Metody oceny sprawnego działania

W celu ciągłej oceny przydatności nowych technologii, sposobów łagodzenia skut-ków awarii przepływu partii produktowych w rurociągach transgranicznych wy-korzystuje się, pośród szeregu analiz²⁴, Ocenę Niezawodności Eksploatacji

(ONE).

Bezpieczeństwo procesowe i funkcjonalne zastosowanych rozwiązań techniczno-technologicznych weryfikowane jest pod względem zgodności z obowiązującymi przepisami i normami oraz dobrą praktyką inżynierską. Firmy naftowo-paliwowe posługują się różnorodnymi technikami oceny ryzyka. Celem przeprowadzenia oceny ryzyka awarii rurociągowych jest identyfikacja systemów bezpieczeństwa, które mają wpływ na redukcję lub eliminację prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzeń krytycznych i ich konsekwencji. Spośród technik analizy ryzyka można wyróżnić:

• metody identyfikacji na podstawie scenariuszy zdarzeń:

– wstępną analiza zagrożeń (ang. preliminary hazard analysis PrHA); – studium zagrożeń i zdolności operacyjnych (ang. hazard and operability

study HAZOP);

– analizę co będzie-jeśli (ang. what-if );

– analizę drzewa błędu (ang. fault tree analysis FTA) ; – analizę drzewa zdarzeń (ang. event tree analysis ETA);

24W szczególności analizę przyczyn pierwotnych zdarzeń awaryjnych, analizę danych systemu zabezpieczenia katodowego, analizę wyników pomiarów za pomocą tłoków inteligentnych, analizę zmęczeniową metalu i zapisów dotyczących spadku ciśnienia.

– analizę rodzajów i skutków uszkodzeń (ang. Failure Modes and Effects Analysis FMEA).

• metody indeksowe ;

• techniki statystyczne analizy ryzyka.

Metodę analizy ryzyka na podstawie scenariuszy awaryjnych wykorzystuje się w przemyśle naftowo-paliwowym. Techniki te są przydatne do weryfikacji sytu-acji awaryjnych i często są używane w połączeniu z innymi technikami. FTA i ETA to dwie techniki graficzne uzupełniające metodę HAZOP. Techniki te bazują bądź na charakterystycznych czynnikach wpływających na prawdopodobieństwo wystąpienia awarii (np. korozja)²⁵, bądź na konsekwencjach powstałej przerwy operacyjnej (intensywność oddziaływania ciepła, promieniowanie cieplne, głębo-kość usadowienia rurociągu).

Zarządzanie bezpieczeństwem funkcjonalnym obejmuje wyznaczanie i

weryfikację poziomów bezpieczeństwa (ang. Safety Instrumented Level SIL), spe-cyfikację wymogów bezpieczeństwa (ang. Safety Requirements Specification SRS), określenie systemów i instrumentów pomiaru poziomu bezpieczeństwaang.

Safe-ty Instrumented Systems SIS); projektowanie koncepcyjne i szczegółowe opisanie

funkcji bezpieczeństwa (ang. Safety Instrumented Functions SIF); audyty bez-pieczeństwa procesowego i funkcjonalnego²⁶. System zapobiegania awariom prze-mysłowym obejmuje integrację bezpieczeństwa w jeden spójny system, zaawan-sowaną diagnostykę oraz wspomaganie działania automatyki zabezpieczeniowej i procesowej²⁷.

Inny, najpowszechniej dziś stosowany w przemyśle naftowo-paliwowym, sys-tem klasyfikacji metod oceny ryzyka cechuje się innym akcentowaniem uwagi. Wy-różnia się w nim metody: ilościowe (ang. Qualitative Risk Assessments QRAs), ja-kościowe (ang. Quantitative Risk Assessments), półilościowe (ang. Semi-Qualitative

25

Szczegółowy opis znajduje się w rozdziale3.3.1.

26Bezpieczeństwo zbiorników magazynowych obejmuje zabezpieczenie przed przepełnieniem (zgodnie z API 2350 ed.4) oraz ekspertyzy stanu technicznego zbiorników - audyty techniczne i metrologiczne.

27

Bezpieczeństwo pożarowe obejmuje instrukcje bezpieczeństwa pożarowego i analizę bez-pieczeństwa pożarowego.

Risk Assessments) i półjakościowe ((ang. Semi-Quantitative Risk Assessments).

