Methodik zur Durchführung einer Quantitativen Risikoanalyse unter Berücksichtigung des Standes der Sicherheitstechnik bei Störfall-Anlagen in Deutschland

Method for carrying out a quantitative risk analysis taking into account current safety engineering practice for process plants in Germany

  • Zur Ermittlung und Bewertung von Risiken verfahrenstechnischer Anlagen existieren international verschiedene Vorgehensweisen, die sowohl deterministisch als auch probabilistisch geprägt sind. In Deutschland ist es geübte Praxis, die Gefährdungen von Anlagen, die der Störfall-Verordnung unterliegen, mithilfe einer deterministischen Betrachtungsweise zu beurteilen. In mehreren Mitgliedsstaaten der EU werden dagegen Quantitative Risikoanalysen zur sicherheitstechnischen Bewertung von Anlagen eingesZur Ermittlung und Bewertung von Risiken verfahrenstechnischer Anlagen existieren international verschiedene Vorgehensweisen, die sowohl deterministisch als auch probabilistisch geprägt sind. In Deutschland ist es geübte Praxis, die Gefährdungen von Anlagen, die der Störfall-Verordnung unterliegen, mithilfe einer deterministischen Betrachtungsweise zu beurteilen. In mehreren Mitgliedsstaaten der EU werden dagegen Quantitative Risikoanalysen zur sicherheitstechnischen Bewertung von Anlagen eingesetzt. Für Deutschland ist nach Auffassung der Störfall-Kommission ein derartiges Vorgehen eine mögliche Ergänzung zur üblichen deterministisch geprägten Betrachtungsweise. Die zur Verfügung stehenden Methoden und Ansätze zur Ermittlung und Bewertung des Anlagenrisikos sind sehr unterschiedlich. Diese Herangehensweisen können für Deutschland nicht uneingeschränkt übernommen werden, da die deutsche Sicherheitsphilosophie nicht abgebildet wird. Ziel der Arbeit war deshalb, die Entwicklung einer praxisorientierten Vorgehensweise zur Durchführung einer Quantitativen Risikoanalyse, die sich durch die Kombination Methodik / Risikogrenzwert für Deutschland unter Berücksichtigung des Standes der Sicherheitstechnik auszeichnet. Die Entwicklung erfolgte aus ingenieurtechnisch-praxisorientierter Perspektive. Hierfür wurden die wesentlichen Einflussfaktoren der Quantitativen Risikoanalyse, wie z. B. die Ausfalldaten und Leckagehäufigkeiten der Anlagenteile, die Zündwahrscheinlichkeit brennbarer Stoffe sowie die Vor- und Nachteile der Beurteilungskriterien, diskutiert, Schwächen in der Modellierung der Auswirkungsbetrachtungen oder auch der Probit-Funktionen aufgezeigt und entsprechende Lösungsansätze vorgeschlagen. Die entwickelte Methodik wurde an verschiedenen real existierenden Anlagen erprobt, die entsprechend des Standes der Technik/Sicherheitstechnik errichtet wurden und betrieben werden. Für die ausgewählten Anlagentypen ergeben sich in Abhängigkeit der verwendeten Stoffe Risikowerte an den Betriebsgrenzen im Bereich von 1*10-7 bis 5*10-6 [1/a], die im Vergleich zu europäischen und international gültigen Risikogrenzwerten akzeptable Werte darstellen. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Konzept hält somit der internationalen Gegenüberstellung stand, wird aber gleichzeitig der deutschen Sicherheitsauffassung gerecht. Darüber hinaus steht mit dieser Methodik ein transparentes Instrumentarium für eine harmonisierte Vorgehensweise in Deutschland zur Durchführung einer Quantitativen Risikoanalyse zur Verfügung, das flexibel und praxisnah für verschiedene Anwendungsgebiete und Fragestellungen dieser nutzbar ist.  show moreshow less
  • Various methods with both deterministic and probabilistic approaches are in use internationally for determining and evaluating the risks associated with process plants. The standard practice in Germany is to employ a deterministic approach when evaluating the risks associated with plants that are subject to the German Major Accident Ordinance (Störfall-Verordnung). In contrast, in a number of EU member states quantitative risk analyses are used for the safety engineering evaluation of plants. AcVarious methods with both deterministic and probabilistic approaches are in use internationally for determining and evaluating the risks associated with process plants. The standard practice in Germany is to employ a deterministic approach when evaluating the risks associated with plants that are subject to the German Major Accident Ordinance (Störfall-Verordnung). In contrast, in a number of EU member states quantitative risk analyses are used for the safety engineering evaluation of plants. According to the German Commission for Plant Safety (Kommission für Anlagensicherheit), this type of method can be used in Germany to supplement the standard approach, which is deterministic in nature. There is great variation in the methods and approaches available for the determination and evaluation of plant risk. However, these approaches can only be applied to a limited extent in Germany as they do not reflect the standard safety philosophy in this country. Accordingly, the aim of this thesis is to develop a practically oriented approach to carry out a quantitative risk analysis that is characterised by a combination of methodology and risk limit values for Germany, taking into account current safety engineering practice. This approach is developed from a practically oriented engineering perspective. Consideration is given to the main factors that influence a quantitative risk analysis such as failure data and leak frequencies for items of plant equipment, the ignition probability of flammable substances and the advantages and disadvantages of evaluation criteria. Weaknesses in the modelling of impact analyses and of probit functions are identified and corresponding improvements are proposed. The method developed is tested on a number of real plants that were constructed and are operated in accordance with standard engineering and safety practice. Risk values at the operational limits within a range of 1*10-7 to 5*10-6 [1/a] result for the selected plant types depending on the substances present. These values are acceptable in comparison with the risk limit values that are valid in Europe and internationally. The concept developed in the course of this thesis thus complies with international practice and is also compatible with the safety philosophy applied in Germany. This method provides a transparent instrument for achieving a harmonised approach for carrying out a quantitative risk analysis in Germany. It is flexible and practically oriented and can be used for various areas of application and for the issues that arise in these areas.show moreshow less

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Metadaten
Author: Yvonne Drewitz
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-33999
Advisor:Prof. Dr. Jörg Steinbach
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/02/13
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Date of final exam:2011/12/05
Release Date:2012/02/13
Tag:Probabilistik; QRA; Quantitative Risikoanalyse; Störfall-Verordnung; Zündwahrscheinlichkeit
ignition probability; industrial hazards; plant safety; quantitative risk assessment
Institutes:Fakultät III - Prozesswissenschaften -ohne Zuordnung zu einem Institut-
Dewey Decimal Classification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)