لایه های تجزیه و تحلیل حفاظتی(LOPA)

تجزیه و تحلیل لایه های حفاظتی (LOPA) تکنیکی برای ارزیابی خطرات، خطرات و لایه های حفاظتی مرتبط با یک سیستم، مانند یک کارخانه فرآیند شیمیایی است. از نظر پیچیدگی و دقت، LOPA بین تکنیک های کیفی مانند مطالعات خطر و عملکرد (HAZOP) و تکنیک های کمی مانند درختان خطا و درختان رویداد قرار دارد . [ 1 ] LOPA برای شناسایی سناریوهایی استفاده می‌شود که بیشترین خطر را نشان می‌دهند و به بررسی چگونگی کاهش آن خطر کمک می‌کند.

مقدمه

LOPA یک تکنیک ارزیابی ریسک است که از قوانینی برای ارزیابی فراوانی یک رویداد آغازگر، لایه‌های حفاظتی مستقل (IPL) و پیامدهای رویداد استفاده می‌کند. هدف LOPA شناسایی اقدامات متقابل موجود در برابر عواقب احتمالی یک خطر است. IPL دستگاه، سیستم یا اقدامی است که از تشدید یک سناریو جلوگیری می کند. اثربخشی یک IPL با احتمال شکست در صورت تقاضا (PFD)، در محدوده 0 تا 1 کمیت می‌شود . [ 3 ]

LOPA در دهه 1990 در صنعت فرآیندهای شیمیایی توسعه یافت اما کاربرد وسیع تری پیدا کرد. [ 4 ] در ایمنی عملکردی ، LOPA اغلب برای تخصیص سطح یکپارچگی ایمنی به عملکردهای حفاظتی ابزاری استفاده می‌شود. هنگامی که این در زمینه تجزیه و تحلیل کارخانه های فرآیندی رخ می دهد، LOPA به طور کلی از نتایج HAZOP قبلی استفاده می کند . [ 1 ] LOPA مکمل HAZOP است و می‌تواند تجزیه و تحلیل عمیق دومی از یک سناریو ایجاد کند، که می‌تواند برای به چالش کشیدن یافته‌های HAZOP از نظر رویدادهای شکست و پادمان‌ها استفاده شود. [ 3 ]

لایه های حفاظتی در کارخانه های فرآیندی

سیستم های حفاظت ایمنی برای کارخانه فرآیند معمولاً شامل هشت لایه است: [ 2 ]

لایه محافظ	اقدام حفاظتی	نمونه ها
لایه 1	طراحی فرآیند	طراحی مطابق با استانداردها ، طراحی ذاتا ایمن تر
لایه 2	کنترل های اساسی	کنترل های فرآیند ، آلارم های فرآیند (زرد)، نظارت اپراتور
لایه 3	آلارم های بحرانی	آلارم های فرآیند (قرمز)، مداخله اپراتور	پادمان های پیشگیرانه
لایه 4	اقدامات خودکار	خاموشی ، خاموشی اضطراری (ESD)پادمان ها
لایه 5	حفاظت فیزیکی	دریچه های امداد ، دیسک های پارگی ، سیستم آتش نشانی و گاز
لایه 6	حفاظت فیزیکی	فایروال ها ، دایک ها ، برم ها ، باندها (محصول محلی)	تدابیر تسکین دهنده
لایه 7	واکنش اضطراری گیاه	تیم های واکنش اضطراری، جمع آوری، تخلیه
لایه 8	واکنش اضطراری جامعه	هشدار، تخلیه، خدمات اضطراری

LOPA برای تعیین اینکه چگونه یک انحراف فرآیند می تواند منجر به یک رویداد خطرناک شود، اگر توسط یک IPL قطع نشود، استفاده می شود. [ 2 ]

روش LOPA

LOPA یک ارزیابی ریسک است که بر روی جفت "یک علت-یک پیامد" انجام می شود. مراحل ارزیابی ریسک LOPA عبارتند از: [ 4 ]

1. عواقب را با استفاده از ماتریس ریسک شناسایی کنید
2. معیارهای تحمل ریسک (RTC) را بر اساس مناطق قابل تحمل/غیرقابل تحمل در ماتریس ریسک تعریف کنید.
3. سناریوی تصادف مربوطه را تعریف کنید، مثلاً خرابی مکانیکی یا انسانی
4. با استفاده از ماتریس ریسک، فرکانس رویداد آغازگر را تعیین کنید
5. شناسایی شرایط و تخمین احتمال شکست در صورت تقاضا (PFD)
6. فراوانی پیامدهای کاهش نیافته را تخمین بزنید
7. IPL ها را شناسایی کنید و PFD را برای هر یک تخمین بزنید
8. فراوانی پیامدهای کاهش یافته را تعیین کنید
9. نیاز به IPL اضافی را ارزیابی کنید.

