E - ıı. uluslararası proses güvenliği sempozyumu ve sergisi 22
Transkript
E - ıı. uluslararası proses güvenliği sempozyumu ve sergisi 22
TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ Olay frekanslarının hesaplanması 2. ULUSLARARASI PROSES GÜVENLİĞİ SEMPOZYUMU VE SERGİSİ 22-24 Ekim 2015 İstanbul Mustafa Bağan Genel Sekreter Hata Ağacı (FTA) Olayı tetikleyen kazalar (OT) Potansiyel önleyiciler (Y) OT1 OT2 Olay Ağacı (ETA) E E Olay olursa sonuçlar Etkiyi azaltıcı stratejiler (A) Y E Tüm A’lar çöktü A A E Frekans Kontrol Kaybı Sonuçlar Bir veya daha fazla A’lar çöktü Y OT3 Kötü senaryo sonucu Yeni kötü senaryo sonucu E Başlatıcı olayın frekansını azaltmak için önlemler (E) Potansiyel azaltıcı kontrol (Y) Papyon (Bow-tie) Analiz Metodu Mustafa Bağan Hata Ağacı (FTA) Olayı tetikleyen kazalar (OT) Potansiyel önleyiciler (Y) OT1 OT2 OT3 E E ? Y E E Frekans Kontrol Kaybı E Başlatıcı olayın frekansını azaltmak için önlemler (E) Mustafa Bağan F R E K A N S Risk Matrisi 10-2/yıl 10-3/yıl 10-4/yıl 10-5/yıl 10-6/yıl 10-7/yıl 10-8/yıl Yüksek Yüksek Etki Etki Orta Etki İhmal Edilebilir Etki C1 C2 C3 C4 Etkiler Sınıf İnsan hedefine olan etkiler Çevreye olan etkiler Sıralama C1 Yaralanma yok veya hafif Eyleme gerek yok yaralanma. İş durmaz C2 24 Saatten fazla hastahanede Çevreye ciddi etki. Yerel eylem kalma gerekir. C3 Tesiste geri dönüşü olmayan Tesis dışında çevreye etki . yaralanma veya ölüm. Tesis dışı Ulusal eylem gerekir. geri dönüşü olmayan yaralanma C4 Tesis dışında geri dönüşümü Tesis dışında çevreye etki . olmayan yaralanma veya ölüm Ulusal eylem gerekir. Mustafa Bağan Frekanslar Türkiye’de 01.01.2017’den itibaren 10-4 - her türlü sonuç (Büyük Endüstriyel Kazaların Önlenmesi ve Etkilerinin Azaltılması Hakkında Yönetmelik, Madde 9) Mustafa Bağan Frekanslar Hollanda’da tesis dışındaki bireysel ölüm frekansının 1x 10-6 olması istenmektedir. Kabul edilebilir risk limitleri Ölüm/yıl frekansı Tesiste çalışanlar Kabul edilemez risk Tolere edilebilir risk Kabul edilebilir risk Tesis dışındakiler 10-3 10-4 10-6 10-6 İngiltere Mustafa Bağan İstem dışı salınım (boşalma) Toksik gaz yayılımı Yüksek basınç Çabuk tutuşma Ani genişleme Ateş topu Jet yangını Gaz kaçağı Düşük basınç Çabuk tutuşma Geç tutuşma Sıvı kaçağı Flash yangını Alevlenir bulut Buhar bulutu patlaması (VCE) Havuz yangını Toksik sıvı yayılımı Mustafa Bağan Salınım- Boşalma Kaynakları Boşalma kaynaklarının tespiti için muhtelif metotlar kullanılabilir : PHA Check-list HAZOP What-if …… Mustafa Bağan Boşalma kaynakları* Borular Esnek bağlantılar Filtreler Vanalar Basınçlı / proses kapları Pompalar Kompresörler Depolama tankları (ör. Atmosferik şartlarda) Depolama kapları (ör. Basınçlı ve soğutulmuş) Alev bacaları /ventiller * Dünya Bankası Mustafa Bağan Muhtemel Boşalma Kaynakları* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 - Çelik proses boruları - Flanşlar - Manuel vanalar - Aktüatörlü vanalar - Enstrüman bağlantıları - Proses kapları (basınçlı) - Santrifüj pompalar - Pistonlu pompalar - Santrifüj kompresörler - Pistonlu kompresörler Isı değiştiricileri (Shel&Tube, Shel - side HC) * OGP (Oil and Gas Producers) – Process release frequencies 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 - Isı değiştiricileri : plate - Isı değiştiricileri , hava soğutmalı - Filtreler - Boru hattı domuz tuzakları - Grayloc flanşları - Boru kelepçesi - Distilasyon kolonu - ESD Vanası - Fin fan soğutucu (havayla soğutucu) - Tesisat işlerinde kullanılan parça (rakor/manşon gibi) 22 - Contalar Mustafa Bağan Pigs traps – Domuz tuzağı OGP -The International Association of Oil & Gas Producers Kaza verileri Olay verileri Güvenlik sistemleri Hassas noktalar Büyük kazalar Mesleki riskler kara taşımacılığı kaza istatistikleri Hava taşımacılığı kaza istatistikleri Deniz, iç sular taşımacılığı kaza istatistikleri Deniz üstü tesislerin inşa riskleri Proses salınım frekansları Isıveren besleyiciler & boruların salınım frekansları Depolama kaza frekansları Patlama frekansları Mekanik kaldırma hataları Gemi/tesis çarpışması Tutuşma olasılıkları Sonuç modellemesi Deniz üstü tesislerin yapısal riskleri Güvenilir veri bulunması ve kullanılması rehberleri İnsanlar Tesis/yapı hassasiyeti Kaçış, tahliye ve müdahale QRA'da insan faktörü Mustafa Bağan Dış Etkenler Uçak düşmesi Deprem Sel Yıldırım düşmesi Hava durumunun etkisi Dış kaynaklı tutuşma olasılığı Mustafa Bağan TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ Tesislere Yıldırım Düşme Olasılığı Mustafa Bağan Genel Sekreter Yıldırım düşme olasılığı BS EN 62305- 2:2006 H yüksekliğinde ve R yarıçapında bir silindir yapı. Daha kompleks yapılar için alt bölümlere ayırıp hesaplamalar yapılır ve daha sonra tüm bölümlere ait olasılıklar toplanır. A = (3H + R)2 Mustafa Bağan Yıldırım düşme olasılığı Tehlikeli olayların hesaplanması ND = Lgfd X A X Floc X 10-6 Lgfd = Yere düşen yıldırımın yoğunluğu ( /km2/yıl) Floc = Yapının bölgesel faktörü A = Bir önceki denkleme göre hesaplanan alan (m2) Yapının Bölgesel Faktörü Bölge Yüksek yapı veya ormanlarla dolu bölge Aynı büyüklükte veya daha az yükselikte yapı veya ormanla çevrili bölge Alanda başka yapı yok Etrafta başka yapı yok ve tepelerde de yok Mustafa Bağan Floc 0,25 0,5 1 2 NASA Lightning Flash Density Map Mustafa Bağan 2008-2012 Yıldırım yoğunluğu. Maksimum 7,9 yıldırım/m2/yıl* 0,5/m2/yıl *Ref: A European lightning density analysis using 5 years of ATDnet data Mustafa Bağan Yıldırım düşme olasılığı Yapının yıldırım düşme sonucu hasar görme olasılığını hesaplamak için yıldırımdan korunma sisteminin (LPS) varlığı incelenir. BS EN 62305-1:2006’ye göre dört seviyeli koruma sistemi vardır. I no’lu seviye en iyi koruma seviyesidir: Yapının detayı Koruması olmayan Koruması olan Koruma seviyesi IV III II I Mustafa Bağan Olasılık 1 0,2 0,1 0,05 0,02 