Good practice for 3 dimensions tool for fire and gas detector coverage mapping

การเพิ่มประสิทธิภาพการจัดวางเครื่องตรวจจับไฟและก๊าซให้ครอบคลุมพื้นที่โดยใช้เครื่องมือทำแผนที่แบบ 3 มิติ

ระบบตรวจจับไฟและก๊าซ (Fire & Gas Detection System - FGS) มีบทบาทสำคัญในการป้องกันการรั่วไหล (Leak) ของก๊าซ (Flammable gas) และไฟไหม้ (Fire) ในโรงงานอุตสาหกรรมทั้งบนบก (On shore) และนอกชายฝั่ง (Off shore) โดยระบบที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมจะสามารถแจ้งเตือนและดำเนินมาตรการควบคุม เช่น การปิดระบบ หรือการฉีดน้ำดับเพลิง เพื่อลดโอกาสที่เหตุการณ์จะลุกลามจนเกิดความเสียหายร้ายแรง เช่นเกิดระเบิด ไฟใหม้ลุกลามจนเกิดหายนะได้ มีตัวอย่างที่เกิดมาแล้วในหลายๆที่

เหตุผลในการทำ Flame & Gas Mapping

เหตุผลหลักของการทำแมปปิ้งไฟและก๊าซ

• การระบุอันตรายอย่างครบถ้วน: การแมปปิ้งไฟและก๊าซช่วยให้สามารถประเมินสถานการณ์ที่อาจเกิดการปล่อยไฟและก๊าซภายในโรงงานได้อย่างครอบคลุม การระบุและวิเคราะห์อันตรายเหล่านี้ช่วยให้ธุรกิจเข้าใจความเสี่ยงที่เผชิญและพัฒนามาตรการความปลอดภัยที่เหมาะสม
• การปรับปรุงมาตรการความปลอดภัย: ผ่านการแมปปิ้งไฟและก๊าซ, ธุรกิจสามารถประเมินประสิทธิภาพของระบบตรวจจับและป้องกันไฟและก๊าซที่มีอยู่ การประเมินนี้ช่วยให้มีการ
• รับปรุงมาตรการความปลอดภัยเพื่อให้สถานที่ทำงานพร้อมรับมือกับเหตุฉุกเฉิน
• การกำหนดพื้นที่ตอบสนองและแผนฉุกเฉิน: การแมปปิ้งไฟและก๊าซช่วยในการจัดตั้งพื้นที่ตอบสนองและแผนฉุกเฉิน ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการตอบสนองเหตุการณ์ฉุกเฉิน โดย
• การแมปตำแหน่งของอันตรายที่อาจเกิดขึ้นและระบุเส้นทางการอพยพที่ปลอดภัย
• ป้องกันไม่ให้เหตุการณ์ลุกลาม: การตรวจจับอันตรายจากไฟและก๊าซในระยะเริ่มต้นช่วยให้สามารถดำเนินการได้ทันที ซึ่งสามารถป้องกันไม่ให้เหตุการณ์ลุกลามและลดความเสียหายต่อทรัพย์สิน, อุปกรณ์ และสิ่งแวดล้อม
• การปกป้องชีวิตมนุษย์: วัตถุประสงค์หลักของการแมปปิ้งไฟและก๊าซคือการปกป้องชีวิตมนุษย์ การเตือนล่วงหน้าและกระบวนการอพยพอย่างรวดเร็วสามารถช่วยชีวิตได้ในกรณีฉุกเฉิน
• ลดความเสียหายทางการเงินและเวลาหยุดทำการ: การลดผลกระทบจากเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับไฟและก๊าซช่วยลดการหยุดชะงักในการดำเนินงานและความสูญเสียทางการเงินที่เกิดขึ้น
• หลายอุตสาหกรรมต้องปฏิบัติตามมาตรฐานและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เข้มงวด ซึ่งกำหนดให้มีการทำการแมปปิ้งไฟและก๊าซ การปฏิบัติตามข้อกำหนดช่วยให้ธุรกิจปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรม
• การประเมินความเสี่ยงและการจัดลำดับความสำคัญ: การแมปปิ้งไฟและก๊าซช่วยให้มีการประเมินความเสี่ยงอย่างเป็นระบบ ช่วยให้ธุรกิจจัดลำดับความสำคัญในการปรับปรุงความปลอดภัยตามความรุนแรงและความน่าจะเป็นของอันตรายที่อาจเกิดขึ้น
• การปกป้องสิ่งแวดล้อม: การแมปปิ้งไฟและก๊าซช่วยป้องกันการรั่วไหลของก๊าซอันตรายในอุตสาหกรรมที่จัดการกับสารที่เป็นอันตราย
• การเสริมสร้างวัฒนธรรมความปลอดภัย: การแมปปิ้งไฟและก๊าซแสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นขององค์กรในการรักษาความปลอดภัย ซึ่งช่วยเสริมสร้างวัฒนธรรมการใส่ใจในความปลอดภัยในหมู่พนักงาน, ผู้รับเหมา และผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย
• การพัฒนาอย่างต่อเนื่อง: การแมปปิ้งไฟและก๊าซไม่ใช่กิจกรรมที่ทำเพียงครั้งเดียว การปรับปรุงและการประเมินผลตามระยะเวลาช่วยรักษาประสิทธิภาพของมาตรการความปลอดภัยและค้นหาโอกาสในการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