ماتریس ریسک برای فرکانس ها و پیامدها [ 2 ]

			عواقب
تاثیر بر شهرت			ناچیز	حاشیه ای	انتقادی	فاجعه بار
هزینه (نشان دهنده)			0.1 میلیون دلار	1.0 میلیون دلار	10 میلیون دلار	≥50 میلیون دلار
فرکانس	غیر محتمل	1/100/سال	کم	متوسط	متوسط	جدی
	از راه دور	1/50/سال	کم	متوسط	متوسط	جدی
	گاه به گاه	1/10/سال	کم	متوسط	جدی	بالا
	محتمل	1/2/سال	متوسط	جدی	بالا	بالا
	مکرر	1/½/سال	متوسط	جدی	بالا	بالا

استفاده های دیگر

[ ویرایش ]

اگرچه روش LOPA در صنعت فرآیند آغاز شد، این تکنیک را می توان در زمینه های دیگر استفاده کرد، از جمله: [ 4 ]

• طراحی کلی
• مدیریت تغییر
• ریسک مکان یابی تاسیسات
• برنامه های یکپارچگی مکانیکی
• تحقیقات حادثه
• ابزار غربالگری برای ارزیابی کمی ریسک (QRA)

مراجع

1. ^پرش به بالا:a b CCPS(2001).تجزیه و تحلیل لایه حفاظت: ارزیابی ریسک فرآیند ساده شده. نیویورک، نیویورک:موسسه آمریکایی مهندسین شیمی.شابک 978-0-816-90811-0.
2. ^پرش به بالا:a b c d Willey, Ronald J. (2014)."تحلیل لایه حفاظتی". مهندسی Procedia .84:12–22.doi: 10.1016/j.proeng.2014.10.405 .
3. ^پرش به بالا:الف ب مختاب، سعید; پو، ویلیام ای. مک، جان ی. (2019).کتاب راهنمای انتقال و فرآوری گاز طبیعی، اصول و شیوه ها(ویرایش چهارم). کمبریج، ماس و آکسفورد:انتشارات حرفه ای خلیج فارس. ص 517–518.شابک 978-0-12-815817-3.
4. ^پرش به بالا:کینگزلی ، جان (

Layers of protection analysis (LOPA)

انالیز لایه های محافظتی (LOPA)

مقدمه:

از جمله سيستم‌هاي ايمني در فرآيندهاي صنعتي شيميايي، سيستم‌هاي ايمني مجهز به ابزار دقيق مي‌باشند. سطح خدشه ناپذيري ايمني اين سيستم‌ها تعيين کننده ميزان اطمينان پذيري عملکرد آنها در هنگام بروز شرايط غير ايمن و در نهايت حفظ جان کارکنان، تجهيزات، توليد و محيط زيست از خسارات جدي مي‌باشد. مطالعات SIL يک معيار کمي از کافي بودن لايه‌هاي حفاظتي داراي سيستم‌هاي ايمني مجهز به ابزار دقيق موجود و سطح ايمني جامع سيستم است.

استاندارهاي بين‌المللي IEC-61508 و IEC-61511 مبناي تحليل ایمنی کارکردی و سطح خدشه ناپذيري ايمني بشمار رفته تکنيک‌هايي را جهت محاسبه آن ارائه داده‌اند. یکی از این تکنیک ها آنالیز لایه های حفاظتی است.

تحلیل لایه های حفاظتی یک روش نیمه کمی برای تحلیل و ارزیابی ریسک است. بطور بعمول در فرآیندهای شیمیایی، لایه های حفاظتی مختلفی برای کاهش فرکانس پیامدهای ناخواسته مورد استفاده قرار می‌گیرند: طراحی فرآیند (شامل طراحی ذاتاً ایمن)؛ سیستم‌های کنترلی پایه ای فرآیندی، سیستم ابزار دقیق ایمنی؛ ابزارهای غیر عامل (مانند خندق و دیوار انفجاری)؛ ابزارهای عامل (مانند شیرهای اطمینان )؛ دخالت‌های انسانی و غیره.

اصل هدف ایجاد LOPA تمایل به بهبود روش‌های کیفی با استفاده از منطق، هدف و عملکرد مبتنی بر ریسک است. در LOPA، لایه‌های حفاظتی منحصر بفرد پیشنهاد شده و یا ارائه شده، برای بررسی تاثیر گذاری مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند. سپس، اثرهای ترکیبی لایه های حفاظتی در برابر معیارهای تحمل ریسک بررسی و با آن مقایسه می‌شوند.

در این تکنیک زمانیکه که میزان کاهش ریسک به هر SIS اختصاص پیدا کرد، این کاهش مطابق قواعد IEC.61511 part1 مشخص کننده مرتبه SIL آن SIS است.

تحليل لايه های حفاظتی LOPA روش نيمه كمي براي تخمين ريسك پيشامد ناخواسته يا سناريو است. اين روش وجود تدابير كافي براي كنترل يا تسكين ريسك را تحليل مي كند. جفت علّت-معلول انتخاب مي شود و لايه هاي حفاظتي پيشگيري كننده كه از منجر شدن علل به پيامدهاي نامطلوب جلوگيري مي كند، شناسايي مي شود. محاسبات مقداري بمنظور كفايت سطح حفاظت براي كاهش ريسك تا سطح قابل تحمل انجام مي شود.

