background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

Zagrożenia występujące w rurociągach

Rodzaje 
zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagroże
nia 
związane 

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 

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

 

background image

 

 

Zagrożenia występujące w rurociągach

Rodzaje 
zagrożeń

Charakterystyka zagrożenia

Stosowane zabezpieczenia

Zagrożeni
a związane 

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”

background image

 

 

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

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

background image

 

 

Warstwy bezpieczeństwa i ochrony

I WARSTWA

Zapobiegani

wypływom

II WARSTWA

Ochrona przed skutkami 

wypływu

III WARSTWA

Przeciwdziałanie skutkom wypływu

background image

 

 

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 )

y z y k o  a k c e p to w a n e

background image

 

 

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.

background image

 

 

AWZ

   

Dwie grupy zdarzeń awaryjnych:

-RZA(W) - zdarzenie o najgorszych skutkach

(np. katastroficzne pęknięcie rurociągu)

-RZA(P) - zdarzenie najbardziej prawdopodobne

(np.  przeciek na uszczelnieniu)

background image

 

 

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  )

background image

 

 

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

background image

 

 

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.

background image

 

 

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.

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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 

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 

Kat. 5

Ofiary śmiertelne

Ciężkie urazy

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

> 8 000 000 

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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. 

background image

 

 

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

background image

 

 

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  

 

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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

background image

 

 

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).

zapłon

 = P 

zapłon nat.

+ P 

zapłon opóźn.

 = 0.0062 x 0,0062 =1, 24 x10

-2

pobytu

 = 0,1

śmierci

= 0.5

background image

 

 

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

background image

 

 

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] 

background image

 

 

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] 

background image

 

 

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] 

background image

 

 

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] 

background image

 

 

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]

background image

 

 

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

background image

 

 

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
.


Document Outline