System oceny ryzyka zaprojektowany jest dla tzw. listy rankingowej działań prio-rytetowych dla segmentu rurociągu (całegu rurociągu lub nawet sieci rurociągów), klasyczną ocenę jakościowa ryzyka . Pierwsza metoda - ilościowa - jest szczegól-nie popularna wśród praktyków, szczegól-niestety do jej głównych ograniczeń należy brak dokładnego pomiaru ryzyka. Druga metoda - jakościowa - jest z kolei bardzo kosztowna i stosunkowo niewygodna do zastosowania na całej długości linii ruro-ciągowej. W głównej mierze opiera się na historycznych danych o częstotliwości występowania awarii, uwzględnia zarówno FTA jak i ETA. Trzecia i czwarta metoda reprezentują nowsze podejście metodologiczne oceny ryzyka. Zdaniem praktyków przyjęte tu rozwiązania prowadzą do znacznie lepszego opisu procesu podejmowania decyzji, stąd są coraz bardziej intuicyjne, łatwe w konfiguracji, i zbierają znacznie więcej informacji niż którakolwiek z poprzednich metod. Nie-zależne badanie kluczowych aspektów ryzyka oraz stosowania weryfikowalnych jednostek miary, przyczynia się do tego, że cały wachlarz zagrożeń staje się jasny. Najbardziej znaczącą miarą ryzyka jest oszacowanie ilościowe (punktowe) tzn. miary konsekwencji w czasie i przestrzeni. Wszelkie inne miary stanowią pewien kompromis. Konieczność oszacowania ilościowego (kwantyfikacji) częstotliwości awarii rurociągu nie wiąże się z bezwarunkowym posiadaniem historycznych da-nych o nasileniu zagrożeń poszczególda-nych elementów rurociągu, choć naturalnie warto je mieć dla statystycznego oglądu i porównania. Poprawne estymowanie ryzyka wiąże się natomiast ze zrozumieniem i właściwym modelowaniem me-chanizmów, które prowadzą do incydentów awaryjnych. Kompromisowe miary ryzyka prowadzą do nieścisłości, choć koszt ich przeprowadzenia jest dokładnie taki sam, jak koszty przeprowadzenia ilościowej oceny ryzyka. Te niedokładności prowadzą do gorszego procesu decyzyjnego, co w konsekwencji prowadzi do błęd-nej alokacji zasobów, a zatem większego ryzyka. Pozostałe metody półilościowe, probabilistyczne i jakościowe nie są sprecyzowane dla oszacowania ryzyka pod względem regulacji prawnych i wymogów technicznych²⁸.

28

W praktyce niedostępność rejestrowanych danych historycznych, wymusza przeprowadze-nie oceny ryzyka w sposób bardzo ostrożny - estymacji w oparciu o doświadczeprzeprowadze-nie i własny

Analiza zagrożeń pozwala zredukować ryzyko wystąpienia ubytku gotowych produktów naftowych już na etapie projektowania rurociągu lub później - podczas standardowych operacji eksploatacji rurociągu. Implementacja środków zapobie-gawczych zmniejsza prawdopodobieństwo wycieku, a jeśli już do niego dojdzie, to minimalizuje wolumen wycieku. Akcje prewencyjne najczęściej obejmują wyż-szy poziom kontroli i inspekcji linii przesyłowych, zaangażowanie społeczeństwa poprzez prowadzenie aktywnej kampanii informacyjnej (np. komunikacja w przy-padku zauważenia wycieku) i prospektywną analizę zagrożeń związanych z ruro-ciągami. Przykładami technicznych czynności zapobiegawczych są: parametryza-cja rurociągu w taki sposób, aby nie osiągał lub przekraczał stosowanej nomi-nalnej normy wydajności (nastawy tłoczeń); zastosowanie zewnętrznego płaszcza antykorozyjnego osłaniającego rurę o najwyższej jakości²⁹; wdrożenie programów inspekcji ILI i testów rurociągu przed uruchomieniem linii przesyłowej.

