ارزیابی ریسک فرآیندهای شیمیایی با استفاده از روش LOPA

Risk assessment of chemical processes using Layer of Protection Analysis (LOPA) method

فرمت: WORD  تعداد صفحات: 15

ارزیابی ریسک فرآیندهای شیمیایی با استفاده از روش LOPA: مطالعه موردی در یک مخزن واحد پتروشیمی

محمد خندان 1 ،علیرضا کوهپایی 2، موسی جباری 3، شهرام وثوقی 4*
1 گروه ارگونومی، دانشکده بهداشت، مرکز تحقیقات سلامت کار، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران
2 گروه بهداشت حرفه ای، دانشکده بهداشت، مرکز تحقیقات سلامت کار، دانشگاه علوم پزشکی قم، قم، ایران
3 گروه ایمنی، دانشکده ایمنی، دانشکده سلامت، ایمنی و محیط زیست، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
4 ( نویسنده مسئول) گروه علوم بهداشتی، دانشکده سلامت، ایمنی و محیط زیست، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

آنالیز لایه های حفاظتی فرآیند (LOPA) یک روش نیمه کمی ارزیابی ریسک می باشد که بعد از اجرای تکنیک های تجزیه و تحلیل خطر مانند HAZOP مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش خطرات فرآیند با توجه به منطق سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) تا حد قابل قبول سازمان کاهش پیدا می کنند. همچنین با استفاده از این روش می توان سطح یکپارچگی ایمنی برای سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) و یا تجهیزاتی که در شرایط بحرانی عملکرد ایمنی دارند (SIF) را بدون استفاده از تکنیک های زمان بر مانند تجزیه و تحلیل درخت خطا یا FTA مشخص کرده و به سبب ماهیت تکنیک، عملیات مستندسازی به طور هم زمان با اجرای تکنیک انجام می شود. این تکنیک یک ابزار قدرتمند برای ارزیابی وضعیت موجود لایه های حفاظتی فرآیند می باشد. با اجرای LOPA تلاش ها برای کاهش ریسک متوجه خطرات با ریسک بالاتر شده و چارچوبی منطقی برای تخصیص منابع و کنترل خطرات به صورت مؤثر ایجاد می شود. در این مطالعه به روش شناسی این تکنیک پرداخته شده است و به منظور ارائه یک نمونه، مطالعه موردی آن بر روی یک درام در فرآیند تولید متانول آورده شده است. در فاز پایانی انجام تجزیه و تحلیل، لایه های حفاظتی مستقل (IPL) مورد نیاز برای رسیدن به اهداف سازمان در زمینه کنترل خطرات درام ارائه شده است.

واژه های کلیدی: ایمنی فرآیند، ایمنی عملکردی، LOPA ،SIL

Abstract
The Layer of Protection Analysis (LOPA) is a semi-quantitative risk assessment method which builds upon process hazard analysis techniques like HAZOP. It applies Safety Integrity Level (SIL) approach towards process hazards which determine the total amount of risk reduction level required according to corporate risk acceptable level. LOPA also estimates the required Safety Integrity Level (SIL) for the Safety Instrumented Function (SIF) without more time-consuming techniques such as Fault Tree Analysis (FTA). Besides its ability to be self-documented, it is a powerful analytical tool for assessing the adequacy of process protection layers. Therefore, risk reduction efforts focus towards impact events with the highest risks and provide a rational basis to allocate risk reduction resources efficiently. This paper briefly describes the LOPA methodology, and applies it into a drum in a Methanol production process as a case study. At the end the required Independent Protection Layers (IPL) of the drum is suggested.

Keywords: Process Safety, Functional Safety, LOPA, SIL

مقدمه

آنالیز لایه های حفاظتی یک روش نیمه کمی ارزیابی ریسک می باشد که برای آنالیز میزان مؤثر بودن لایه های حفاظتی مستقل (IPL) موجود در فرآیند در برابر خطرات شناسایی شده، مورد استفاده قرار می گیرد (1) و در صورت مؤثر نبودن این لایه های حفاظتی مستقل، لایه های حفاظتی مستقل جدید و میزان قابلیت اطمینان مورد نیاز آن را مشخص می کند. لایه های حفاظتی گروهی از تجهیزات و یا کنترل های اداری می باشند که در صورت بروز شرایط غیرعادی در فرآیند، که می توانند منجر به آشفته شدن فرآیند و بروز حادثه شوند، اقدامات مشخصی را انجام دهند. گروهی از لایه های حفاظتی که دارای خصوصیات زیر می باشند به عنوان لایه های حفاظتی مستقل شناخته می شوند (2):

1. قابلیت دسترسی: در صورت آشفته شدن فرآیند در دسترس باشند؛
2. خاص بودن: برای جلوگیری و یا کاهش یک پیامد نامطلوب مشخص طراحی شده باشد (برای سناریوهایی که منجر به پیامدهای یکسانی می شوند می توان از یک IPL استفاده کرد)؛
3. استقلال عملکرد: رخداد رویداد اولیه و عملکرد دیگر لایه های حفاظتی در کارکرد آن تاثیری نداشته باشد؛
4. قابلیت اطمینان: کاری که برای آن طراحی شده است را به صورت درست انجام دهد و
5. قابلیت بازرسی: لایه های حفاظتی می بایست در دوره های مختلف مورد بازرسی قرار گیرند.

