Olay frekanslarının hesaplanması

TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ

Mustafa BağanGenel Sekreter

2. ULUSLARARASI PROSES GÜVENLİĞİSEMPOZYUMU VE SERGİSİ

22-24 Ekim 2015İstanbul

Mustafa Bağan

Olayı tetikleyen

kazalar (OT)

Başlatıcı olayın frekansını

azaltmak için önlemler (E)

Potansiyel önleyiciler

(Y)

Frekans Sonuçlar

Etkiyi azaltıcı stratejiler (A)

Potansiyel azaltıcı

kontrol (Y)

Kontrol Kaybı

Olay olursa sonuçlar

Tüm A’lar çöktü

Bir veya daha fazla A’larçöktü

E

E E E

E Y

Y

A AOT1

OT2

OT3

Kötü senaryo sonucu

Yeni kötü senaryo sonucu

Hata Ağacı (FTA) Olay Ağacı (ETA)

Papyon (Bow-tie) Analiz Metodu

Olayı tetikleyen

kazalar (OT)

Başlatıcı olayın frekansını

azaltmak için önlemler (E)

Potansiyel önleyiciler

(Y)

Frekans Kontrol Kaybı

E

E E E

E YOT1

OT2

OT3

Hata Ağacı (FTA)

?

Mustafa Bağan

Mustafa Bağan

Yüksek Etki

Risk MatrisiFREKANS

Etkiler Sınıf

İnsan hedefine olan etkiler Çevreye olan etkiler Sıralama

Yaralanma yok veya hafif yaralanma. İş durmaz

Eyleme gerek yok C1

24 Saatten fazla hastahanede kalma

Çevreye ciddi etki. Yerel eylem gerekir.

C2

Tesiste geri dönüşü olmayan yaralanma veya ölüm. Tesis dışı geri dönüşü olmayan yaralanma

Tesis dışında çevreye etki . Ulusal eylem gerekir.

C3

Tesis dışında geri dönüşümü olmayan yaralanma veya ölüm

Tesis dışında çevreye etki . Ulusal eylem gerekir.

C4

10-2/yıl

10-3/yıl

10-4/yıl

10-5/yıl

10-6/yıl

10-7/yıl

10-8/yıl

C1 C2 C3 C4

Orta Etki

İhmal Edilebilir Etki

Yüksek Etki

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.

Mustafa Bağan

Frekanslar

Kabul edilebilir risk limitleriÖlüm/yıl frekansı

Tesiste çalışanlar Tesis dışındakiler

Tolereedilebilir risk

Kabul edilemez risk

Kabul edilebilir risk

10-6

10-410-3

10-6

İngiltere

Mustafa Bağan

Toksik gaz yayılımı

Ateş topuAni

genişleme

Jet yangını

Flash yangını

Buhar bulutu patlaması

(VCE)

Alevlenir bulut

Geç tutuşma

Düşük basınç

Yüksek basınç

Çabuk tutuşma

Çabuk tutuşma

Havuz yangını

Gaz kaçağı

Sıvı kaçağı

Toksik sıvı yayılımı

İstem dışı salınım (boşalma)

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 BankasıMustafa Bağan

1 - Çelik proses boruları2 - Flanşlar3 - Manuel vanalar4 - Aktüatörlü vanalar5 - Enstrüman bağlantıları6 - Proses kapları (basınçlı)7 - Santrifüj pompalar8 - Pistonlu pompalar9 - Santrifüj kompresörler

10 - Pistonlu kompresörler11

-Isı değiştiricileri (Shel&Tube, Shelside HC)

12 - Isı değiştiricileri : plate13 - Isı değiştiricileri , hava soğutmalı14 - Filtreler15 - Boru hattı domuz tuzakları16 - Grayloc flanşları17 - Boru kelepçesi18 - Distilasyon kolonu19 - ESD Vanası20 - Fin fan soğutucu (havayla soğutucu)21 - Tesisat işlerinde kullanılan parça (rakor/manşon

gibi)22 - Contalar

Muhtemel Boşalma Kaynakları*

* OGP (Oil and Gas Producers) – Processrelease frequencies Pigs traps – Domuz tuzağıMustafa Bağan

OGP -The International Association of Oil & Gas Producers

Mustafa Bağan

Kaza verileri Büyük kazalar

Mesleki riskler

kara taşımacılığı kaza istatistikleri

Hava taşımacılığı kaza istatistikleri

Deniz, iç sular taşımacılığı kaza istatistikleri

Deniz üstü tesislerin inşa riskleriOlay verileri 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 riskleriGüvenlik sistemleri Güvenilir veri bulunması ve kullanılması rehberleriHassas noktalar İnsanlar

Tesis/yapı hassasiyeti

Kaçış, tahliye ve müdahale

QRA'da insan faktörü

Dış Etkenler

Uçak düşmesi

Deprem

Sel

Yıldırım düşmesi

Hava durumunun etkisi

Dış kaynaklı tutuşma olasılığı

Mustafa Bağan

Tesislere Yıldırım Düşme Olasılığı

TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ

Mustafa BağanGenel Sekreter

Yıldırım düşme olasılığı

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.