เทคนิคที่ใช้ในการวิเคราะห์ความเสี่ยงในอุตสาหกรรมพลังงานและเคมี เช่น:

• การวิเคราะห์ความเสี่ยงเชิงปริมาณ (QRA)
• การวิเคราะห์ความเสี่ยงต่ออาคารที่มีคนทำงาน (OBRA)
• การจำลองการกระจายตัวของก๊าซโดยใช้คอมพิวเตอร์ (CFD)
• การวิเคราะห์การระเบิดเชิงความน่าจะเป็น

การใช้เทคนิคเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งของเครื่องตรวจจับก๊าซและไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยปัจจุบันมีการใช้ซอฟต์แวร์ขั้นสูงที่สามารถคำนวณและจำลองตำแหน่งที่เหมาะสมของเครื่องตรวจจับ

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาในการกำหนดตำแหน่งเครื่องตรวจจับ

• สภาพการระบายอากาศ (ทั้งการระบายอากาศตามธรรมชาติและการใช้พัดลม)
• ลักษณะของก๊าซที่ถูกปล่อยออกมา
• ความแออัดและข้อจำกัดทางกายภาพของพื้นที่
• สภาวะแวดล้อมในท้องถิ่น
• ความปลอดภัยและสุขภาพของพนักงาน
• ความสะดวกในการบำรุงรักษาเครื่องตรวจจับ

แนวทางการปฏิบัติที่ดีและไม่ดีในการกำหนดตำแหน่งเครื่องตรวจจับ

แนวปฏิบัติที่ดีควรมีเอกสารกำหนดปรัชญาของระบบตรวจจับไฟและก๊าซ รวมถึงเกณฑ์ในการออกแบบและประเมินผล โดยใช้แนวทางที่เป็นระบบเพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาด เช่น:

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย:

• ไม่มีแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับวัตถุประสงค์ของระบบตรวจจับ
• ใช้วิธีวิเคราะห์แบบอัตวิสัย (อาศัยประสบการณ์โดยไม่มีข้อมูลสนับสนุน) มากเกินไป
• ขาดการพิจารณาปัจจัยทางสภาพแวดล้อมที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของก๊าซ
• ไม่คำนึงถึงข้อจำกัดในการเข้าถึงอุปกรณ์เพื่อตรวจสอบและบำรุงรักษา

แนวทางที่ควรนำมาใช้:

• กำหนดปรัชญาในการตรวจจับไฟและก๊าซที่ชัดเจน
• ใช้ข้อมูลที่มีการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ เช่น การจำลอง CFD หรือ QRA
• รวมทีมผู้เชี่ยวชาญจากหลายสาขา เช่น วิศวกรรมความปลอดภัย วิศวกรรมเครื่องมือวัด และทีมรับมือเหตุฉุกเฉิน
• มีระบบบริหารจัดการการเปลี่ยนแปลง (Management of Change) เพื่ออัปเดตแผนการติดตั้งเครื่องตรวจจับตามการเปลี่ยนแปลงของโรงงาน