استاندارد انجمن بین المللی الکتروتکنیک (IEC 61511) مربوط به ایمنی عملکردی سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) در صنایع فرآیندی می باشد (3). بر طبق این استاندارد، اولین و ساده ترین گام برای کنترل ریسک، طراحی فرآیند به صورت ایمن می باشد که این امر توسط طراحی های ذاتاً ایمن تر تحقق پیدا می کند. گاهی اوقات طراحی اولیه فرآیند به گونه ای است که نمی تواند جلوی پیشرفت سناریوی حادثه را بگیرد. در این حالت بر طبق مدل پنیر سوئیسی حادثه، خطر از اولین لایه حفاظتی عبور کرده و می بایست برای جلوگیری از ایجاد حادثه و یا کاهش اثرات آن، توسط لایه های حفاظتی دیگری کنترل شود. لایه ی حفاظتی مستقل بعدی، تجهیزات و کنترل هایی هستند که همواره فرآیند را مورد پایش و کنترل قرار می دهند.

حلقه های کنترل که در گروه سیستم های پایه کنترل فرآیند (BPCS ها) قرار دارند، شامل مواردی همچون آلارم ها، نظارت های اپراتور بر فرآیند و دستورالعمل های عملیاتی نمونه ای از این لایه ها می باشند. در صورتی که با وجود این لایه های حفاظتی مستقل خطر همچنان وجود داشته باشد می بایست از لایه هایی استفاده کرد که جلوی پیشرفت سناریوی حادثه را بگیرند. این لایه ها شامل آلارم های حیاتی، سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) و سیستم های حفاظتی مکانیکی می شوند.

SIS ها تجهیزات و سیستم هایی هستند که فرآیند را به صورت مستمر مورد پایش و کنترل قرار می دهند و در صورتی که تغییری غیرمعمول در پارامترهای فرآیندی ایجاد شود، آنرا شناسایی نموده و به حالت ایمن هدایت می کنند. در صورتی که این لایه ها نیز نتوانند جلوی گسترش اثرات ناشی از رویداد اولیه را بگیرند، می بایست از لایه های دیگری که می توانند این اثرات را کاهش دهند استفاده شود؛ شیرهای ایمنی و اطمینان از این گروه می باشند. اگر این لایه ها نیز توانایی جلوگیری از رخداد حادثه را نداشته باشند و یا اینکه نتوانند اثرات آن را تا حد مشخصی کاهش دهند، کنترل ریسک وارد مرحله ی واکنش اضطراری کارخانه می شود و در صورتی که اثرات حادثه، محیط زیست خارج از کارخانه را نیز دربرگیرد، می بایست طرح واکنش اضطراری جامعه برنامه ریزی می شود تا جلوی صدمات و خسارات بیشتر گرفته شود.

بدیهی است، کاربرد همه ی لایه های حفاظتی شناسایی شده برای سناریوهای حادثه، از لحاظ منطقی، اقتصادی و ایمنی غیر قابل قبول می باشد؛ بدین جهت استاندارد 61511 روش LOPA را معرفی کرده تا خطر بر اساس شدت و احتمال وقوع آن و به طور سیستماتیک کنترل شود. در واقع LOPA یک راه حل اقتصادی است تا بتوان سطح ریسک موجود را تا حد قابل قبول کاهش داده و در نهایت ریسک باقیمانده را نیز پذیرفت. همچنین این نکته را باید در نظر گرفت که ریسک هایی که به عنوان ریسک باقیمانده شناخته می شوند، می بایست همواره مورد پایش قرار گرفته تا از قابل تحمل بودن آنها در دوره های مختلف اطمینان حاصل شود.

همانطور که قبلاً نیز به سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) اشاره شد، آنها تجهیزات و وسایلی هستند که در صورتی که فرآیند از حالت نرمال خارج شود، آنرا به حالت ایمن هدایت می کنند. به عملیاتی که SIS ها انجام می دهند تا فرآیند به حالت ایمن برود، عملکرد ابزار دقیق ایمنی یا SIF گفته می شود، در واقع SIF مجموعه ای از اقدامات برای هدایت فرآیند به حالت ایمن است (3). این عملکردها با معیار “سطح یکپارچگی ایمنی” یا SIL سنجیده می شود. سطح یکپارچگی ایمنی، یک معیار قابلیت اطمینان می باشد که بر حسب احتمال شکست در عملکرد یک SIF، درست در زمانی که فرآیند در شرایط غیر نرمال می باشد و وجود آن مورد نیاز است، تعریف می شود. به این احتمال، احتمال شکست در زمان مورد نیاز یا PFD گفته می شود (4).

استاندارد فوق SIL ها را به 4 سطح تقسیم می کند. این سطوح در جدول 1 نشان داده شده است. هرچه سطح یکپارچگی بالاتر باشد، احتمال شکست در زمان مورد نیاز (PFD) برای یک SIF پایین تر آمده و نشان دهنده ی در دسترس بودن بیشتر آن SIF می باشد؛ که البته طبیعتآً برای این کار می بایست هزینه بیشتری نیز صرف شود. به عنوان مثال در صورتی که سطح یکپارچگی برابر یک برای SIF تعیین شود، آن SIF می بایست دارای PFD بین 0.1 تا 0.01 باشد، به دیگر بیان اگر PFD یک SIF برابر 0.1 باشد، احتمال شکست در عملکرد SIF درست در زمانی که به آن نیاز است، 0.1 و احتمال ایمن عمل کردن آن 0.9 می باشد.

جدول 1- سطوح یکپارچگی ایمنی (SILs) (5)

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ تجزیه و تحلیل لایه های حفاظتی با روش LOPA و تعیین سطح یکپارچی ایمنی فرایند (SIL)

⇐ تجزیه و تحلیل لایه محافظ (LOPA)

⇐ ارائه الگو مدیریت ایمنی فرایند با استفاده از سیستم های ایمنی ابزار دقیق (SIS)

⇐ ایمنی در جانمایی تجهیزات واحدهای شیمیایی