Turvallisuus prosessien suunnittelussa ja käyttöönotossa. Moduuli 2 Turvallisuus prosessilaitoksen suunnittelussa

Transkriptio

1 Turvallisuus prosessien suunnittelussa ja käyttöönotossa Moduuli 2 Turvallisuus prosessilaitoksen suunnittelussa

2 Moduuli 2: Turvallisuus prosessilaitoksen suunnittelussa PI-kaavio poikkeamatarkastelun (HAZOP) pohjana Luento 7

3 1. Luennon aiheesta yleistä 2. Putkisto- ja instrumentointikaavio 3. Poikkeamatarkastelu

4 Suunnitteluorganisaatio Turvallinen suunnittelu vaatii: hyvää johtamista ja muutosten hallintaa, tasapainoista suunnitteluryhmää, riittäviä resursseja vaarojen tunnistamiseen, riittäviä taloudellisia voimavaroja vaarojen poistamiseksi tai riskin pienentämiseksi, hyvää kommunikointia. Ratkaisemattomasta teknisestä ongelmasta voi kehkeytyä turvallisuusongelma myöhemmin, jolloin kustannukset sen poistamiseksi ovat selvästi korkeammat.

5 Monitahoinen suunnittelu Suunnittelijoita on nykyään yleensä monesta paikasta. Käytäntöjä ja standardeja on useita. Kokonaisturvallisuus voi kärsiä, jos työ on jaettu liian monelle taholle eikä tiedonvaihtoa ja vaikutusmahdollisuuksia ole riittävästi. Jokin suunnittelijataho voi olla tietoinen toisen tahon työn heikkouksista, jotka vaikuttavat oman työn tulosten turvallisuuteen, mutta tilanteeseen ei ole mahdollisuuksia vaikuttaa.

6 Suunnittelun turvallisuustarkastelut Muutoksia tehdään suunnittelun aikana niin runsaasti, että niiden jokaisen turvallisuusvaikutusta ei voida arvioida erikseen. Suunnitelman turvallisuustaso arvioidaan ennalta määrätyissä kohdissa suunnittelua. Suhteellisen valmiiden putkisto- ja instrumentointikaavioiden valmistuttua tehdään suunnitteluvaiheen ehkä tärkein turvallisuus- ja käyttövarmuusanalyysi. Käytetyin menetelmä on HAZOP eli poikkeamatarkastelu.

7 1. Luennon aiheesta yleistä 2. Putkisto- ja instrumentointikaavio 3. Poikkeamatarkastelu

8 Putkisto- ja instrumentointikaavio Turvallisuusanalyysejä on Suomen teollisuudessa tehty runsaasti putkisto- ja instrumentointikaavioon perustuen. PI-kaavion tarkoituksena on antaa eri suunnitteluryhmille tietoa varsinaisista prosessilaitteista, kaikista hyödykelinjoista sekä instrumentoinnista ja säädöistä. PI-kaaviot eivät sisällä tasetietoja. Kaikkia putkilaippoja ei yleensä näytetä.

9 PI-kaavion kannalta keskeisiä standardeja SFS 4285 Prosessikaaviot. SFS 4286 Prosessikaavioiden piirrosmerkit. SFS 4103 Instrumentoinnin piirrosmerkit. Mittaus-, ohjaus- ja säätötoimintojen perusmerkit.

10 Esimerkki, jossa virheellinen P&ID johti kuolemaan (1) Tiivistyskaasua tuottavassa typpilinjassa oleva suodatinkotelo repesi, kun asentaja oli paineistamassa systeemiä. Käyttäjään osuneet, lieriömäisestä kotelosta (pituus 360 mm ja halkaisija 100 mm) lentäneet palaset aiheuttivat kuolemaan johtaneet vammat. Tutkimukset paljastivat, että suodatinkotelon repeäminen johtui kotelon ylipaineistamisesta kolme kertaa sen suunnittelupainetta suuremmaksi.

11 Esimerkki (2) Mitä piirustus näytti Mitä suunnittelija piirsi

12 Esimerkki (3) Mitä todellisuudessa oli Mitä asentaja asensi

13 Esimerkkejä PI-kaavion näyttämistä turvalaitteista varoventtiilit, murtolevyt ja räjähdysluukut hätäsulkuventtiilit, vastavirtaventtiilit (takaiskut), säätöventtiilit, käsiventtiilit pinnan, lämpötilan, paineen, virtauksen, jne. mittauskohdat ja saadun tiedon perusteella säädettävät toimilaitteet paikalliset näytöt ja ohjaamoon vietävät tiedot

14 1. Luennon aiheesta yleistä 2. Putkisto- ja instrumentointikaavio 3. Poikkeamatarkastelu

15 Turvallisuusanalyysin tyypillisiä tuloksia suunnitteilla tai toiminnassa olevan laitteiston parannukset toiminta- ja työmenetelmien sekä -ohjeiden parannukset toiminta- ja työympäristön parannukset kokonaiskuva riskeistä päätöksenteon tueksi kvantitatiivinen arvio riskeistä organisatoristen puutteiden väheneminen