Przykładami programów inspekcyjnych są [Borysiewicz i Potempski 2005]: programy zapewnienia jakości rurociągu od producentów rur i płaszczy ochron-nych; nieniszczące metody testowe spoin obwodowych; testy hydrostatyczne ru-rociągu przy 125% maksymalnego ciśnienia operacyjnego; wdrożenia systemu sterująco-monitorującego operacje rurociągowe (SCADA) mierzącego zdalnie zmia-nę ciśnień i bilansu masy, cyklicznie, co np. 5 sekund³⁰; cykliczne przeglądy

ru-osąd. Z powstałych szacunków wydobywa się najbardziej adekwatne do rzeczywistości, a jed-nocześnie oczekuje się na nabycie lepszych danych o rurociągu. Zatem brak dostępu do danych historycznych wymusza zastosowanie tzw. metod odpornych (ang. robust methodology). Wiedza o nasileniu występowania wycieków w przeszłości może być wykorzystana do estymacji liczby zdarzeń zachodzących w pewnym określonym przyszłym horyzoncie czasowym np. w okresie 10 następnych lat. Niestety, nie istnieją metody oceny ryzyka, tj. modele, które z pełną do-kładnością oceniłyby potencjalną awarię rurociągu. Z wyjątkiem szczególnych przypadków, nie ma możliwości przewidzenia awarii w określonych segmentach rurociągu. Ogromną korzyścią określania strategii zarządzania ryzykiem zarządzania przepływem partii produktowych w ru-rociągach transgranicznych jest możliwość wykonania oceny ryzyka bazując na bazie prognoz zachowania poszczególnych segmentów rur w perspektywie dłuższego czasu.

Dokumenty dotyczące normalizacji oceny ryzyka dla rurociągów listują i określają minimal-ną ilość i rodzaj czynników składających się na dopuszczalminimal-ną ocenę ryzyka rurociągu. Każda ocena ryzyka powinna posiadać niezbędne elementy (ang. Essential Elements EE) wymienione w obowiązujących normach.

29 Na przykład poprzez zaaplikowanie stapianych na gorąco powłok epoksydowych (ang.

Fusion-Bonded Epoxy FBE)

30 Te dane pomiarowe są natychmiastowo poddawane analizie, która określa potencjalny ubytek produktu w dowolnym punkcie rurociągu

rociągu, np. poprzez Program Zarządzania Integralnością Rurociągu³¹; naziemne inspekcje i kontrole nieszczelności i wycieków, identyfikacja za pomocą helikop-terów lub psów tropiących potencjalnych działań osób trzecich, które mogłyby uszkodzić rurociąg; zainstalowanie głównych zaworów odcinających oraz zawo-rów zwrotnych stacyjnych i liniowych.

Do metod sprawnego zarządzania przepływem partii produktowych w ruro-ciągach transgranicznych należą systemy detekcji wycieków. Spośród komputero-wych metod detekcji wycieków wyróżnia się dwie metody kontrolowania zawar-tości rurociągu [ESMAP 2003]:

• model bilansu masowego (ang. mass balances) - uwydatnia w odpowiednich horyzontach czasowych wolumen produktu przepływający na wejściu do rurociągu i wolumen produktu przepływający na jego wyjściu;

• model zachowania hydraulicznego systemu w czasie rzeczywistym (ang.

real-time transient modelling), w którym porównuje się aktualne pomiary z

mo-delowymi obliczeniami komputerowymi.

Obie wyżej wymienione metody wspierają pracę operatorów rurociągowych. Po-przez wygenerowania alarmu, powiadamiają one o konieczności podjęcia dodat-kowych czynności operacyjnych przewidzianych wystąpieniem odpowiednich zda-rzeń, jeśli wyniki przekroczą dopuszczalne limity operacyjne. Wciąż rozwijane są nowe metody w oparciu o dwa wspomniane wyżej podejścia obliczeniowe. Wszyst-kie metody wykorzystują czujniki i elementy wyposażenia rurociągu do wspiera-nia komputerowych systemów detekcji wycieków³².

31

Program wykorzystuje wewnętrzne narzędzia inspekcyjne (inteligentne tłoki czyszczące) ILI do wykrycia anomalii rozmiaru średnicy przepustowej, tj. ewentualnych przewężeń na ruro-ciągu w wyniku osadzania się resztek partii produktowych na ściankach rury, oraz wskazania miejsc uszkodzenia i pęknięć rury w wyniku korozji

32

Do takich rozwiązań należy np. wykorzystanie do zbierania sygnałów sensorów akustycz-nych, światłowodów lub sterowników programowalnych PLC; zastosowanie obliczeniowych me-tod statystycznych lub tworzenie bazy wzorców zachowań hydraulicznych do predykcji i wykrycia zdarzeń wysiękowych.