Olajipari Karbantartás Védelmi rendszerek
Jancsicsné Kun Ágnes Instrumentation & Electrical Engineering
Tartalom 1. Miért kellenek védelmi rendszerek? 2. Robbanásbiztonság, Rb (Ex) Robbanásbiztos villamos rendszerek megvalósítása és üzemeltetése
3. Folyamatbiztonság, SIL HAZOP, LOPA, SIL Biztonsági rendszerek üzemeltetése és karbantartása DCS és ESD rendszerek kapcsolata
A VEGYIPAR (sajátos) TÖRTÉNETE… OPPAU – 1921 430 HALOTT 700 ÖSSZEOMLOTT BHOPAL - 1984 ÉPÜLET 3000 AZONNALI HALOTT, KÖZEL 100.000 SÉRÜLT
FLIXBOROUGH - 1974 28 DOLGOZÓ HALOTT 167 MILLIÓ $ KÁR
TEXAS CITY - 2005 15 HALOTT, 180 SÉRÜLT „JELENTŐS” KÁR
Veszélyes ipari balesetek Texas City, 2005. március 23.: Tűz és robbanás, 15 haláleset, 170 sérülés http://www.csb.gov/videos/
Veszélyes ipari balesetek
I. The August 6, 2012 Chevron Refinery
Chevron finomító, 2012. augusztus 6.
Desztillációs torony „könnyű gázolaj” megcsapolás
És ami maradt belőle...
Rijeka, 2014. •
• • • •
•
22.15-kor a kezelő a 321-MP-9 B pakura szivattyú füstölését észlelte, hívta a műszakvezetőt. A személyzet (2 fő) átállt a 321-MP9 A jelű szivattyúra 22.20-kor Ekkor a B jelű szivattyú alól lángok csaptak föl. Értesítették a tűzoltókat és a műszertermet 22.22-kor. Megpróbálták lokalizálni a tüzet, de az szétterjedt. A műszerteremből nem tudták a szívó szerelvényt lezárni, elindult a vészleállás. Miután sikerült leüríteni a desztillációs tornyot, 1.50-kor eloltották a tüzet. 8
A tűz okai •
• •
•
Az eseményt a B szivattyú leürítő dugójának meghibásodása okozta, mely következtében 10m3 360°C-os pakura folyt ki és gyulladt meg A dugó menete korrózió következtében szinte elfogyott A megelőző karbantartás (rezgés és termográfiás mérések) nem mutatott szivárgásra utaló jeleket. A torony és szivattyú közti motoros szerelvény kézi állásban volt és a tűz miatt nem tudták megközelíteni és lezárni.
9
EU statisztika az ipari katasztrófákról I. Munkahelyi baleset miatt: • •
Minden 5 másodpercben egy munkás valamilyen baleset áldozata lesz Minden második órában meghal valaki
II. 2001-ben ez 7,6 millió munkahelyi balesetet jelentett • •
Ebből 4,9 millió 3 napnál hosszabb munkaidő kieséssel járt, és 4.900 halálos volt
Veszélyek, kockázatok és előírások SEVESO II Directives
Explosive Hazard
ATEX 100 ATEX 137
IEC EN 61508 IEC EN 61511
Törvényi szabályozások 2011 évi CXXVIII tv. (korábban 1999. évi LXXIV tv.) a Katasztrófavédelemről, (96/82/EC, Seveso II. direktíva) Biztonsági Jelentés készítése 3/2003 FMM-ESzCsM rendelet a potenciálisan robbanás-veszélyes munkahelyek kockázatairól (99/92/EC, ATEX 137): Robbanásvédelmi dokumentációk készítése Technológia biztonság, mérőszáma a SIL (Safety Integrity Level) MSZ EN 61508 és MSZ IEC 61511
Tartalom 1. Miért kellenek védelmi rendszerek? 2. Robbanásbiztonság, Rb (Ex) 3. Folyamatbiztonság, SIL
Robbanásbiztonság - robbanási határértékek Tűz előfeltétele: Gyúlékony anyag, oxigén, gyulladási hőmérséklet Robbanás előfeltétele: robbanóképes gázkeverék, gyújtóforrás, ezek idő- és térbeli együttes előfordulása Robbanási határértékek