16 Poikkeamatarkastelu (HAZOP) Tavoitteet vaarallisen prosessin (vaaraa tai häiriöitä aiheuttavien) tilamuutosten tunnistaminen suunnitteluvaihtoehtojen turvallisuuden ja käyttövarmuuden arviointi ja vertailu Kohteet suunnitteilla olevat laitokset käyvät laitokset muutokset laitoksilla

17 Poikkeamatarkastelu SFS-IEC Luotettavuusjohtaminen. Osa 3: Käyttöopas. Luku 9: Teknisten järjestelmien riskianalyysi. Soveltuu kemiallisiin prosesseihin ja materiaalivirtojen tarkasteluun. On sovellettu myös muihin kohteisiin. Toteutetaan yleensä 3-6 henkilön ryhmässä. Kokoonpano riippuu siitä, tehdäänkö analyysi suunnittelu- vai käyttövaiheessa.

18 Poikkeamatarkastelu Poikkeamatarkastelun perusoletus on, että järjestelmässä syntyy häiriö, kun jokin toimintasuure poikkeaa normaalista. Lopputuloksen kannalta on tärkeää rajata selkeästi tarkasteltavana oleva kohde. Lähtötietoina mm. laitoksen ja prosessin kuvaus, PI-kaavio, laitekuvaukset, laitoksen sijoituspaikka ja ympäristöolosuhteet. Tuloksena luettelo prosessihäiriöistä johtuvista vaaroista sekä häiriön välittömistä seurauksista.

19 Poikkeamatarkastelun tekijät Suunnitteluvaiheessa suunnittelija prosessi-insinööri projektipäällikkö automaatioinsinööri kemisti puheenjohtaja kirjuri Käyvällä laitoksella käyttöinsinööri automaatioinsinööri päivämestari kunnossapitomestari operaattori puheenjohtaja kirjuri

20 Poikkeamatarkastelussa tarvittava tieto ajantasalla olevat piirustukset ja ohjeet tarkasteltavan kohteen suunniteltu toiminta normaalitilanteessa ja häiriön yhteydessä (esitellään ennen tarkastelun aloittamista) tietoja lukituksista, turvalukituksista, laitteiden toiminnasta eri tilanteissa (fail safe -periaate) ja aineominaisuuksista

21 Fail-safe safe-periaate Mitä tapahtuu toimilaitteelle, jos energialähde (sähkö, paineilma, ) tippuu pois? Laitteen tulisi ohjautua turvalliseen tilaan: Kiinni Auki Jää paikalleen Uudelleenkäynnistys? Yleensä esim. kuljettimet, sekoittajat tai pumput eivät lähde automaattisesti käyntiin sähkö- tai paineilmakatkoksen jälkeen.

22 Riittävä varmistus Turvallisuuden kannalta tärkeät toiminnot tulee varmistaa kahdella tai useammalla toisistaan riippumattomalla tavalla. Käyttövarmuuden kannalta tärkeät toiminnot varmistetaan usein rinnakkaisjärjestelyin. PI-kaavio antaa osviittaa turvallisuuden varmistamisesta (esim. säiliön pinnasta H-, HH-, L- ja LL-hälytykset ja -säädöt), mutta lukituksista ja säädöistä PI-kaaviossa ei ole riittävän yksityiskohtaista tietoa. Tiedot saadaan ryhmän automaatioasiantuntijalta.

23 Poikkeamatarkastelun avainsanat avainsana ei, ei mitään enemmän vähemmän osaksi päinvastoin muuta ei virtausta esimerkki poikkeamasta suurempi virtaus korkeampi lämpötila enemmän komponenttia A alhaisempi lämpötila matalampi pinta seossuhteen muutos virtaus muualle päinvastainen virtaus muita toimintoja ja poikkeamia: tulipalo, käynnistys, pysäytys, kunnossapitotyö, sähkökatkos, jäähdytysveden puute,

24 Poikkeamatarkastelun kulku 1 Kuviteltu poikkeama korkea pinta 2 3 Mahdolliset syyt pumppu ei käynnisty - sähkökatkos - ohjausjärjestelmän vika Mahdolliset seuraukset säiliö tulvii yli viemäriin 4 Parannustoimenpiteet - pinnan ylärajasta hälytys - säiliön ympärille suoja-allas

25 Poikkeamatarkastelun tulosten kirjaaminen Poikkeama Mahdolliset syyt Seuraukset Varautuminen Ehdotetut toimenpiteet

26 Tekijänoikeudet Tämä aineisto on kaikkien vapaasti käytettävissä opetustarkoituksiin.tekijät toivovat materiaalia käytettäessä noudatettavan hyvää viittaustapaa. Jos materiaaliin tehdään muutoksia, ei ole suotavaa käyttää ALARP-logoa. Aineistossa esitetyt tulkinnat ovat tekijöiden omia näkemyksiä, ellei toisin ole mainittu. Tekijät eivät vastaa aineiston käytöstä mahdollisesti aiheutuvista vahingoista. Palaute Otamme mielellämme vastaan palautetta tästä materiaalista. Kysymyksiin vastaavat Anna-Mari Heikkilä ja Yngve Malmén. VTT Tuotteet ja tuotanto, Tampere Kiitos!