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Prof. Ursula Stephan  -  Prof. Ulrich Hauptmanns  -  Dr. Jürgen Herrmann

Wissen / Informationen

Anlagen(-sicherheit) und Technik


LOPA kurz gefasst


LOPA (Layer of Protection Analysis)


(Die folgenden Ausführungen beruhen zum Teil auf Inhalten aus:

Hauptmanns U., Prozess- und Anlagensicherheit, Springer  Vieweg, 2013)


Eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der Risikoanalyse für Prozessanlagen ist die Layer of Protection Analysis (LOPA) /1/.
Sie beruht auf den Grundgedanken der Ereignisablaufanalyse.

Bei einer LOPA werden den auslösenden Ereignissen (z.B. Ausfall einer Kühlmittelpumpe) generische Ausfallraten in Form von Bereichen zugewiesen.

Gleiches gilt für die Nichtverfügbarkeiten der Schutzbarrieren, mit denen die auslösenden Ereignisse beherrscht werden sollen (z.B. Überwachungs- und Schutzeinrichtungen). Aus diesen Bereichen wählt der Anwender einen Wert, wobei er  je nach Einschätzung mehr zur unteren (optimistisch) oder zur oberen (pessimistisch) Grenze des Intervalls tendieren kann.

Die Schutzbarrieren müssen voneinander unabhängig sein, d.h. beispielsweise, dass dieselbe Komponente nicht in mehreren Barrieren vorkommen darf oder mehrere Barrieren von derselben Elektrizitäts- oder Druckluftversorgung gespeist werden.

Um eine Risikoabschätzung durchzuführen, werden die erwarteten Eintrittshäufigkeiten unerwünschter Ereignisse (z.B. Freisetzung von Gefahrstoffen), die eintreten, nachdem die Barrieren des Systems versagt haben, mit kategorisierten Unfallfolgen verknüpft.

Der Aufwand einer LOPA  ist wesentlich geringer als der einer detaillierten Risikostudie.

Allerdings erhält man lediglich eine Abschätzungen der Größenordnung des Risikos, die aber detailliertere Untersuchungen nicht ersetzen soll. Vielmehr kann die Vorgehensweise dazu dienen, diejenigen Anlagen zu identifizieren, die eingehender untersucht werden sollten („screening analysis“).

Zur Ermittlung möglicher Gefährdungszustände in der betrachteten Anlage wird häufig die HAZOP/PAAG Analyse einer Beurteilung mit LOPA vorgeschaltet.


     LOPA (Layer of Protection Analysis)


Literaturhinweise (nur Beispiele)

1.
Bridges, W.G., Dowell, A.M.,III, Gollin, M., Greenfield, W.A., Poulsen, J.M., and W. Turetzky, Layer of Protection Analysis: Simplified Process Risk Assessment, Center for Chemical Process Safety, AIChE, New York, N.Y. 2001
2.
3.
SFK 41 Leitfaden, “Risikomanagement im Rahmen der Störfall-Verordnung des Arbeitskreises Technische Systeme, Risiko und Verständigungsprozesse“, 2004: www.kas-bmu.de/publikationen/sfk/sfk_gs_41.pdf  


LOPA - eine Methode der Gefahrenanalyse und des Risikomanagements

Kurz gesagt ist LOPA eine mit relativ wenigem Aufwand verbundene, semi-quantitative Methode zu einer Beurteilung von Prozess-Risiken und zur Festlegung zusätzlicher Schutzmaßnahmen bzw Maßnahmen zur Reduzierung des ermittelten Risikos.

LOPA ist detailliert beschrieben im International Standard IEC 61508 und im Buch von AIChE –CCPS, “Layer of Protection Analysis - Simplified Process Risk Assessment”.


Organisation und Vorgehensweise bei einer LOPA

Eine LOPA Gefahrenanalyse wird üblicherweise in 4 Phasen (ähnlich wie eine HAZOP/PAAG Analyse) unterteilt:

1. Definition

a. Festlegung von Ziel, Inhalt, Vorgehensweise, Teammitgliedern, Verantwortlichkeiten (Leiter, Moderator, Protokoll, Rollen der Teammitglieder)

2. Vorbereitung

a. Organisation (Ort, Zeit, Dauer, Unterlagen, usw.)

3. Analyse

a. Festlegung der zu betrachtenden Prozessabschritte und des zu  betrachtenden Risikos

b. Identifizierung des auslösenden Ereignisses

i. Identifizierung des Risikos OHNE Schutzeinrichtungen / Maßnahmen

c. Identifizierung von bereits VORHANDENEN Schutzeinrichtungen / Maßnahmen

i. Identifizierung des Risikos MIT bereits vorhandenen Schutzeinrichtungen / Maßnahmen

ii. Beurteilung: „Ist das Rest-Risiko niedrig genug?

d. Identifizierung von ZUSÄTZLICHEN / NEUEN Schutzeinrichtungen / Maßnahmen (zur weiteren Reduzierung des Restriskos)

i. Identifizierung des Risikos mit ZUSÄTZLICHEN / NEUEN Schutzeinrichtungen / Maßnahmen

ii. Beurteilung: „Ist das Rest-Risiko niedrig genug Dokumentation und Follow-up

iii. Ggf. weiter bei d.

e. Festlegung notwendiger neuer Schutzeinrichtungen / Maßnahmen, Aktionen, Termine und Verantwortlichkeiten

4. Dokumentation und Follow-up


Teammitglieder einer LOPA Gefahrenanalyse

Sinnvollerweise werden bei der  Durchführung einer LOPA Analyse die gleichen Spezialisten benötigt wie bei einer HAZOP Gefahrenanalyse  (wesentlich sind Betriebs-, Verfahrens-, PLT-, Instandhaltungs-, Umweltschutz-/Sicherheits-Experten für die Anlage, die Gegenstand einer HAZOP Studie sein soll.

Zusätzlich werden benötigt:


Risiko und Ausfall-Daten für eine  LOPA Analyse

Die Vorgehensweise bei einer LOPA Analyse besteht also darin,

Kritisch für den Erfolg einer LOPA sind insbesondere auch die benötigten Daten:


Für die PFD finden sich Angaben für SIL klassifizierte Bereitschaftssysteme in der folgenden Abbildung:






















Für Risikobeurteilung können im einfachsten Fall folgende Grenzen verwendet werden:

Dabei bedeuten:


Anmerkungen:


Beispiel für eine einfach LOPA Risikoanalyse

Betrachtet werden soll folgendes, vereinfachtes R&I Anlagen-Fließbild und das Risiko „Druck HOCH“, dass z.B. in einer vorgeschalteten HAZOP/PAAG, oder mit einer anderen Gefahrenanalysemethode, als relevant festgestellt wurde:





















Ein einfache LOPA Rechnung ergibt ein Risiko von 1 * E-2, was im ROTEN Bereich liegt:













Als zusätzliche LOP werden nun ein Druck-HOCH-Alarm (P2, PA H) und ein Sicherhehitsventil (P RV) eingebaut:





















Die Rechnung ergibt nun:

















Mit einem neuen Risiko von 1 * E-5, das jetzt im GELBEN Bereich liegt. Also im ALARP Bereich.
Weitere risikomindernde Maßnahmen sind unter Kosten-Nutzen Abwägung zu beurteilen.




Stand 30.06.2018 JH



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