شناسایی مخاطرات فرایندی و تحلیل دینامیک ریسک در تأسیسات بحرانی یک ایستگاه تقویت فشار گاز

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه روشی نظام ­مند و دینامیک جهت پیاده­ سازی یک‌روند شناسایی مخاطره و ارزیابی ریسک ویژه رویدادهای فرایندی با رویکرد توجه به خرابی تجهیزات فرایندی، کنترلی و ابزاردقیقی، با استفاده از مطالعه موردی در ایستگاه منتخب تقویت فشار گاز پیاده سازی شده است. برای این منظور نخست با انتخاب تأسیسات کلیدی، مطالعه شناسایی مخاطرات فرایندی با بهره ­گیری از روش تحلیل HAZOP صورت‌گرفته و سپس به‌منظور ارزیابی ریسک حاصل از سناریوهای شاخص، تحلیل بوتای که شامل درخت خطا و درخت رویداد است، انجام پذیرفته است. روش‌های کلاسیک ارزیابی ریسک دارای محدودیت‌هایی از جمله عدم‌قطعیت در مدل‌سازی روابط علی بین اجزا و ماهیت کاملاً استاتیک می‌باشند، لذا در این مطالعه با استفاده از شبکه بیزین یک رویکرد دینامیک و کمی جهت ارزیابی ریسک ایمنی ایستگاه تقویت فشار گاز پیشنهاد گردیده است و پس از به‌روزرسانی احتمال وقوع رویداد اصلی با استفاده از آنالیز حساسیت، نقاط بحرانی واحد شناسایی شد. نتایج HAZOP نشان می‌دهد که گره شامل کمپرسور، پتانسیل بالایی جهت وقوع سناریوهایی که منجر به رهایش مواد و یا خرابی کمپرسور می‌گردد، دارد. در صورت رهایش مواد باتوجه‌به حضور کمپرسور و منبع جرقه رویداد انفجار و اشتعال بسیار محتمل است. به همین منظور پس از مطالعه کیفی HAZOP و شناسایی رویداد اصلی با استفاده از روش درخت خطا و درخت رویداد به بررسی علل وقوع رویداد نامطلوب در واحد و عواملی که مانع از تشدید پیامد رویدادهای نامطلوب می‌گردد، پرداخته شد. نکته قابل‌توجه در این مطالعه توجه به نقش اپراتورها در کنترل فرایند و خطاهای انسانی است. نتایج آنالیز درخت خطا نشان می‌دهد احتمال آسیب به کمپرسور در اثر وقوع پدیده سرج برابر با 3-10× 163/2 می‌باشد و احتمال وقوع آتش فورانی، آتش ناگهانی و انتشار ابر گاز ناشی از آن به ترتیب برابر با 6-10× 51/1، 6-10× 58/9 و 3-10× 152/2 است. سپس با نگاشت آنالیز بوتای به شبکه بیزین، ارزیابی ریسک دینامیک انجام گرفت و پس از وارد نمودن شواهد جدید، احتمال وقوع رویدادهای میانی و رویدادهای پایه به‌روزرسانی گردید. تحلیل حساسیت مبتنی بر داده‌های بروز رسانی شده نشان می‌دهد خرابی سیستم حفاظت کمپرسور، خرابی شیر کنترل جریان آنتی‌سرج، عدم ارسال سیگنال از نمایشگر اخلاف فشار فیلتر کمپرسور (PDIT) به علت خرابی و خطای انسانی در عدم توجه به PDIT مهم‌ترین علل بروز سرج کمپرسور می‌باشند. پیشنهاداتی نیز جهت اصلاح واحد مورد بررسی و کاهش ریسک آن ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] حیرانی پ.، بقایی علی.، ارزیابی ریسک خطوط لوله انتقال نفت و گاز بر مبنای روش بوتای فازی شده، نشریه بهداشت و ایمنی کار، (1)6: 59 تا 70 (1395)
[2] Fioravanti A., De Simone G., Carpignano A., Ruzzone A., Mortarino G., Piccini M., "Compressor Station Facility Failure Modes: Causes, Taxonomy and Effects". European Commission, Joint Research Centre (JRC), (2020)
[7] Chaurasia K., Patankar A., Case Study of Relief Analysis of Compressor Stations, "Mary Kay O'Connor Process Safety Center. Int. Process. Saf. Symp", Octobr 25-27, College Station, TEX, (2016).
