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 Domnero@pandora.be

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?