1
No part of this edition can be multiplied and/or made public by means of print, photocopy, digital copy, scan or by any other means and for any purpose, without prior written consent by Nero BVBA. The partial or full use of the contents of this edition is forbidden, except in case of express prior written consent by Nero BVBA
Procesveiligheidsstudie als basis voor SIL bepaling
Erik [email protected]
2
Waarover gaat het?
Proces risicoanalyse
MAATREGELEN
ontwerp
controlesystemen
procedures
instrumentele kringen
menselijke interventie
mechanische toestellen
schadebeperkende maatregelen
3
Design and Engineering
of
SIS
Installation,
Commissioningand Validation
Operation & Maintenance
Modification
Decommissioning
Safety Requirements
Specification
for the SIS3
4
5
6
7
8
Ve
rifica
tion
Sa
fety
life
cycle
str
uctu
re a
nd
p
lan
nin
g
Ma
na
ge
ment o
f
fun
ctio
nal s
afe
ty a
nd
fu
nction
al s
afe
ty a
sse
ssm
ent a
nd
au
ditin
g
Development of other
Design and
means of
Risk Reduction
Allocation of Safety
Protection LayersFunctions to2
Hazard & Risk
Analysis1
Lifecycle IEC61511
4
Typische aanpak
HAZOP
LOPA
SIL kringen
MAATREGELENRisico-
matrix
5
Impact risicoanalyse
� Aantal SIL kringen
� SIL niveau
� Effectiviteit
� Onafhankelijkheid
6
Aantal SIL kringen
� Criteria risicoanalyse
� Calibratie matrix of LOPA
� Inschatten frequenties oorzaken
� Inschatten gevolgen
7
Criteria voor opstellen scenario’s
� Van welke veronderstellingen vertrekt een scenario?
Poper norm = 2 barg
Shut-off pressure pomp =
8 barg
Setting veiligheidsklep =
10 barg
Setting PSV =
5 barg
Poper max = 3 barg
Ontwerpdruk = 10 barg
8
Criteria risicoanalyse
� Twee mogelijkheden
– Ontwerpwaarden als limiet
– Mechanische eigenschappen in rekening
9
Impact calibratie risicomatrix
ERNST (gevolg) WAARSCHIJNLIJKHEID (kans)
A B C D E F
Ern
st
kla
sse
MensFinanciële
gevolgenMilieu Reputatie
Waarschijnli
jkheid
kleiner dan
eens per
10.000 jaar
10-5 ≤ W < 10-
4
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens per
1000 jaar
10-4 ≤ W < 10-3
Waarschijnl
ijkheid
kleiner dan
eens per
100 jaar
10-3 ≤ W <
10-2
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens
per 10 jaar
10-2 ≤ W < 10-1
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens
per jaar
10-1 ≤ W < 10-0
Waarschijnlijk
heid gelijk of
groter dan
eens per jaar
W ≥ 10-0
1 EHBO
Onwel< 10 k€
Geringe emissie of
schade binnen
terreingrenzen
Klachten
van
omwonend
en 1 x
per
100.0
00 jaar
1 x
per
10.0
00 jaar
1 x
per
1000 jaar
1 x
per
100 jaar
1 x
per
10 jaar
1 x
per
jaar
2Licht letsel.
Tijdelijk
aangepast
werk.
< 100 k€
Lichte overschrijding
toelaatbare emissie.
Geen blijvende schade
buiten terreingrenzen.
Lokale
media/
klachten
3Ernstig
letsel met
werkverzuim< 500k€
Overschrijding
vergunning. Effect
buiten terreingrenzen.
Regionale
verslaggev
ing/
klachten
4Zeer ernstig
blijvend
letsel of
dode
< 10 MM€
Ernstige
overschrijding.
Emissie met schade
aan milieu. Correctieve
maatregelen buiten
poort noodzakelijk.
Nationale
verslaggev
ing/
klachten
5 Meerdere
doden> 10 MM€
Ernstige ecologische
effecten. Economische
schade.