[8] Koulinas G., K., Demesouka O.E., Bougelis G.G., Koulouriotis D.E., Risk Prioritization in a Natural Gas Compressor Station Construction Project Using the Analytical Hierarchy Process, Sustainability, 14(20): p13172 (2022).
[9] Pittman W., Heaney C., Scoggins J., Hazard Mapping Case Study on a Compressor House, "Mary Kay O'Connor Process Safety Center. Int. Process. Saf. Symp", Octobr 25-27, College Station, TEX, (2018).
[11]  Zhu X.-P., Liang W., Shi G., A Quantitative Comprehensive Safety Evaluation Method for Centrifugal Compressors Using FMEA-fuzzy Operations, "Int. Symp. Instr. Meas. Sens. Net. Aut.(IMSNA)", December 23-24, Torento, ONT (2013).
[12] Zhu J.F., Fault Tree Analysis of Centrifugal Compressor,. J. Key. Eng. Mat474(2): 1587-1590 (2011).
[13] Acton M.R., Cleaver R.P., Baldwin P.J., McCollum D.J., Methods for Assessing Risks at Above Ground Installations. " ASME Int. Pip. Conf .", October 4–8, Calgary, Alb ( 2004).
[14] Cleaver R.P., Maycock  K., Halford A.R., Potts S.J., McCollum D.J., Sadd A. W.T., Acton M.R. Risk Evaluation at Natural Gas Compressor Stations and Above Ground Installations, " ASME Int. Pip. Conf.", September 24–28, Calgary, Alb (2012).
]15[ اصفهانی ح.، کاربرد تحلیل درخت خطا 1 در یک واحد تقویت فشار گاز، "همایش ملی مهندسی ایمنی و مدیریت HSE"، هجدهم اسفند، تهران، ایران (1388).
]16[ خاتمی فیروزآبادی س.ع.، خرم‌روز ع.، تعیین نقاط حساس نشتی در ایستگاههای تقویت فشار گاز با استفاده از تحلیل درخت خطا، فصلنامه مطالعات مدیریت صنعتی (2)8: 46 تا 70 (1385).
[17] Mocellin P., De Tommaso J., Vianello Ch., Maschio G., Saulnier-Bellemare Th., Virla L.D., Patience G.S., Experimental Methods in Chemical Engineering: Hazard and Operability Analysis—HAZOP, Chem. Eng, 100(12): 3450-3469 (2022).
[18] Puello J., Gómez S., Ruiz I., Lombana S., Figueroa S., Application of HAZOP, LOPA and SIL to an Alkylation Unit in a Refinery: A Case Study. Chemical Engineering Transactions, Chem. Eng. Trasacation(CEt), 82: 343-348 (2020).
[19] Riad B., Elarkam M., Ilhem B., Hayett A., Risk Asseessment For LPG Storage Tanks Area In Skikda Refinery-ALGERIA Using D-Higraph And Hazop Methods & Simulation Of Dangerous Scenarios Using ALOHA Software, "IEEE. Int. Conf. Ele.l Eng (ICEE)", September 25-27, Istanbul, Turk (2020).
[20] Zerrouki H., Risk Assessment of a Liquefied Natural Gas Process Facility Using Bow‐Tie and Bayesian Networks, AIChE. Process. Saf. Prog, 41(3): 480-491 (2022).
[21] Hosseini N., Givehchi S., Maknoon R., Cost-Based Fire Risk Assessment in Natural Gas Industry by Means of fuzzy FTA and ETA, Int. J. Loss. Prev. Process. Ind, 63: 104025 (2020).
[22] Domínguez R., Gomez C., Cerezo O.. Risk Analysis Based on ETA, FTA and Bowtie Methodologies for the Bulk Coal Discharge Process. in Advances in Safety Management and Human Performance, " Springer. Int. Conf. Appl. Hum. Fact. Ergonom ( AHFE)", July 25-29, USA (2021)
[23] Pirbalouti R.G., Karimi Dehkordi M.R., Mohammadpour J., Zarei E., Yazdi M., An Advanced Framework for Leakage risk Assessment of Hydrogen Refueling Stations Using Interval-Valued Spherical Fuzzy Sets (IV-SFS). Int. J.Hyd. Enrg, (2023).