BS EN 62305- 2:2006

A = (3H + R)2

Mustafa Bağan

Tehlikeli olayların hesaplanması

ND = Lgfd X A X Floc X 10-6

Lgfd = Yere düşen yıldırımın yoğunluğu ( /km2/yıl)Floc = Yapının bölgesel faktörüA = Bir önceki denkleme göre hesaplanan alan (m2)

Bölge Floc

Yüksek yapı veya ormanlarla dolu bölge 0,25Aynı büyüklükte veya daha az yükselikte yapı veya ormanla çevrili bölge

0,5

Alanda başka yapı yok 1Etrafta başka yapı yok ve tepelerde de yok 2

Yıldırım düşme olasılığı

Yapının Bölgesel Faktörü

Mustafa Bağan

NASA Lightning Flash Density Map

Mustafa Bağan

*Ref: A European lightning density analysis using 5 years of ATDnet data

2008-2012 Yıldırım yoğunluğu. Maksimum 7,9 yıldırım/m2/yıl*

0,5/m2/yıl

Mustafa Bağan

Yapının yıldırım düşme sonucu hasar görme olasılığınıhesaplamak için yıldırımdan korunma sisteminin (LPS) varlığıincelenir.

BS EN 62305-1:2006’ye göre dört seviyeli koruma sistemivardır. I no’lu seviye en iyi koruma seviyesidir:

Yapının detayı Koruma seviyesi OlasılıkKoruması olmayan - 1

Koruması olan

IV 0,2III 0,1II 0,05I 0,02

Yıldırım düşme olasılığı

Mustafa Bağan

H= 20 m

R= 10 m

H1= H

A = (3H + R)2

A = (3 X 20 + 10 )2

= 15293 m2Floc = 0,5

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) : 0,2ND * Koruma faktörü 0,004 X 0,2 = 8x10-3 /yıl

Örnek - Yıldırım Düşme Olasılığı

Mustafa Bağan

Hata ağacı analizi

TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ

Mustafa BağanGenel Sekreter

Fault Tree Analysis - FTA

FTA, önceden tanımlanmışbir olayın oluşmasınaneden olan paralel veyabirbirini izleyen hatalarıbelirleyen bir grafikçalışmadır.

Hatalar, sistemhatası, bileşenhatası, insan hatasıveya diğer hatalarınkombinasyonuolabilir.

Mustafa Bağan

Tepe Olay

FTA,tepe olaya götüren temel olayların arasındaki lojik etkileşim-bağlantıları inceler

FTA bir kantitatif (nicel) analiz metodu değildir. Ancak sıklıkla kantitatif analize gidilmesini sağlar.

Fault Tree Analysis - FTA

Mustafa Bağan

Fault Tree Analysis - FTA

FTA, kapı (gate) olarak bilinenbağlantılarla hata ağacının lojikolarak oluşturulmasıdır.

Kapıların çıktısı olarak en yüksek olay “Tepe olay”, düşük olay ise tepe olayın oluşmasına katkı yapandır.

Mustafa Bağan

Fault Tree Analysis - FTA

FTA’da grafik için bazı semboller kullanılır

FTA’lar koruma bariyerleri göz önüne alınmadan yapılır.

Mustafa Bağan

Sembol İşaret edilen İşlev

ARA OLAYDaha önceki hatalar sonucu Lojik kapıaracılığıyla oluşan olay

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

BİRİNCİL OLAY SEMBOLLERİ

Mustafa Bağan

Sembol İşaret edilen İşlev

İÇERİYE TRANSFER Dışa transfere doğru gelişecek hata ağacı

DIŞARIYA TRANSFER İçe transferin bağlanması gereken yer

TRANSFER SEMBOLLERİ

Mustafa Bağan

Sembol İşaret edilen İşlev

VE KAPISITüm girdilerin oluşması halinde çıktıyı verenkapı.

VEYA KAPISIEn az bir veya daha fazla girdinin oluşmasıhalinde çıktı oluşur.

ÖZEL VEYA KAPISI Özel bir hatanın oluşması halinde kullanılır

ÖNCELİKLİ VE KAPISIÖzel bir aşamada eğer hataların hepsi oluşursaçıktı oluşur.

ENGELLEYİCİ KAPIÖzel bir koşulun yerine gelmesi halinde çıktıveren kapı

KAPI SEMBOLLERİ

Mustafa Bağan

Fault Tree Analysis - FTA

Temel olay

Gelişmemiş olay

Tepe olay

VEYA kapısı

VE kapısı

Mustafa Bağan

Ara olay

BASINÇLI TANK ÖRNEĞİ*

SviçS1

Röle K1

Röle K2

Zaman rölesi

Basınç sviçi

Motor

Pompa

Tahliye vanası

Basınçlı Tank

Depo

* NASA - Fault Tree Handbook with Aerospace Applications

BASINÇLI TANK ÖRNEĞİ*

SviçS1

Röle K1

Röle K2

Zaman rölesi

Basınç sviçi

Motor

Pompa

Tahliye vanası

Basınçlı Tank

Depo

* NASA - Fault Tree Handbook with Aerospace Applications

1)Pompa tankın içine büyük bir depodan akışkan basıyor,

2) Tankın gerekli basınca ulaşması için 60saniye yeterli

3)Basınç sviçi tank boşken kapalı

4) Gerekli basıncaulaşınca basınç sviçiaçılıyor, Röle K2kontakları açılıyorpompanın enerjisinikesiyor ve pompamotorunu durduruyor.