Gáz
ARH, FRH
Ammónia
15.50-27.00
Szénmonoxid
12.50-74.20
Hidrogén
4.00-74.20
Metán
5.00-15.00
Dietil-éter
1.85-36.50
Propilén
2.00-11.10
Robbanásvédelmi dokumentáció tartalma 3/2003. (III.11.) FMM-ESzCsM együttes rendelet 1. Az üzem telepítése, a technológia rövid ismertetése 2. Az üzemben előforduló tűzveszélyes anyagok 3. A robbanásvédelmi térségek zóna besorolása 4. A robbanás veszély kockázat elemzése, és értékelése • • •
A robbanóképes közeg keletkezésének kockázata Az effektív gyújtóforrások kockázat elemzése Munkakörök kockázat értékelése
5. Robbanásvédelmi koncepció • • •
A robbanóképes közeg kialakulásának megakadályozása A gyújtóforrások kiküszöbölése Védő intézkedések a következmények korlátozására
6. Munkaszervezési jellegű védőintézkedések •
Oktatások, utasítások, munkavégzési engedélyek stb.
7. Mellékletek: • • •
Tűz- és robbanás veszélyességi besorolási rajzok Gépészeti és villamos berendezések listája RB felülvizsgálati jegyzőkönyvek
Robbanásbiztonság - zónák
0-ás zóna: Az a térség, ahol robbanóképes gázkeverék folyamatosan (vagy hosszú ideig) jelen van. Ilyen pl. az autónk benzintankjának a benzin feletti térrésze. A 0-ás zóna a leg robbanás veszélyesebb övezet!
1-es zóna: Az a térség, ahol normál üzemmenet esetén robbanóképes gázkeverék előfordulhat.
2-es zóna: Ahol robbanóképes gázkeverék
várhatóan nem fordul elő, vagy csak ritkán és rövid ideig.
Azt, hogy egy térség melyik zónába esik, a tervezőnek számos körülmény (éghető anyag, kibocsátás jellege, -mértéke, szellőzés, stb.) figyelembe vételével kell eldöntenie.
Rb Zóna besorolások folyamata: MSZ EN 60079-10 1. Kibocsátó források, kibocsátás fokozata • •
•
Folyamatos Elsőrendű: szivattyú tömítés, nyitott rendszerű mintavételi helyek, nyitott rendszerű leeresztő, víztelenítő (rácsos folyóka) Másodrendű: karimás csatlakozás, szerelvényszár tömítés
2. A szellőzés hatása a zónák típusára • •
Szellőzés mértéke (fokozata): erős, közepes, gyenge Szellőzés üzembiztonsága: jó, megfelelő, gyenge
3. A zónák kiterjedése
„Ex” védelmi módok, Nyomásálló tokozás A nyomásálló tokozás
pl.: Ex d IIC T3
E védelmi mód lényege, hogy a robbanásveszélyes környezetbe szánt villamos berendezést beletesszük egy zárt, robosztus tokozatba (jobboldali képünk), amely úgy van "megkonstruálva", hogy a tokozat belsejében keletkező esetleges robbanás ne szökjön ki, ne terjedjen át a tokozat körülötti térbe.
„d” tokozat
Példák nyomásálló tokozású védelemre
Ex védelmi módok, Fokozott védelem A fokozott védelem
pl.: Ex e IIC T3
Az "e" olyan védelmi mód, amely kiegészítő megoldásokkal, túlméretezéssel növeli meg a biztonságot oly módon, hogy nagymértékben csökkenti veszélyes mértékű hőmérsékletek, illetve szikrák, ívek keletkezésének valószinűségét az olyan villamos gyártmányok belsejében és külsején, amelyek a rendeltetésszerű használat során szikrákat, íveket nem produkálnak.
