 .1 0

- 5

6 , 9 4 .1 0

- 6

2 , 1 0 .1 0

- 6

8 ,6 8 .1 0

- 7

6 ,9 4 .1 0

- 8

2 ,1 0 .1 0

- 8

T A / T A *

T A / T A *

T A / T A *

N i e / N i e *

‘ ’

‘ ’

P r z e c ie k

O t w ó r

P ę k n i ę c ie

S k a ż e n i e
ś r o d o w i s k a
( g l e b a i / lu b
w o d a )

1 ,4 .1 0

- 2

1 ,1 2 .1 0

- 3

3 ,4 .1 0

- 3

-

-

-

1 ,4 .1 0

- 2

1 , 1 2 .1 0

- 3

3 ,4 .1 0

- 3

1 ,4 .1 0

- 4

1 ,1 2 .1 0

- 5

3 ,4 .1 0

- 6

T N A / N A *

T N A / T N A *

T A / T A *

T a k / T a k *

T a k / T a k *

N i e / N i e *

* Dane obliczone dla PFD = 1.10

-2

[1/rok]

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw

zabezpieczeń

Częstość występowania awarii

Rodzaj
awarii

Skutki

Częstość
zdarzenia
inicjującego

f

i

[1/rok]

Prawdopodo-
bieństwo

P

u

bez
zabezpieczeń,
F

BZ

[1/rok]

z

zabezpieczeniami

F

ZZ

[1/rok]

Poziom
ryzyka

Dodatkowe
systemy
zabezpieczeń

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Pożar i/lub
wybuch

8,4.10

-4

6,6.10

-4

2.0.10

-4

6,24.10

-3

-„-

-„-

5,2.10

-6

4,1.10

-6

1,2.10

-6

5,2.10

-8

4,1.10

-8

1,2.10

-8

TA/TA*

TA/TA*

TA/TA*

Nie/Nie*

-„-

-„-

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Skażenie
środowiska

(gleba i/lub
woda)

8,4.10

-4

6,6.10

-4

2.0.10

-4

-

-

-

8,4.10

-4

6,6.10

-4

2.0.10

-4

8,4.10

-6

6,6.10

-6

2.0.10

-6

TNA/TNA*

TA/TNA*

TA/TNA*

Tak/Tak*

Tak/Tak*

Tak/Tak*

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek korozji
rurociągu

* Dane obliczone dla PFD = 1.10

-2

[1/rok]

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw

zabezpieczeń

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek błędu
operacyjnego

Częstość występowania awarii

Rodzaj
awarii

Skutki

Częstość
zdarzenia
inicjującego

f

i

[1/rok]

Prawdopodo-
bieństwo

P

u

bez
zabezpieczeń,
F

BZ

[1/rok]

z
zabezpieczeniami
F

ZZ

[1/rok]

Poziom
ryzyka

Dodatkowe
systemy
zabezpieczeń

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Pożar i/lub
wybuch

4,6.10

-4

3,6.10

-4

1,2.10

-4

6,24.10

-3

-„-

-„-

2,87.10

-6

2,24.10

-6

7,48.10

-7

2,87.10

-8

2,24.10

-8

7,48.10

-9

TA/TA*

TA/TA*

TA/TA*

Nie/Nie*

-„-

-„-

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Skażenie
środowiska

(gleba i/lub
woda)

4,6.10

-4

3,6.10

-4

1,2.10

-4

-

-

-

4,6.10

-4

3,6.10

-4

1,2.10

-4

4,6.10

-6

3,6.10

-6

1,2.10

-6

TNA/TNA*

TA/TNA*

TA/TNA*

Tak/Tak*

Tak*/Tak*

Tak/Tak*

* Dane obliczone dla PFD = 1.10

-2

[1/rok]

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw

zabezpieczeń

Częstość występowania awarii

Rodzaj
awarii

Skutki

Częstość
zdarzenia
inicjującego

f

i

[1/rok]

Prawdopodo-
bieństwo

P

u

bez
zabezpieczeń,
F

BZ

[1/rok]

z
zabezpieczeniami
F

ZZ

[1/rok]

Poziom
ryzyka

Dodatkowe
systemy
zabezpieczeń

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Pożar i/lub
wybuch

1,2.10

-4

1,0.10

-4

4.0.10

-5

6,24.10

-3

-„-

-„-

7,48.10

-7

6,24.10

-7

2,56.10

-7

7,48.10

-9

6,24.10

-9

2,56.10

-9

TA/TA*

TA/TA*

TA/TA*

Nie/Nie*

Nie/Nie*

Nie/Nie*

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Skażenie
środowiska

(gleba i/lub
woda

1,2.10

-4

1,0.10

-4

4.0.10

-5

-

-

-

1,2.10

-4

1,0.10

-4

4.0.10

-5

1,2.10

-6

1,0.10

-6

4.0.10

-7

TNA/TNA*

TNA/TNA*

TA/TA*

Tak/Tak*

Tak/Tak*

Nie/Nie*

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek zagrożeń
naturalnych

* Dane obliczone dla PFD = 1.10

-2

[1/rok]

Obliczenia ryzyka za pomocą analizy warstw

zabezpieczeń

Częstość występowania awarii

Rodzaj
awarii

Skutki

Częstość
zdarzenia
inicjującego

f

i

[1/rok]

Prawdopodo-
bieństwo

P

u

bez
zabezpieczeń,
F

BZ

[1/rok]

z
zabezpieczeniami
F

ZZ

[1/rok]

Poziom
ryzyka

Dodatkowe
systemy
zabezpieczeń

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Pożar i/lub
wybuch

1,2.10

-3

1.0.10

-3

3,2.10

-4

6,24.10

-3

-„-

-„-

7,44.10

-6

6,20.10

-6

1,90.10

-6

7,44.10

-8

6,20.10

-8

1,90.10

-8

TA/TA*

TA/TA*

TA/TA*

Nie/Nie*

-„-

-„-

Przeciek

Otwór

Pękniecie

Skażenie
środowiska

(gleba i/lub
woda)

1,2.10

-3

1,0.10

-3

3,2.10

-4

-

-

-

1,2.10

-3

1,0.10

-3

3,2.10

-4

1,2.10

-5

1,0.10

-5

3,2.10

-6

TNA/TNA*

TNA/TNA*

TA/TNA*

Tak/Tak*

Tak/Tak*

Nie/Tak*

Ryzyko powstania niepożądanych skutków wskutek działań
zewnętrznych

* Dane obliczone dla PFD = 1.10

-2

[1/rok]

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
.

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 10

-2

do

10

-3

[1/rok]

3.

4
.