Aktuální vydání

celé číslo

04

2024

Průmyslové roboty a automatizace výrobních a montážních linek

celé číslo

Význam analýzy metodou HAZOP při tvorbě bezpečnostní dokumentace

číslo 11/2006

Význam analýzy metodou HAZOP při tvorbě bezpečnostní dokumentace

Metoda HAZOP (Hazard and Operability Study) byla vytvořena praktiky z petrochemické divize britské firmy Imperial Chemical Industries (ICI Petrochemical Division) jako nástroj k systematické podrobné analýze bezpečnosti složitého technologického zařízení, zejména v odvětvích se spojitou či vsádkovou výrobou. Umožňuje identifikovat nebezpečné stavy, které se na zařízení mohou vyskytnout, najít tzv. kritická místa (prvky) a následně vyhodnotit riziko. Hlavním cílem přitom je identifikovat možné nebezpečné stavy.

Článek připomíná význam metody HAZOP a uvádí čtenáře do jejích principů a problematiky jejího použití při tvorbě bezpečnostní dokumentace průmyslového podniku ve smyslu platné legislativy.

Potřeba detailní analýzy zdrojů rizika

Součástí bezpečnostní dokumentace v chemickém průmyslu (ve smyslu zákona č. 59/2006 Sb. v platném znění) je mimo jiné také určení zdrojů rizika (nebezpečí) a určení příčin spolu s možnými scénáři nehod, které mohou vyústit v závažnou havárii. Zejména pro určení příčin a odhad možných následků, tzn. generování havarijních scénářů, je nezbytné použít detailní analýzu technologického zařízení, kdy cílem je najít a ocenit možné zdroje rizika.

Existuje několik metod detailní analýzy, např. What-If, FMEA nebo HAZOP. Výsadní postavení mezi nimi v daném případě má metoda HAZOP, vyvinutá speciálně pro systematickou a pečlivou analýzu bezpečnosti složitých technologických zařízení používaných v chemickém průmyslu a jemu příbuzných odvětvích.

Proč detailní analýzu metodou HAZOP

V současné době je na podniky chemického průmyslu v ČR vyvíjen stále větší tlak v oblasti bezpečnosti. Různé zájmové skupiny útočí na chemické podniky a prostřednictvím poukazování na úroveň jejich bezpečnosti se snaží dosáhnout svých cílů, které ne vždy souvisejí s bezpečností obyvatelstva.

Stále častěji je napadána úroveň bezpečnostní dokumentace. Je třeba říci, že mnohdy oprávněně. Terčem kritiky se stává především opomenutí některých zdrojů rizika v bezpečnostní dokumentaci a nedostatečná hloubka hodnocení jednotlivých zdrojů rizika. Tyto nedostatky mají původ zejména v těchto dvou oblastech (jednotlivě i v kombinaci):

  • použití nevhodných metod,
  • kvalita posuzovatelů.

Při tvorbě bezpečnostní dokumentace je tedy velmi důležité zvolit vhodné a uznávané metody a správně je použít.

Jednou z metod, která se v současnosti již stala uznávaným evropským standardem, je metoda HAZOP. Jde o metodu umožňující identifikovat nebezpečné stavy, které se mohou na posuzovaném zařízení vyskytnout, a následně vyhodnotit riziko. Lze ji použít také k lepšímu pochopení posuzovaného zařízení, zvýšení jeho efektivity nebo pro vyhodnocení následků chyb operátora.

Výstupem analýzy metodou HAZOP je, mimo již zmiňovanou identifikaci nebezpečných stavů, rovněž návrh opatření k omezení následků těchto nebezpečných stavů. Tato opatření mohou mít technický nebo organizační charakter. Jejich cílem je zabránit vzniku identifikovaných nebezpečných stavů nebo – jestliže nastanou, v maximální možné míře omezit jejich následky.

Předností metody HAZOP v porovnání s metodou What-If je též skutečnost, že jde o systematickou metodu. Při jejím správném použití by neměl být přehlédnut žádný z významných nebezpečných stavů posuzovaného zařízení.

Jde o metodu vyvinutou praktiky z ICI Petrochemical Division, a tudíž vychází ze zkušeností získaných v praxi.

Hlavní důvody použití metody HAZOP tedy jsou:

  • v Evropě je uznávána a léty prověřena,
  • výstupem je vedle identifikace nebezpečných stavů také návrh tzv. opatření,
  • jde o systematickou metodu,
  • byla vyvinuta na základě poznatků z praxe,
  • má široké možnosti využití (zvýšení efektivity posuzovaného zařízení apod.).

Naproti tomu je však studie prováděná metodou HAZOP, jako každá systematická studie, náročná na čas, znalosti a zkušenosti těch, kdo ji vypracovávají. Proto je často účelné použít ji pouze u některých zařízení, resp. zdrojů rizika identifikovaných při použití jiné metody určené k tomuto účelu, např. selektivní metodou podle CPR 18E – Purple Book [6].

Stručná charakteristika metody HAZOP

Analýza metodou HAZOP probíhá v těchto krocích:

  • odhalení příčin,
  • odhad možných následků,
  • návrhy opatření,
  • ocenění.

Metoda sama je založena na dvou základních předpokladech:

  1. Mnoho potenciálních problémů je v projektu přehlédnuto z důvodu složitosti projektu, nikoliv z důvodu nedostatku znalostí a zkušeností projektového týmu. Posuzovaný systém je proto při použití metody HAZOP rozdělen na subsystémy, jež jsou analyzovány samostatně.

  2. Provozní hodnoty základních veličin se musejí pohybovat v určitých mezích, které jsou považovány za bezpečné. Odchylka mimo tyto meze může být nebezpečná.