„e” tokozat
Példák fokozott biztonságú védelemre
Ex védelmi módok, Gyújtószikramentes védelem A gyújtószikramentes védelem
pl.: Ex i(a,b) IIB T6
Azokat a villamos készülékeket, amelyeket az áramkörünk megtáplálásánál közbeiktatunk annak érdekében, hogy az energiaszintet korlátozzuk, a köznyelv gyújtószikramentes (gyszm.) leválasztónak nevezi.
Zener gát
Ex védelmi módok, Túlnyomásos védelem
A túlnyomásos védelem
pl.: Ex p IIB T5
Ez egy olyan védelmi mód, melynél a védett tokozásba (vagy akár helyiségbe) a környezet nyomását meghaladó nyomású védőgázt viszünk be, olyan mennyiségben, hogy odabenn a robbanóképes gázkeverék kialakulását megakadályozzuk
„p” védelem
Példák túlnyomásos védelemre
Felülvizsgálat – elrettentő példák 1 I. RB felülvizsgálatok – 3 évente
Felülvizsgálat – elrettentő példák 2
Felülvizsgálat – elrettentő példák 3
Tartalom
1. Miért kellenek védelmi rendszerek? 2. Robbanásbiztonság, Rb (Ex) 3. Folyamatbiztonság, SIL
Reteszrendszerek I. Ezen rendszerek jellemzője, hogy a technológiai folyamatok irányításában nem vesznek részt, csak felügyelik azokat, és valamilyen kritikus szélsőérték elérésekor elhárító, megelőző beavatkozást végeznek (leállít, leürít, eláraszt, stb.). II. A katasztrófa megelőzési és elhárítási hierarchiában ez az utolsó szint, amely ellenőrzött és irányított módon fejti ki megelőző tevékenységét, így ezek megbízhatósága egyre fontosabbá válik.
Védelmi rétegek – hagymahéj ábra Havária terv Kárcsökkentés (passzív) Mechanikus védelem (aktív) Reteszrendszer Alarmok, kezelő BPCS (DCS mérésszabályozás) Technológiai folyamat
Védelmi rétegek 2.
„SIL” szabványok •
Miben különböznek a korábbi gyakorlattól? • Életciklus alapú megközelítés • Reteszrendszer SIS mérőkör SIF • Kockázat alapú megközelítés • A két szabvány kapcsolata • MSZ EN 61508 elsősorban a gyártókra vonatkozik • MSZ IEC 61511 tervezők (rendszer integrátorok), végfelhasználók
2015.12.02.
32
Biztonsági életciklus modell – MSZ EN 61511 Safety life cycle
Technológiai veszély (HAZARD) elemzés Technológiai HAZOP
HAZOP Study
Kockázat értékelés – Risk ranking Kockázat fogalma: A veszélyes esemény (hazard) előfordulása esetén: A következmény súlyossága (C) Az előfordulás gyakorisága, valószínűsége (F)
RISK = C x F A MOL NyRt Finomítás által elfogadott kockázatok: Személyek egészségére és biztonságára vonatkozó kockázat: Kategória Következmény Enyhe sérülés és egészségi ártalom (elsősegély) A
Elfogadható gyakoriság -2 10 esemény/év
B
Jelentős sérülés (baleset) és egészség károsodás
-3 10 esemény/év
C
Súlyos sérülés (baleset) és egészség károsodás
-4 10 esemény/év
D
Egy halálos vagy csoportos baleset
-5 10 esemény/év
E
Több halálos baleset
-6 10 esemény/év
Kockázat értékelés Kockázatok rangsorolása (kockázati mátrix)
Kockázat értékelés, kockázat csökkentés Következmény K á r c s ö k k e n t é s
Katasztrofális
Elfogadhatatlan
Súlyos
Elfogadható Gyakoriság
Elhanyagolható 0
> 20 év
4-20 év
1-4 év
< 1 év Gyakori
Elhanyagolható
Megelőzés
Kockázat csökkentés módszerei
LOPA – védelmi rétegek elemzése Kockázat Kiinduló kockázat Csökkentés nélkül Kockázat csökkentés Belső folyamat stabilitással Kockázat csökkentés BPCS-el (DCS)
Teljes kockázat csökkentés
Kockázat csökkentés Alarm rendszerrel Kockázat csökkentés SIS-el Kockázat csökkentés Mechanikai eszközökkel
Elfogadható kockázat
Egyéb kockázat csökkentés
Megmaradó kockázat
Védelmi rétegek IPL1
IPL2
IPL3
IPL4
IPL5
IPL6
Kockázat értékelés LOPA
SIL besorolás menete Cél: Meghatározni a SIF-eket és az elérendő SIL értéket 1. Műszerezett biztonsági feladatok meghatározása Safety Instrumented Functions (SIF) 2. Elérendő biztonsági szint kiszámítása Safety Integrity Level (SIL) 3. Biztonsági követelmény specifikáció Safety Requirements Specification (SRS)
„SIF”
SIF = Safety Instrumented Function
PSL-087A/B/C
BAL-001-004 (burner 1.)
