p sa

MAT-2118Luotettavuustekniikka

Urho Pulkkinen

PSA

• PSA; Probabilistic Safety Assessment

• PRA; Probabilistic Risk Assessment

• alkujaan ydinvoimalaitosten turvallisuustarkasteluihin kehitetty menetelmä (WASH-1400, GRS, jne.)

• myöhemmin sovellettu myös muissa yhteyksissä


Urho Pulkkinen

PSA

• tarkoitettu hyvin laajojen teknisten järjestelmien riskien analyysiin

• PSA hyödyntää luotettavuustekniikan menetelmiä (vikapuut, tilamallit, tilastolliset analyysit, tapahtumapuut)

• lisäksi tarvitaan myös fysikaalisia malleja esim. onnettomuuksien seurauksien arviointiin


Urho Pulkkinen

PSA

PSA:n TAVOITTEET:

• tunnistaa erilaiset teknisen järjestelmän häiriöistä johtuvat onnettomuudet

• arvioida (kvantitatitiivisesti) em. onnettomuuksien esiintymistodennäköisyys tai -taajuus (vrt. riskin määritelmiä koskeva osuus kurssissa)

• tunnistaa onnettomuuksista johtuvat vahingolliset seuraukset

• arvioida seurauksien suuruutta (kvantitatiivisesti)


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

ONNETTOMUUS:

Alkuhäiriöstä (alkutapahtumasta) liikkeellelähtevä, turvallisuustoimintojen erilaisten vikayhdistelmien kautta epätoivottuun seuraukseen johtava tapahtumasarja

ALKUTAPAHTUMA:

prosessin häiriö tai vika, jonka hoitaminen vaatii turvallisuustoimenpiteitä (esim. prosessin pysäyttämisen), ja joka ilman onnistuneita turvallisuustoimenpiteitä johtaa epätoivottuihin seurauksiin


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

TURVALLISUUSTOIMINTO:

alkutapahtuman edelleenkehittymisen estävä tai sitä lieventävä toiminto

TURVALLISUUSJÄRJESTELMÄ:

tekninen järjestelmä, joka toteuttaa turvallisuustoiminnon


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

ONNETTOMUUSKETJU:

onnettomuus, joka alkaa tietystä alkutapahtumasta ja josta tiettyjen turvallisuustoimintojen vikojen tai toimimattomuuden kautta päädytään tiettyyn epätoivottuun seuraukseen

TASON 1 PSA:

PSA, joka sisältää vain onnettomuusketjujen esiintymistaajuuden arvioinnin


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

TASON 2 PSA:

PSA, joka tason 1 lisäksi sisältää erilaisten seurausten suuruuden arvioinnin (esim. ympäristöön karkaavan myrkkymäärän arviointi)

TASON 3 PSA:

PSA, joka tasojen 1 ja 2 lisäksi sisältää fysikaalisten seurausten aiheuttamien terveys-, ympäristö- yms. haittojen kvantitatiivisen arvioinnin


Urho Pulkkinen

PSA

ESIMERKKEJÄ: 1) tulipalo kemikaalivarastossa

ONNETTOMUUS:

• kemikaalivarastossa syttyneen tulipalon aiheuttama vahingollinen tapahtuma

ALKUTAPAHTUMA:

• varomattomasta tulenkäsittelystä johtuva palonalku

• staattisen sähkön aiheuttamasta kipinästä johtuva palonalku

• varastossa toimivan laitteen viasta aiheutuva palonalku

• jne.


Urho Pulkkinen

PSA


TURVALLISUUSTOIMINTO:

• palon automaattinen sammuttaminen sprinklerijärjestelmällä

• palon havaitseminen ajoissa ja ”manuaalinen” sammutus

• automaattinen palohälytys ja palokunnan toteuttama sammutus

TURVALLISUUSJÄRJESTELMÄ:

• sprinklerijärjestelmä

• palohälytysjärjestelmä

• palokunta


Urho Pulkkinen

PSA


ONNETTOMUUSKETJU:

• staattisen sähkön kipinästä syttyvä palo, joka etenee sprinklerijärjestelmän toimimattomuuden takia, mutta jonka automaattisen palohälytyksen kutsuma palokunta saa sammutetuksi tietyn ajan kuluessa

• staattisen sähkön kipinästä syttyvä palo, joka etenee totaaliseksi tuhoksi, sprinklerijärjestelmän ja automaattisen palohälytyksen toimimattomuuden takia


Urho Pulkkinen

PSA


TASON 1 PSA:

• analyysi, jossa lasketaan eri palo-onnettomuusketjujen esiintymistaajuudet

TASON 2 PSA:

• analyysi, jossa edellisen lisäksi arvioidaan kunkin onnettomuusketjun seurausten suuruus

• automaattisen sammutusjärjestelmän sammuttamasta palosta (taajuus x/vuosi) syntyy pienet vesivahingot, eikä myrkkypäästöjä synny


Urho Pulkkinen

PSA


TASON 2 PSA:

• tai kaikkien turvallisuustoimintojen epäonnistuttua varasto räjähtää, josta seuraa suuri paineaalto ja erittäin suuri myrkkypäästö

TASON 3 PSA:

• edellisten lisäksi arvioidaan myrkkypäästöjen lyhyt- ja pitkäaikaisia ympäristön asukkaille aiheutuvia terveyshaittoja


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

ONNETTOMUUSKETJUN ESIINTYMISTAAJUUS:

f f P F IE F FIE i ii

n

( | , , , ),1 1

1

missä

f

F

P F IE F F

IE

i

i i

alkutapahtuman esiintymistaajuus

i. turvallisuustoiminnon vikatapahtuma

i. nnen turvallisuustoiminnon ehdollinen vikaantumistodennäköisyys( | , , , )1 1


Urho Pulkkinen

PSA

MÄÄRITELMIÄ

ONNETTOMUUSKETJUN ESIINTYMISTODENNÄKÖISYYS:

P P IE P F IE F F f T P F IE F FAS i i IEi

n

i ii

n

( ) ( | , , , ) ( exp( )) ( | , , , )1 11

1 11

1

todennäköisyys, että tietty onnettomuusketju esiintyy tietyn ajanjakson kuluessa = tn. että ko. ajanjaksolla esiintyy alkutapahtuma ja tietyt turvallisuustoiminnot eivät toteudu alkutapahtuman esiintyessä


Urho Pulkkinen

PSA

ONNETTOMUUKSIEN ESIINTYMISTAAJUUDEN LASKENTA

VAIHEET:

1. Alkutatapahtumien tunnistaminen ja järjestelmävasteen määritteleminen

• kvalitatiiviset tunnistusmenetelmät (HAZOP, VVA; esitellään myöhemmin)

• periaate: käydään tarkasteltavan prosessin tilat läpi järjestelmällisesti ja tunnistetaan eri häiriöiden syyt ja esiintymismahdollisuudet kussakin tilassa


Urho Pulkkinen

PSA


VAIHEET:

1. Alkutapahtumien tunnistaminen ja järjestelmävasteen määritteleminen

• selvitetään, mitkä turvallisuustoiminnot tai onnettomuuksien etenemistä estävät keinot ovat käytettävissä ko. alkutapahtuman yhteydessä

• selvitetään turvallisuustoimintojen onnistumiskriteerit


Urho Pulkkinen

PSA


VAIHEET:

2. Onnettomuuden etenemisen mallintaminen

• kuvataan sopivalla loogisella (tai rakenteellisella) mallilla onnettomuuden kulku

• malli sisältää aikajärjestyksessä turvallisuustoimintojen onnistumisten ja vikaantumisten aiheuttamat onnettomuuden kulun haarautumat

• tapahtumapuuanalyysi


Urho Pulkkinen

PSA

ONNETTUMUUKSIEN ESIINTYMISTAAJUUDEN LASKENTA

VAIHEET:

3. Turvallisuustoimintojen luotettavuusanalyysi

• kuvataan sopivalla loogisella (tai rakenteellisella) mallilla turvallisuustoimintojen vikaantumiset niiden osien vikaantumisten avulla

• vikapuuanalyysi


Urho Pulkkinen

PSA

ONNETTUMUUKSIEN ESIINTYMISTAAJUUDEN LASKENTA

VAIHEET:

4. Mallin kvantifiointi

• johdetaan mallin perustapahtumien esiintymistodennäköisyydet (tai -taajuudet) lähtien tilastotiedoista, komponenttimalleista ja asiantuntija-arvioista

• lasketaan onnettomuusketjujen todennäköisyydet ja - taajuudet noudattaen tapahtuma- ja vikapuumallien logiikkaa ja todennäköisyyslaskun sääntöjä


Urho Pulkkinen

PSA

TAPAHTUMAPUUANALYYSI

• tapahtumapuu esittää annetusta alkutapahtumasta seuraavat onnettomuusketjut loogisen puun muodossa

• tapahtumapuu etenee alkutapahtumasta aikajärjestyksessä esiintyvien turvallisuustoimintojen tilojen kautta lopputiloihin

• yleensä tapahtumapuu on binäärinen eli turvallisuustoiminnoilla on kaksi tilaa, onnistunut ja epäonnistunut (S, F), mutta ei-binääristen tapahtumapuiden käyttö on myös mahdollista

• vaikka aikajärjestys onkin mukana tapahtumapuussa, malli on pohjimmiltaan staattinen


Urho Pulkkinen

TAPAHTUMAPUUN KONSTRUOINTI

ALKUTAPAHTUMIEN MÄÄRITTELY

TARVITTAVIEN TURVALLISUUS-

TOIMINTOJENMÄÄRITTELY

TURVALLISUUS-TOIMINTOJEN

TILOJENMÄÄRITTELY

ALUSTAVA TAPAHTUMAPUU

RIIPPUVUUKSIEN JAAIKATEKIJÖIDENHUOMIOONOTTO

LOPULLINENTAPAHTUMAPUU


Urho Pulkkinen


Turvallisuus- toiminto 1



Onnettomuus- ketju

A B C

SuccessSuccess x

Success Failure xCSuccess

xBFailure

Alkutapahtuma, x Failure xBCSuccess

Success xA

Failure xACFailure Success

xABFailure

Failure xABC


Urho Pulkkinen





Onnettomuus- ketju

A B C

SuccessSuccess x

Success Failure xCSuccess

xBFailure

Alkutapahtuma, x

Failure xA

• riippuvuudet otettu huomioon; A:n epäonnistuessa toiminnot B ja C eivät enää vaikuta tilanteeseen, B:n epäonnistuessa C:llä ei ole merkitystä


Urho Pulkkinen

PSA

TAPAHTUMAPUUANALYYSI

• tapahtumapuun haarojen todennäköisyydet lasketaan vikapuilla

• riippuvuuksien (esim. usealla tuvallisuustoiminnolla on yhteisiä osia) huomioonotto tärkeää:

• vikapuun laskenta yleensä ottaa riippuvuudet huomioon

• mahdollisuus jakaa turvallisuustoiminnot riippumattomiin osiin

• haarautumistodennäköisyydet ehdollisia (ehtona aiemmin onnistuneet tai epäonnistuneet toiminnot)

• kompromissi vikapuu/tapahtumapuumallien välillä

p sa

Documents