Örnek - Yıldırım Düşme Olasılığı A = (3H + R)2 A = (3 X 20 + 10 )2 = 15293 m2 Floc = 0,5 H1= H ND = Lgfd X A X Floc X 10-6 Lgfd = 0,5 km2/yıl ND = 0,5 X 15293 X 0,5 X 10-6 = 0,004 Koruma faktörü = IV (örnek) : 0,2 ND * Koruma faktörü 0,004 X 0,2 = 8x10-3 /yıl Mustafa Bağan R= 10 m H= 20 m TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ Hata ağacı analizi Mustafa Bağan Genel Sekreter Fault Tree Analysis - FTA FTA, önceden tanımlanmış bir olayın oluşmasına neden olan paralel veya birbirini izleyen hataları belirleyen bir grafik çalışmadır. Hatalar, sistem hatası, bileşen hatası, insan hatası veya diğer hataların kombinasyonu olabilir. Mustafa Bağan Fault Tree Analysis - FTA FTA, tepe olaya götüren temel olayların arasındaki lojik etkileşimbağlantıları inceler FTA bir kantitatif (nicel) analiz metodu değildir. Ancak sıklıkla kantitatif analize gidilmesini sağlar. Tepe Olay Mustafa Bağan Fault Tree Analysis - FTA FTA, kapı (gate) olarak bilinen bağlantılarla hata ağacının lojik olarak oluşturulmasıdır. Kapıların çıktısı olarak en yüksek olay “Tepe olay”, düşük olay ise tepe olayın oluşmasına katkı yapandır. Mustafa Bağan Fault Tree Analysis - FTA FTA’lar koruma bariyerleri göz önüne alınmadan yapılır. FTA’da grafik için bazı semboller kullanılır Mustafa Bağan BİRİNCİL OLAY SEMBOLLERİ Sembol İşaret edilen İşlev TEMEL OLAY Daha gelişme gerektirmeyecek hata GELİŞMEMİŞ OLAY Gelişmemiş durum. KOŞULLU OLAY Özel koşul veya kısıtlama gerektirecek durum DIŞ OLAY Normal olarak sistem dışında oluşan olay ARA OLAY SEMBOLLERİ Sembol İşaret edilen ARA OLAY İşlev Daha önceki hatalar sonucu aracılığıyla oluşan olay Mustafa Bağan Lojik kapı TRANSFER SEMBOLLERİ Sembol İşaret edilen İşlev İÇERİYE TRANSFER Dışa transfere doğru gelişecek hata ağacı DIŞARIYA TRANSFER İçe transferin bağlanması gereken yer Mustafa Bağan KAPI SEMBOLLERİ Sembol İşaret edilen İşlev VE KAPISI Tüm girdilerin oluşması halinde çıktıyı veren kapı. VEYA KAPISI En az bir veya daha fazla girdinin oluşması halinde çıktı oluşur. ÖZEL VEYA KAPISI Özel bir hatanın oluşması halinde kullanılır ÖNCELİKLİ VE KAPISI Özel bir aşamada eğer hataların hepsi oluşursa çıktı oluşur. ENGELLEYİCİ KAPI Özel bir koşulun yerine gelmesi halinde çıktı veren kapı Mustafa Bağan Fault Tree Analysis - FTA Tepe olay VEYA kapısı Ara olay VE kapısı Gelişmemiş olay Temel olay Mustafa Bağan BASINÇLI TANK ÖRNEĞİ* Tahliye vanası Röle K1 Röle K2 Zaman rölesi Sviç S1 Basınç sviçi Basınçlı Tank Motor Depo Pompa * NASA - Fault Tree Handbook with Aerospace Applications 5)Tank bir boşaltma vanasına sahip ve bu vana tüm tankı ihmal edilebilir bir zamanda boşaltıyor. Tank boşaldığı zaman basınç sviçi kapanıyor ve döngü böyle tekrarlanıyor . BASINÇLI TANK ÖRNEĞİ* 3)Basınç sviçi tank boşken kapalı Röle K1 Röle K2 Basınç sviçi Zaman rölesi Sviç S1 Motor Depo 1)Pompa tankın içine büyük bir depodan akışkan basıyor, Tahliye vanası Pompa 4) Gerekli basınca ulaşınca basınç sviçi açılıyor, Röle K2 Basınçlı Tank kontakları açılıyor pompanın enerjisini kesiyor ve pompa motorunu durduruyor. 