PSL
2oo3
1oo2
1oo2
LOGIC SOLVER: Safety PLC BSL
UV-002A/B/C (burner 1.)
SIL értékek SIL besorolás
Finomítóban, vegyi üzemben a SIL 4 nem értelmezhető, nem megvalósítható, a legszigorúbb érték a SIL 3 !
Redundancia – szavazó rendszerek 1oo1 „1 out of 1” egyből egy nincs redundancia, kevésbé biztonságos, és kicsi a rendelkezésre állás (b/r) 2oo2 „2 out of 2” kettőből kettő nincs igazi redundancia, kevésbé biztonságos, de nagyobb a rendelkezésre állás (b/R) 1oo2 „1 out of 2” kettőből egy redundáns, biztonságos, de kicsi a rendelkezésre állás (B/r) 2oo3 „2 out of 3” háromból kettő redundáns, biztonságos, nagy a rendelkezésre állás (B/R) 2oo4 „2 out of 4” négyből kettő redundáns, biztonságos, nagy a rendelkezésre állás (B/R)
Szavazásos elrendezések Biztonság
Biztonság
1oo3
2oo4
1oo2
2oo3
1oo1
2oo2
3oo3 Rendelkezésre állás
Rendelkezésre állás
A SIL érték időbeni változása IEC61508
1/PFD(t)
SIL 4 SIL 3 1/PFDavg
SIL 2 SIL 1
IEC61508
test period
time
1/PFD(t)
SIL 4 1/PFDavg
SIL 3 SIL 2
test period
SIL 1 time
Teszt problémák
Reteszrendszerek kezelése •
Folyamatbiztonsági felülvizsgálat (SIL projekt I. fázis) után a nem megfelelő rendszerek ütemezett cseréje, biztonsági PLC-k beépítése (SIL projekt II. fázis)
•
Évenkénti reteszpróba (teszt)
•
Retesz jeladók ellenőrzése, kalibrálása (nagyleállások alatt)
•
Retesz szelepek diagnosztikája
•
Feloldó kapcsolók (POS, MOS) működtetésének dokumentálása, ellenőrzése elektronikus műszaknaplóban
Ellenőrző kérdések: 1. A robbanásveszélyesség szempontjából milyen zónákra osztjuk az üzemi területeket? Mik az egyes zónák jellemzői? 2. Mik az égés és a robbanás feltételei? 3. Ismertesse a zónabesorolás elvi alapjait. 4. Mit tartalmaz a Robbanásvédelmi dokumentáció? 5. Ismertesse a villamos berendezéseknél alkalmazott robbanás elleni védelmi módokat és azok jellemzőit. 6. Folyamatbiztonság szempontjából milyen független védelmi rétegeket különböztetünk meg (hagymahéj ábra)? 7. Mit nevezünk kockázatnak (Risk) a folyamatbiztonság szempontjából? 8. Milyen szintjei vannak (SIL) a műszerezett biztonsági rendszereknek? 9. Milyen szavazó rendszereket/redundanciákat ismerünk (MooN)?
Kérdések - válaszok
Jancsicsné Kun Ágnes, Functional Safety Engineer, TÜVFSEng 297/06; ID: TP11050364
