Подробный разбор по теме в нашем закрытом телеграмм канале ВЭД Логика. В чате можно задать вопрос, посоветоваться с экспертами, поделиться новостью.
Экстремальные нагрузки и структурный риск
Системы обнаружения пожара и газа (FGS) являются важнейшими компонентами для общей безопасности и работы любого объекта и его персонала. Используя специальные полевые устройства, система обнаружения FGS постоянно контролирует температуру, уровень тепла, дыма, а также уровень токсичных или горючих газов. Кроме того, он включен в положения Управления по охране труда (OSHA) с целью минимизировать катастрофические последствия токсичных, реактивных или взрывоопасных химикатов. Узнайте больше о применении систем обнаружения и смягчения последствий FGS, в том числе о том, как они могут снизить ваши риски.
Снижение риска пожара и взрыва
Обнаружение и смягчение последствий FGS являются защитой от неприемлемого риска пожара и взрыва. ФГС активно выявляет выбросы легковоспламеняющихся материалов и смягчает последствия различными способами, в том числе:
- Активные сигналы тревоги
- Огонь с распылением воды
- <ли>Взрывной потоп
- Система аварийного отключения (ESD)
- Изоляция источника возгорания
- Правильно спроектированная FGS не предотвратит возникновение опасных последствий; однако это может снизить вероятность того, что небольшая утечка перерастет в гораздо более серьезные последствия, которые могут повредить оборудование или смертельно ранить персонал.
- Три (3) способа определения эффективности FGS
- Существуют три фактора, которые определяют общую эффективность FGS, измеряемую снижением риска, которое она обеспечивает.
- 1- Скорость обнаружения: Низкий уровень обнаружения может ограничить общую эффективность системы. Исследование, проведенное Управлением здравоохранения и безопасности (HSE), изучило данные о выбросах углеводородов за восемь лет и показало, что эффективный уровень обнаружения составил только 60%. Кроме того, обнаружение многих выбросов было отложено, что привело к увеличению размеров легковоспламеняющихся облаков и увеличению последствий. Это показывает, что, несмотря на надежные системы смягчения последствий, достаточного снижения риска не произойдет, если не будет обеспечен высокий охват детекторов. Для функций FGS покрытие детектора должно анализироваться с той же (если не большей) количественной строгостью, что и проверка средней вероятности отказа по требованию конструкции аппаратного обеспечения.
- 2- Наличие системы смягчения последствий: это вероятность того, что система будет работать так, как задумано. Структура Международного общества автоматизации (ISA) (ANSI/ISA-61511-1-2018/IEC 61511-1:2016) устанавливает требования к спецификации, проектированию, установке, эксплуатации и техническому обслуживанию инструментальной системы безопасности (SIS) и призывает к распределению функций безопасности для определения уровня полноты безопасности (SIL). Для FGS SIS используется для реализации одной или нескольких функций безопасности, состоящих из любой комбинации газа. и пожарные датчики, логические решатели и конечные элементы, такие как запорные клапаны, распыление воды и т. д. Анализ уровня защиты (LOPA) — это один из методов, который можно использовать для выбора соответствующего уровня SIL вашей ПСБ.
- 3- Эффективность системы смягчения последствий: Обычно это можно определить на определенном уровне анализа с использованием такого программного обеспечения, как пакет FLACS Computational Fluid Dynamics (CFD). Системы распыления воды должны быть надлежащим образом спроектированы, чтобы эффективно уменьшить последствия пожара или взрыва. Аналогично, сигналы эвакуации должны быть слышны персоналу, находящемуся в занятых зданиях.
- Сочетание охвата детектора FGS, доступности и эффективности подавления можно увидеть ниже в примере дерева событий.
- Рисунок 1: Общее снижение рисков в системе FGS
- Преимущества подхода, основанного на производительности
- Некоторые проекты ФГС основаны на предписывающих методах, опыте или эмпирических правилах. Эти подходы далеко не идеальны, поскольку они не позволяют количественно оценить истинное снижение риска при проектировании FGS. Лучшим методом проектирования является подход, основанный на характеристиках, как описано в комплексной структуре ISA TR 84.00.07-2018. Этот подход «предназначен для использования при оценке эффективности пожарных и газовых систем в перерабатывающей промышленности. Он касается внедрения FGS для снижения риска опасных выбросов, влияющих на безопасность».Функции
- FGS могут быть спроектированы так, чтобы обеспечить снижение риска на порядок (10) для наиболее критических систем; однако не всем системам потребуется такой уровень производительности. Определение целевых показателей функции FGS должно осуществляться с использованием анализа опасностей и рисков с использованием либо полуколичественного, либо полностью количественного метода. Полуколичественный метод использует такие характеристики процесса, как давление, вероятность воспламенения и перегруженность оборудования, для определения степени опасности для данной территории, которую затем можно использовать для определения процента охвата детекторов. Полностью количественный подход позволит смоделировать отдельные сценарии утечек и их последствия, а также частоту утечек. Затем этот риск можно сравнить с критериями компании, чтобы определить необходимый уровень снижения риска.