Internation
ale
verslaggev
ing
Calibratie 1 x per 10.000 jaar
10
Impact calibratie risicomatrix
ERNST (gevolg) WAARSCHIJNLIJKHEID (kans)
A B C D E F
Ern
st
kla
sse
MensFinanciële
gevolgenMilieu Reputatie
Waarschijnli
jkheid
kleiner dan
eens per
10.000 jaar
10-5 ≤ W < 10-
4
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens per
1000 jaar
10-4 ≤ W < 10-3
Waarschijnl
ijkheid
kleiner dan
eens per
100 jaar
10-3 ≤ W <
10-2
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens
per 10 jaar
10-2 ≤ W < 10-1
Waarschijnlij
kheid kleiner
dan eens
per jaar
10-1 ≤ W < 10-0
Waarschijnlijk
heid gelijk of
groter dan
eens per jaar
W ≥ 10-0
1 EHBO
Onwel< 10 k€
Geringe emissie of
schade binnen
terreingrenzen
Klachten
van
omwonend
en 1 x
per
100.0
00 jaar
1 x
per
10.0
00 jaar
1 x
per
1000 jaar
1 x
per
100 jaar
1 x
per
10 jaar
1 x
per
jaar
2Licht letsel.
Tijdelijk
aangepast
werk.
< 100 k€
Lichte overschrijding
toelaatbare emissie.
Geen blijvende schade
buiten terreingrenzen.
Lokale
media/
klachten
3Ernstig
letsel met
werkverzuim< 500k€
Overschrijding
vergunning. Effect
buiten terreingrenzen.
Regionale
verslaggev
ing/
klachten
4Zeer ernstig
blijvend
letsel of
dode
< 10 MM€
Ernstige
overschrijding.
Emissie met schade
aan milieu. Correctieve
maatregelen buiten
poort noodzakelijk.
Nationale
verslaggev
ing/
klachten
5 Meerdere
doden> 10 MM€
Ernstige ecologische
effecten. Economische
schade.
Internation
ale
verslaggev
ing
Calibratie 1 x per
100.000 jaar
11
Impact calibratie risicomatrix
101010
Risicoreductie
Strengere matrix ���� meer SIL
kringen en hogere SILs
12
Alternatieve voorstelling
Frequentie van initiële oorzaak
BESCHERMINGSLAGEN Eindfrequentie gevolg =
richtfrequentie
OORZAAK GEVOLGBESCHERMINGSLAGEN
Regelkring faalt Vrijzetting
Instrumentele beveiliging in
veiligheidsPLC
veiligheidsklep
10
100
1
10 jaar
1
100 jaar
1
10.000 jaar
Hoe groter het gevolg, hoe kleiner de frequentie waarmee men dit gevolg kan accepteren. Dus hoe meer risicoreductie er nodig is.
13
Frequenties
voor initiële oorzaken
Calibratie
richtfrequentiesgevolgen
EISEN
beschermingslagen
LOPA
Basis voor LOPA
14
Besluit
AANTAL SIL KRINGEN
Criteria analyse
Calibratie risicomatrix
Calibratie LOPA (oorzaken, gevolgen,
maatregelen)
15
� Verkeerde calibratie risicomatrix
� Scenario’s die niet druk-gerelateed zijn
� Brosse breuk door lage temperatuur
� Hoge temperatuur
� Runaway scenario’s
� Overspeed op stoomturbines
� Ketelbeveiligingen (vlamdetectie)
� Druk scenario’s met veiligheidskleppen naar atmosfeer
� = secundaire scenario’s
Wanneer hoge SILs? (SIL3)
16
Voorbeeld secundair scenario
� Eindgevolg 1: “Openscheuren LPG tank”
� Oorzaak: faling regeling
� Maatregel 1: instrumentele beveiliging
� Maatregel 2: veiligheidsklep