2) Tankın gerekli basınca ulaşması için 60 saniye yeterli * NASA - Fault Tree Handbook with Aerospace Applications START-UP 2) Bu hareket K1 rölesinin bobinine akım veriyor ve K1 rölesinin kontakları kapanıyor. 3) K1’in kapanması K2 bobinine akım veriyor ve K2’nin kontakları kapanıyor. 1) Sistemde operasyon S1’e basmakla başlıyor. 4) Pompanın motoru harekete geçiyor. 6) Başlangıçta zaman rölesinin kontakları açık ve zaman rölesinin bobininde enerji yok. Güç, K1 rölesinin kontaklarının kapanması ile bobine geliyor. 7) Normal operasyonda basınç sviçinin kontakları açıkken (K2’nin de kontakları açık) zaman rölesi saatini sıfırlıyor. 5) Zaman rölesi, basınç sviçinin kapanma hatası yapması halinde shut – dawn için (acil durum) sistemde yer alıyor. Zaman rölesinin bobinine 60 saniye sürekli akım gönderilmesi halinde, rölenin kontakları açılıyor, K1 rölesinin bobinine olan devreyi kesiyor bu da sistemin kapanmasına neden oluyor. FTA-Hatalar Birincil hata Yapacağı görev içim tanımlanmış bir elemanın çevresinde oluşan hata. Örneğin basınçlı tank, P0 basıncına dayanıklı, P≤ P0 basıncında kaynak hatası nedeniyle parçalanması. FTA- Hatalar İkincil hata Elemanın tasarımını aşan bir durumda hata yapması. Örneğin P0’a dayanıklı basınçlı tank. P>P0’de parçalanması. FTA - Hatalar Kumanda hatası Elemanın doğru çalışması ancak yanlış zamanda veya yanlış yerde çalışması Örneğin pompanın, diğer elemanlardan birisinden gelen yanlış bir sinyal nedeniyle erken durması veya çalışması. FTA Kural 1 İstenmeyen olay olarak boru ve kabloların arızaları dışarıda bırakılırsa tankın yırtılması veya parçalanmasını ele alıyoruz. Ne ? POMPA ÇALIŞMAYA BAŞLADIĞINDA TANKIN YIRTILMASI Ne zaman ? Bu olay bir bileşen hatasından kaynaklıyor mu ? Sorusuna cevap “evet” olduğundan tepe olayın altına “VEYA” kapısını koyarız ve birincil, ikincil hataları inceleriz. POMPA ÇALIŞMAYA BAŞLADIĞINDA TANKIN YIRTILMASI TANKIN YIRTILMASI (İkincil hata) TANKIN YANLIŞ SEÇİM VEYA YANLIŞ MONTAJINDAN YIRTILMASI (Yanlış Tank) TANKIN YIRTILMASI (Birincil hata) Şekil 1 : Bileşen hatası TANKIN YIRTILMASI (İkincil hata) İKİNCİL HATA – POMPANIN SÜREKLİ ÇALIŞMASI > 60 s İKİNCİL HATA – MEKANİK, TERMAL GİBİ NEDENLER Şekil 2 : İkincil hata İKİNCİL HATA – POMPANIN SÜREKLİ ÇALIŞMASI > 60 s POMPA SÜREKLİ ÇALIŞIYOR t>60 s EĞER POMPA t>60 s ÇALIŞIRSA TANKIN YIRTILMA İHTİMALİ = 1 SİSTEM HATASI Şekil 3 : Sistem hatası Şekil 4 : FTA Boolean Matematiği Boolean matematiği FTA’da özel uygulamayı sağlamaktadır. Örneğin vanalar açık veya kapalı, bir olay olur veya olmaz gibi ikilemlerde çok önemlidir. George Boole 1815 - 1864 Booelan Denklemleri T1 : Değişme (a) A + B = B + A (b) A B = B A T2 : Birleşme (a) (A + B) + C = A + (B + C) (b) (A B) C = A (B C) T3 : Dağılma (a) A (B + C) = A B + A C (b) A + (B C) = (A + B) (A + C) T4 : Özdeşlik (a) A + A = A (b) A A = A T5 : Tamamlayıcılık (a) AB + A B = A (b) (A + B ) (A + B) = A VEYA Kapısı Boolean Matematiği: P(D) = P(A) + P(B) – P(AB) veya = P(A) + P(B) – P(A)P(B/A) D + A B VE Kapısı VE kapısı kapıya bağlı olayların kesişimidir. VE’ye bağlı tüm olayların oluşması halinde tepe olayı oluşabilir. Şekil 5’de verilen sistemde Boolean denklemi D= A . B’dir. D = A1 . A2. A3. A4. A5…..An D olayı, tüm A’ ların oluşması halinde meydana gelebilir. D A B Şekil 5 : D olayı için VE Kapısı Minimal Cut Set (MCS) En az sayıda elemanların hata yapması sonucunda tepe olayın oluşmasını sağlayan küme kesisi. Tepe olayın oluşması için birincil olayların bir kombinasyonu (kesişim)’dur. Eğer bu kombinasyonun içindeki her hangi bir olay oluşmaz ise tepe olay oluşmaz. Tepe olayın MCS’sini genel olarak aşağıdaki şekilde tanımlanır : T = M1 + M2 + M3 + ….. Mk T = Tepe olay M= MCS’ler. M = X1 + X2 + X3 + …….. Xn X = Hata yapan elemanlar T = E1 E2 E1 = A + E3 E3 = B + C E2 = C + E4 E4 = A B Şekil 6 : FTA Örneği E1 ve E2’yi yerine koyalım E1 = A+ E3 E2= B + C : T = (A + E3) (C + E4) = (A C) + (E3 C) + (E4 A) + (E3 E4) E3’ü yerine koyalım E3 = B + C : = A C + (B + C) C + E4 A + (B + C) E4 = A.C + B . C + C . C + E4 . A + E4 . B + E4 . C Eş güçlülük kuralına göre C . C = C T = A C + B C + C + E 4 A + E4 B + E 4 C A.C + B. C + C + E4 C = C ( absorbsiyon kuralına göre) T= C + E4 + E4 B E4 ’ ü yerine koyarsak T = C + (A B) A + (A B) + (A B) B Absorbsiyon kuralını uygularsak : T=C+AB olur ve FTA (Şekil 7) yandaki şekle indirgenir. Şekil 7: MCS E1 Basınçlı tank T E2 E3 S E1 E2, E3, E4, E5 R S : : : : S1 K1 K2 T : : : : TEPE OLAY ARA OLAYLAR ZAMAN RÖLESİ - BİRİNCİL HATA BASINÇ SVİCİ HATASI - BİRİNCİL HATA S1 SVİÇİ HATASI – BİRİNCİL HATA RÖLE K1 HATASI – BİRİNCİL HATA RÖLE K2 HATASI – BRİNCİL HATA BASINÇLI TANK HATASI – BİRİNCİL HATA K2 E4 S1 E5 K1 R Boolean Matematiği – Basınçlı tank E1 = = = = = = = T + E2 T + (K2 + E3) T + K2 + (S . E4) T + K2 + S . (S1 + E5) T + K2 + (s . S1) + (S . E5) T + K2 + ( S . S1) + S . (K1 + R) T + K2 + (S . S1) + (S . K1) + (S . R) Minimal Cut Set K2 T S . S1 S . K1 S.R Kantitatif Hesaplama Eleman Basınçlı tank K2 rölesi Basınç sviçi Röle K1 Zaman rölesi Sviç S1 P(T) P(K2) P(S . K1) P(S . R) P(S . S1) = = = = = Sembol T K2 S K1 R S1 5 X 10-6 3 X 10-5 (1 X 10-4) (3 X 10-5) (1 X 10-4) (1 X 10-4) (1 X 10-4) (3 X 10-5) Hata olasılığı 5 X 10-6 3 X 10-5 1 X 10-4 3 X 10-5 1 X 10-4 3 X 10-5 = = = 3 X 10-9 1 X 10-8 3 X 10-9 P1 veya P2 veya …Pn = P1 + P2 + P3+ …..Pn P(E1) 3,5 X 10-5 Önemli MSC MCS’lerin önemini saptamak için MSC’nin olasılığını toplam sistemin olasılığına orantılamalıdır: MSC T K2 S . K1 S.R S . S1 Önem 18% 88% < % 0,1 < % 0,1 < % 0,1 TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ Dinlediğiniz için Teşekkürler Sorular ? Mustafa Bağan Genel Sekreter