5)Tank bir boşaltma vanasına sahip ve bu vana tüm tankı ihmal edilebilir bir zamanda boşaltıyor. Tank boşaldığı zaman basınç sviçikapanıyor ve döngü böyle tekrarlanıyor .

1) Sistemde

operasyon S1’e

basmakla

başlıyor.

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.

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.

4) Pompanın motoru

harekete geçiyor.

5) Zaman rölesi, basınç sviçininkapanma 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.

START-UP

FTA-Hatalar

Birincil hata

Yapacağı görev içim tanımlanmış bir elemanınçevresinde oluşan hata. Örneğin basınçlı tank,P0 basıncına dayanıklı, P≤ P0 basıncında kaynakhatası 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.

İstenmeyen olay olarak boru ve kabloların arızaları dışarıda bırakılırsa tankın yırtılması veya parçalanmasını ele alıyoruz.

POMPA ÇALIŞMAYA BAŞLADIĞINDATANKIN YIRTILMASI

Bu olay bir bileşen hatasından kaynaklıyor mu ? Sorusunacevap “evet” olduğundan tepe olayın altına “VEYA” kapısınıkoyarız ve birincil, ikincil hataları inceleriz.

Ne zaman ?Ne ?

FTA Kural 1

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

EĞER POMPA t>60 s ÇALIŞIRSA TANKIN

YIRTILMA İHTİMALİ = 1

POMPA SÜREKLİ ÇALIŞIYOR t>60 s SİSTEM

HATASI

Şekil 3 : Sistem hatası

Şekil 4 : FTA

Boolean Matematiği

Boolean matematiği FTA’daözel uygulamayı sağlamaktadır.

Örneğin vanalar açık veya kapalı, bir olay olur veya olmaz gibi ikilemlerde çok önemlidir.

George Boole1815 - 1864

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

Booelan Denklemleri

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 halindetepe olayı oluşabilir. Şekil 5’de verilensistemde Boolean denklemi D= A . B’dir.

D = A1 . A2. A3. A4. A5…..An

D olayı, tüm A’ ların oluşması halindemeydana 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

Şekil 6 : FTA Örneği

T = E1 E2

E1 = A + E3

E3 = B + C E2 = C + E4

E4 = A B

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 . CEş güçlülük kuralına göre C . C = C T = A C + B C + C + E4 A + E4 B + E4 CA.C + B. C + C + E4 C = C ( absorbsiyon kuralına göre) T= C + E4 + E4 BE4 ’ ü yerine koyarsak T = C + (A B) A + (A B) + (A B) BAbsorbsiyon kuralını uygularsak : T = C + A Bolur ve FTA (Şekil 7) yandaki şekle indirgenir.

Şekil 7: MCS

E1

T E2

E3 K2

E4S

S1 E5

RK1

E1 : TEPE OLAYE2, E3, E4, E5 : ARA OLAYLARR : ZAMAN RÖLESİ - BİRİNCİL HATAS : BASINÇ SVİCİ HATASI - BİRİNCİL HATAS1 : S1 SVİÇİ HATASI – BİRİNCİL HATAK1 : RÖLE K1 HATASI – BİRİNCİL HATAK2 : RÖLE K2 HATASI – BRİNCİL HATA T : BASINÇLI TANK HATASI – BİRİNCİL HATA

Basınçlı tank

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 SetK2TS . S1S . K1S . R

Eleman Sembol Hata olasılığıBasınçlı tank T 5 X 10-6

K2 rölesi K2 3 X 10-5

Basınç sviçi S 1 X 10-4

Röle K1 K1 3 X 10-5

Zaman rölesi R 1 X 10-4

Sviç S1 S1 3 X 10-5

P(T) = 5 X 10-6

P(K2) = 3 X 10-5

P(S . K1) = (1 X 10-4) (3 X 10-5) = 3 X 10-9

P(S . R) = (1 X 10-4) (1 X 10-4) = 1 X 10-8

P(S . S1) = (1 X 10-4) (3 X 10-5) = 3 X 10-9

P1 veya P2 veya …Pn = P1 + P2 + P3+ …..PnP(E1) 3,5 X 10-5

Kantitatif Hesaplama

Önemli MSC

MCS’lerin önemini saptamak için MSC’ninolasılığını toplam sistemin olasılığına orantılamalıdır:

MSC ÖnemT 18%K2 88%S . K1 < % 0,1S . R < % 0,1S . S1 < % 0,1

TÜRKİYE KİMYA SANAYİCİLERİ DERNEĞİ

Mustafa BağanGenel Sekreter

Dinlediğiniz için TeşekkürlerSorular ?