كاركرد

LOPA مي تواند به صورت ساده كيفي استفاده شود تا لايه هاي حفاظتي بين خطر يا پيشامد سببي و نتايج را بررسي كند. معمولاً رويكرد نيمه كمي استفاده مي شود تا دقت بيشتري را براي غربال فرآيندهايي مانند HAZOP يا PHA ايجاد كند.

LOPA مبنايي براي مشخصات لايه هاي حفاظتي مستقل (IPLs) و سطح يكپارچگي ايمني (سطوح SIL) براي سيستم هاي ابزاري ارائه مي كند كه در سري 61508 IEC و 61511 IEC شرح داده شده است كه الزامات سطح يكپارچگي ايمني (SIL) را در سيستم هاي ابزاري تعيين مي كند. LOPA مي تواند براي كمك به مؤثّر بودن منابع كاهش ريسك اختصاص داده شده، استفاده شود و كاهش ريسك انجام شده را براي هر لايه حفاظتي تحليل كند.

ورودي ها

ورودي هاي LOPA شامل:

• اطلاعات اساسي ريسك شامل مخاطرات، علل و پيامدها كه از روشي مانند PHA تهيه شده است؛
• اطلاعاتي درباره كنترل هاي موجود يا پيشنهادي؛
• فراواني پيشامد سببي، احتمال خرابي لايه هاي حفاظتي، اندازه گيري پيامدها و تعريف سطح قابل تحمل ريسك؛
• فراواني علل آغازين، احتمال خرابي لايه هاي حفاظتي، اندازه گيري پيامدها و تعريف سطح قابل تحمل ريسك

فرآيند

• LOPA توسط تيمي از متخصصان در رويه زير انجام مي شود:
• شناسايي علل آغازين براي نتيجه ناخواسته و جستجوي داده براي فراواني و پيامدهاي آنان؛
• انتخاب جفت علّت- معلول؛
• شناسايي لايه هاي حفاظتي كه از منجر شدن علل به پيامدهاي نامطلوب جلوگيري مي كند، اثر بخشي آنها تحليل مي شود؛
• شناسايي لايه هاي حفاظتي مستقل (IPLs) (تمام لايه هاي حفاظتي IPLs نيستند)؛
• تخمين احتمال خرابي هر IPL؛
• فراواني علّت آغازين با احتمال خرابي هركدام از IPL ها و احتمال هر اصلاحات شرطي (اصلاحات شرطي براي مثال شخص حاضري كه تحت تأثير باشد) تركيب مي شود تا فراواني رخداد پيامدهاي نامطلوب تعيين شود. مقدار عددي براي فراواني و احتمال استفاده مي شود؛
• سطح محاسبه شده ريسك با سطح قابل تحمل براي تعيين نياز به حفاظت بيشتر مقايسه مي شود.

IPL وسيله يا فعاليتي است كه قادر به جلوگيري از پيامدهاي نامطلوب فرآيند سناريو، پيشامد سببي مستقل يا هر لايه حفاظتي ديگر همراه با سناريو است.

IPLs شامل:

• ويژگي هاي طراحي؛
• ابزار محافظ فيزيكي؛
• سيستم هاي ارتباطي و مداخلات؛
• محافظت فيزيكي رويدادهاي بعدي؛
• سيستم هاي پاسخ اضطراري (رويه ها و بازرسي ها IPLs نيستند).

خروجي ها

پيشنهادهايي براي هر كنترل بيشتر و اثربخشي اين كنترل ها در كاهش ريسك مي تواند داده شود.

LOPA از تكنيك هايي است كه از ارزيابي SIL هنگام مواجه با سيستم هاي ابزراي/مرتبط ايمني استفاده مي كند.

نقاط قوت و محدوديت ها

نقاط قوت شامل موارد زير است:

• به زمان و منابع كمتر نسبت به تحليل درخت خطا يا ارزيابي ريسك كمي كامل نياز دارد اما دقيق تر از قضاوت ذهني كيفي است.
• كمك به شناسايي و تمركز منابع بر حساس ترين لايه هاي حفاظتي مي كند.
• فعاليت ها، سيستم ها و فرآيندهايي كه براي آنها حفاظت كافي وجود ندارد را شناسايي مي كند؛
• تمركز بر جديترين پيامد مي كند.

محدوديت ها شامل موارد زير است:

• LOPA فقط تمركز بر جفت علّت- معلول و يك سناريو در زمان واحد دارد. روابط پيچيده بين ريسك ها يا بين كنترل ها پوشش داده نمي شود.
• كمي سازي ريسك براي حالات خرابي معمول محاسبه نمي شود.
• LOPA براي سناريوهاي خيلي پيچيده و جايي كه جفت هاي علّت- معلول زيادي موجود است يا پيامدهاي مختلفي بين ذي نفعان مختلف تأثير مي گذارد، استفاده نمي شود.

منابع:

IEC 61508 (all parts), Functional safety of electrical/electronic/programmable
electronicsafety-related systems
IEC 61511, Functional safety – Safety instrumented systems for the process industry sector