Principem, na němž je metoda HAZOP založena, je systematické generování odchylek od projektovaného stavu. Odchylky se generují připojením klíčového slova k účelu zařízení. Tímto postupem je možné vygenerovat téměř všechny odchylky, které mohou třeba jen teoreticky nastat.

Seznam klíčových slov, s nimž metoda HAZOP pracuje, je v tab. 1.

Tab. 1. Seznam a význam klíčových slov metody HAZOP

Klíčové slovo

Logický význam

Příklad

NENÍ

úplná negace původní funkce

není médium v zásobníku

VĚTŠÍ

kvantitativní nárůst

větší teplota v zásobníku

MENŠÍ

kvantitativní pokles

menší teplota v zásobníku

A TAKÉ, JAKOŽ I

kvalitativní nárůst (výskyt ještě jiného případu)

průnik chladicí vody do média v reaktoru

A ROVNĚŽ

kvalitativní nárůst

zanášení topného hadu

ČÁSTEČNĚ

kvalitativní pokles

nepřítomnost některé složky

REVERZE

opačná funkce (činnost)

reverzní tok média ve výměníku

JINÝ

úplná náhrada

jiné médium v koloně

PŘEDČASNÝ

předčasná funkce (činnost)

ZPOŽDĚNÝ

opožděná funkce (činnost)

Postup studie metodou HAZOP

Postup při studii metodou HAZOP se v principu skládá z těchto čtyř kroků:

  1. Rozdělení celého systému (posuzovaného zařízení) na dílčí subsystémy a popis řádné funkce jednotlivých subsystémů (např. chlazení, průtok atd.), pokud možno způsobem jeden subsystém rovná se jedna základní funkce.

  2. Popis odchylky od požadované funkce (např. není průtok apod.) s použitím sady klíčových slov (tab. 1).

  3. Nalezení příčiny nebo souběhu příčin vedoucích k odchylce, tj. odpovědi na otázku „Co mohlo způsobit, že ...?„.

  4. Stanovení možných následků (generování scénářů) a doporučení opatření.

Studie metodou HAZOP je vždy týmová práce!

Řešitelský tým vždy pracuje v tomto složení:

  • vedoucí studie (leader),
  • sekretář (zapisovatel),
  • odborný tým (obsluha jednotky, technolog, strojní inženýr, projektant atd.).

Odborný tým reprezentuje dostupné znalosti, zkušenosti a vědomosti o procesu.

Vlastní studie se realizuje formou řízené odborné diskuse (brainstorming) mezi vedoucím studie a odborným týmem. Zapisovatel pořizuje záznam z diskuse.

Závěr

Zkušenosti ukazují, že praxe vždy spolehlivě odhalí nedostatky zařízení, technologie anebo obsluhy. Ukazuje se to v ČR i všude ve světě: Draslovka-Kolín (2006), Buncefield Deposit ve Velké Británii (2006) atd. Proto je nutné bezpečnosti věnovat stále větší pozornost a při tvorbě bezpečnostní dokumentace používat, především správně, vhodné metody. Jednou z vhodných a ve světě uznávaných je právě metoda HAZOP.

Vedle uvedení přínosů studie metodou HAZOP je však důležité konstatovat, že každá studie má svůj cíl a rozsah. Studie může být vedena za různým cílem (identifikace konkrétních scénářů u zdrojů rizika závažné havárie, identifikace zdrojů provozních potíží atd.). Není tedy myslitelná jedna univerzální studie, ve které se vždy nalezne to, co je právě třeba.

Nevhodná volba rozsahu studie se jednoznačně projeví např. při záplavách. Například sklady navržené na tzv. stoletou vodu nemusejí být při vyšší než této vodě již bezpečné. To se v ČR stalo např. při posledních velkých povodních, kdy výrazně vyšší hladina vody zásadně ovlivnila bezpečnost zásobníků. Voda označovaná jako stoletá byla totiž brána jako maximální (to může být vnímáno jako nedostatek studie).

S odstupem času jak vývoj bezpečnostní situace, tak i poslední události v podnicích chemického průmyslu v ČR relativně věrohodně reflektují úroveň a hloubku detailní analýzy rizik, která by, podle názoru autorů, měla být těžištěm bezpečnostní dokumentace objektu zpracované podle zákona o prevenci závažných havárií.

Literatura:
[1] A Guide to Hazard and Operability Studies. Chemical Industry Safety & Council of the Chemical Industries Association Limited, 1987.
[2] LAWLEY, H. G.: Operability Studies and Hazard Analysis. Chem. Eng. Progr., 1974, vol. 70, No. 4, pp. 45–56.
[3] JONES, D. W.: Lessons from HAZOP Experiences. Hydrocarbon Processing, April 1982, pp. 77–80.
[4] KLETZ,T.: Hazop and Hazan, Identifying and Assessing Process Industry Hazards, 3rd edition. Institution of Chemical Engineers, Rugby, 1993.
[5] Zákon č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami a chemickými přípravky a o změně zákona č. 425/1990 Sb., o okresních úřadech, úpravě jejich působnosti a o některých dalších opatřeních s tím souvisejících, ve znění pozdějších předpisů, novelizován podle zákona č. 82/2004 Sb.
[6] LÁSKOVÁ, A. – BABINEC, F. – TABAS, M.: Primárna identifikácia zdrojov rizika. Automa, 2006, roč. 12, č. 11, s. 5–6.

Ing. Marek Tabas,
prof. Ing. František Babinec, CSc.,
Ing. Andrea Lásková,
odbor řízení jakosti ústavu metrologie a zkušebnictví, Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně
(marek.tabs@post.cz)

Článek je pro tisk upravenou verzí stejnojmenného příspěvku předneseného autory na 29. konferenci TD 2006 – Diagon 2006, Zlín, květen 2006.