]24[ برقعی پور ه.، منظمی تهرانی غ.، عباس‌زاده تهرانی ن.، نصیری لمر س.، نکویی اصفهانی آ.، محمد فام ا.، ارزیابی و مدیریت ریسک خطرات HSE واحد کلرزنی نیروگاه سیکل ترکیبی با استفاده از روش‌های HAZOP و Bow-Tie،  فصلنامه بهداشت کار و ارتقا سلامت، (2)3: 134 تا 145 (1398).
[25] Rostamabadi A., Jahangiri M., Zarei E., Kamalinia M., Alimohammadlou M., A Novel Fuzzy Bayesian Network approach for safety analysis of process Systems; An Application of HFACS and SHIPP Methodology, J.Clean. Prod., 244: 118761 (2020).
[26] Zarei E., Azadeh A., Mirzaei Aliabadi M., Mohammadfam I., Dynamic Safety Risk Modeling of Process Systems Using Bayesian Network, AIChE, Process. Saf. Prog., 36(4): 399-407 (2017).
[27] Zarei E., Azadeh A., Kkakzad N., Mirzaei Aliabadi M., Mohammadfam I., Dynamic Safety Assessment of Natural Gas Stations Using Bayesian Network, J. hazard. mater., 321: 830-840 (2017).
[28] Khakzad N., Khan F., Amyotte P., Safety Analysis in Process Facilities: Comparison of Fault Tree and Bayesian Network Approaches, Reliab. Eng. Sys. Saf., 96(8): 925-932 (2011).
[29] Macdonald D., "Practical Hazops, Trips and Alarms". Elsevier (2004)
[31] Ferdous R., Khan h.F., Sadiq R., Amyotte P., Veitch B., Analyzing System Safety and Risks Under Uncertainty Using a Bow-Tie Diagram: An Innovative Approach, Process. Saf. Environ. Prot., 91(1-2): 1-18 (2013).
]32[ مسعودی آشتیانی ا.، برادران س.، کاظمی‌آشتیانی ی.، فاتحی آ.، پولادی ب. نجومی ع.، همتی م.، تعیین و ارزیابی سطح بی‌نقصی ایمنی، انتشارات سازمان جهاد دانشگاهی تهران، ص. 109 (1396).
[33] Schüller J.C.H., Brinkman, J.L., Van Gestel  P.J., van Otterloo R.W., "Methods for Determining and Processing Probabilities". Committee for Prevention of Disasters Second edition, The Hague. The Netherlands (2005)
[34] SINTEF. "Offshore Reliability Data Handbook". OREDA participants ( 2015)
[35] Swain A., Guttmann H., "Human Reliability Analysis with Emphasis on Nuclear Power Plant Applications". NUREG/CR-1278. USNRC Washington. (1983)
[36] Domínguez R., Gomez C., Cerezo O., Risk Analysis Based on ETA, FTA and Bowtie Methodologies for the Bulk Coal Discharge Process, "Springer.Int. Conf. App. Hum. Fact. Ergon.(AHFF)", July 25-29, USA (2021).
[37] Pouyakian M., Javad Jafari M., Laal F., Nourai F., Zarei E., A Comprehensive Approach to Analyze the Risk of Floating Roof Storage Tanks, Process. Saf. Environ. Prot., 146: 811-83 (2021).
[38] Zarei E., Khakzad N., Cozzani V., Reniers G., Safety Analysis of Process Systems Using Fuzzy Bayesian Network (FBN), J. loss. prev. process indu., 57: 7-16 (2019).
[39] Malika M., Bouzaouit A., Lakhdar K., Bennis O., Transformation of Fault Tree Into Bayesian Network Methodology for Fault Diagnosis. J. Mechanics., 23(6): 891-899 (2017).
[40] International Association of Oil and Gas Producers. "Risk Assessment Data Directory—Ignition Probabilities". London, UK. (2010).
[41] Rausand M., "Reliability of Safety-Critical Systems: Theory and Applications". John Wiley & Sons, University of Science and Technology Trondheim, Norway (2014).