� Eindgevolg 2: “Afblazen LPG via veiligheidsklep”
� Oorzaak: faling regeling
� Maatregel 1: instrumentele beveiliging
LIC
LT
LIC
LT
17
Secundaire scenario’s via LOPA
Regeling faalt
Tank scheurt open met grote vrijzetting
Instrumentele beveiliging
Veiligheidsklep
100 (SIL1)
1
10 jaar
1
100 jaar
1
100.000 jaar
100
Scenario 1: openscheuren sfeer met LPG
Regeling faalt
Veiligheidsklep blaast vloeibare LPG af
Instrumentele beveiliging
1000 (SIL3)
1
10 jaar
1
10.000 jaar
Scenario 2: afblazen veiligheidsklep met vloeibare LPG
18
Uitkomst procesveiligheidsanalyse is meer dan SIL bepaling
� Instrumentele beveiligingen moeten voldoen aan 3 eisen:
• Onafhankelijkheid
• Effectiviteit
• Auditeerbaarheid
19
Typische fouten onafhankelijkheid
20
Bijkomende bedenkingen onafhankelijkheid
• Common cause tussen regelingen en beveiligingen
• Instrumentele beveiligingen in BPCS
� Enkel wanneer de oorzaak niet in het BPCS systeem kan zitten
� Hou rekening met impact op het testinterval
� Hou rekening met afschermen BPCS
� IEC61511 zegt: “
21
Verschil instrumentele kringen als oorzaak en als beveiliging
LSHH
02
LT
01
LIAH
01
POMP
P1XV-1
OPSLAGTANK
T-1
HV-2 HV-3
LSL
1HV-1
S-1
22
Zelfde PID, ander proces
� Proces 1
– Operator verlaat losplaats na start van de lossing
– Lossing wordt gestopt door de LSL in de zuig van de pomp
� Proces 2
– Operator blijft tijdens de lossing aanwezig
– Lossing wordt gestopt door operator die het niveau in de tank opvolgt en de pomp hoort caviteren
Waarom belangrijk?
Omdat in proces 1 de LSL een oorzaak van een scenario is en in proces 2 de LSL een beveiliging is!
SIL
23
Voorbeelden
24
Lossing tankwagen naar tank
25
No flow scenario
26
Overvullen
27
Onderdruk in tankwagen
28
Reactor
29
Runaway door faling koeling
REACTOR
CIRCULATIE
KOELWATER
Monomeer
Catalyst
FT
FT KWS KWR
TT1 TIC
FQIC
FQIC
TT2
Stadswater
PT
PI
30
Runaway door faling roerder
31
Hoge druk door overvullen
REACTOR
CIRCULATIE
KOELWATER
Butadieen
Catalyst
FT
FT KWS KWR
TIC
FQIC
FQIC
10 barg
20 barg
PT2
XV1
PT
PI
32
Doorbraak via bodemklep
REACTOR
CIRCULATIE
KOELWATER
Butadieen
Catalyst
FT
FT KWS KWR
TIC
FQIC
FQIC
10 barg
20 barg
PT2
XV1
PT
PI
33
Dumpen naar andere tank als IPL
REACTOR
CIRCULATIE
KOELWATER
Monomeer
Catalyst
FT
FT KWS KWR
TT1 TIC
FQIC
FQIC
PT
PI
DUMPTANK
34
Te veel componenten in SIF
PT
ESD
LIC
DCS
LT
XV1
XV3
XV2
XV4FV1
P1
P2
P3
35
Vereenvoudigde SIF
36
Bijbehorende architectuur
4oo4Safety
PLC
1oo2
1oo2
1oo2
1oo2
XV1
XV4
XV3
XV2
P1
P2
P3
FV1
PT 1oo1
37
Complexe SIFs
Propyleen
XV-12x1 XV-12x2
XV-12x3 XV-12x4
Waterstof
R-1201
Catalyst
XV-1218
XV-12x5
Diluent
FV-1109
R-1202
R-1202
R-1202
R-1202
R-1202
SLURRY
PUMP
SEALS
PSHH
PSHHH
T-1324
R-1204
R-1203
FV-1204
XV-1205
XV-1250 XV-12x6
P-1201-4A/B
PV-1236
38
VRAGEN?