- Два (2) способа количественной оценки зоны покрытия детектора
- Существует два метода определения охвата детекторов: географический и на основе сценария.
- 1- Географическое покрытие начинается с определения размера огненного или газового облака проектной базы в интересующей зоне и измерения того, какая часть позиций обнаруживается текущей планировкой. Это наименьшая допустимая опасность, обнаружение которой приводит к желаемому уровню снижения риска. (В случае выброса легковоспламеняющихся веществ размер облака газа может привести к неприемлемому повреждению жилого здания.) Важно отметить, что, хотя меньшая проектная опасность будет иметь более высокое снижение риска, для достижения необходимой степени охвата обнаружения потребуется больше детекторов.
- В приведенном ниже примере наши эксперты использовали программное обеспечение FACET3D для случайного определения проектного риска в рассматриваемой зоне, используя метод Монте-Карло, который может изменять ширину/высоту облака, сохраняя при этом расчетный объем. Результатом является общая доля покрытия детекторов и тепловая карта, показывающая, какие области имеют самый высокий уровень необнаружения и являются хорошими кандидатами для дополнительных детекторов.
- Рис. 2. Тепловая карта расположения детектора с использованием географического метода
- 2- Покрытие на основе сценарияоценивает сценарии дискретных утечек модели в местах расположения оборудования, используя размер утечки, способный привести к проектным последствиям. Каждый сценарий запускается в нескольких направлениях, и оценивается успешное обнаружение сетью. Окончательный уровень охвата обнаружения представляет собой отношение случаев обнаруженных сценариев утечек, разделенное на общее количество случаев сценариев утечек. Покрытие на основе сценариев позволяет более целенаправленно размещать детекторы рядом с источником опасности и может учитывать влияние оборудования и геометрии конкретного места на рассеивание или распространение огня. Однако недостатком является то, что требуется больше моделирования последствий, чтобы гарантировать учет всех источников утечек в определенной зоне.
- Пример: оптимизация размещения детектора
- Мы провели оценку внутреннего объекта, где уже были установлены детекторы. Клиент хотел проверить предположение, сделанное в недавнем анализе рисков процесса (PHA), о том, что FGS обеспечит на порядок снижение риска взрыва, который может повлиять на диспетчерскую. Мы начали с определения проектного газового облака, которое может повлиять на диспетчерскую. Размер облака на 1-м и 2-м этажах реакторного здания был разным из-за уровня перегруженности. Далее географическим методом мы оценили зону покрытия детекторов каждого этажа и здания в целом. Текущая схема выявила 87% проектных мест расположения облаков. У клиента была разработанная внутри компании доступность FGS 0,95, основанная на вероятности отказа системы по требованию. Мы помогли оценить эффективность подавления паводков с помощью программного обеспечения FLACS CFD и смогли показать, что эффективность подавления взрывов была очень высокой (эффективность = 1). Таким образом, общий коэффициент снижения риска составил 1/(1-(0,87*0,95*1,0))=5,8.
- Чтобы повысить снижение риска, мы рекомендовали дополнительные местоположения детекторов на основе тепловых карт, созданных в ходе анализа покрытия детекторов. Было рекомендовано установить четыре дополнительных детектора в определенных местах, что привело к охвату детекторами 97%. Новый коэффициент снижения риска составил 1/(1-(0,97*0,95*1,0))=12,7, что на один порядок соответствует проектной цели.
- Jпыт размещения объектов, моделирования последствий, частоты и рисков. Наши услуги по проектированию FGS используют этот опыт, который позволяет нам определить коэффициент покрытия существующей или предлагаемой компоновки детектора. Затем наши эксперты LOPA могут оценить доступность и эффективность мер по смягчению последствий, используя наши расширенные возможности моделирования, такие как CFD. У нас есть опыт полного применения ISA TR 84.00.07-2018 и оценки вашей функции FGS с использованием подхода, основанного на производительности.
