E - ıı. uluslararası proses güvenliği sempozyumu ve sergisi 22

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(AB) 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+AB
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