ข้อจำกัดของแนวทางดั้งเดิมในการออกแบบ FGS

• การออกแบบตำแหน่งเครื่องตรวจจับมักพึ่งพาประสบการณ์และแนวปฏิบัติทั่วไป ซึ่งอาจไม่สามารถรับประกันประสิทธิภาพที่ต้องการได้
• แนวทางเดิมขาดวิธีการเชิงระบบในการประเมินพื้นที่เสี่ยง เช่น ทิศทางลม สิ่งกีดขวาง และเงื่อนไขเฉพาะของโรงงาน
• ไม่สามารถวัดผลของระบบตรวจจับได้อย่างแม่นยำ ทำให้บางพื้นที่อาจไม่มีการครอบคลุมเพียงพอ

ข้อดีของการใช้เทคนิค 3D Mapping

• สามารถจำลองพื้นที่เสี่ยงและวิเคราะห์ตำแหน่งที่เหมาะสมของเครื่องตรวจจับได้อย่างแม่นยำ
• ลดจำนวนเครื่องตรวจจับที่จำเป็นลงโดยไม่ลดประสิทธิภาพของระบบ
• ใช้ร่วมกับ Computational Fluid Dynamics (CFD) เพื่อจำลองการกระจายตัวของก๊าซและเปลวไฟภายในพื้นที่โรงงาน
• เพิ่มประสิทธิภาพโดยใช้การคำนวณที่แม่นยำตามมาตรฐานอุตสาหกรรม เช่น ISA-TR 84.00.07

การเชื่อมโยงกับการวิเคราะห์ความเสี่ยงเชิงปริมาณ (QRA)

• การวิเคราะห์ความเสี่ยงมักสมมติว่ามีอัตราการตรวจจับสูง (90%) แต่ในความเป็นจริง อาจต่ำกว่าค่าที่คาดการณ์ไว้มาก
• จากข้อมูลทางสถิติ พบว่ามีเพียง 50% ของเหตุการณ์รั่วไหลที่ถูกตรวจจับได้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบตรวจจับ
• การตรวจสอบความสามารถในการตรวจจับจริงช่วยให้มั่นใจว่าระบบ FGS สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

การกำหนดประเภทของเครื่องตรวจจับที่จำเป็น

• เครื่องตรวจจับก๊าซไวไฟ (Flammable Gas Detectors): ใช้สำหรับสารไวไฟ เช่น มีเทน โพรเพน
• เครื่องตรวจจับก๊าซพิษ (Toxic Gas Detectors): ใช้สำหรับก๊าซอันตราย เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S), แอมโมเนีย (NH₃)
• เครื่องตรวจจับเปลวไฟ (Flame Detectors): ใช้สำหรับตรวจจับการเกิดเปลวไฟโดยพิจารณาจากแหล่งกำเนิดความร้อนและรังสีอินฟราเรด

ข้อดีของการใช้ซอฟต์แวร์ 3D Mapping

• สามารถวิเคราะห์ตำแหน่งเครื่องตรวจจับโดยพิจารณาปัจจัยที่ซับซ้อน เช่น สิ่งกีดขวาง และระยะตรวจจับของอุปกรณ์
• ลดจำนวนเครื่องตรวจจับลงแต่ยังคงประสิทธิภาพของระบบ
• รองรับการออกแบบระบบที่ใช้เครื่องตรวจจับแบบ Point, Open Path และ Hybrid System

กระบวนการทำ Flame & Gas Mapping

1. ตรวจสอบแผนผังอุปกรณ์ของโรงงาน
2. ประมาณค่าค่าใช้จ่ายของการศึกษา Flame & Gas Mapping
3. รวบรวมแผนผังและข้อมูลที่จำเป็นจากหน้างาน
4. ดำเนินการศึกษา Flame & Gas Mapping
5. จัดทำรายงานพร้อมข้อเสนอแนะเกี่ยวกับตำแหน่งเครื่องตรวจจับ

เครื่องมือและเทคโนโลยีที่ใช้

MSA ใช้ซอฟต์แวร์ Effigy Flame & Gas Mapping 3D Software Tool ซึ่งพัฒนาโดย KENEXIS เพื่อช่วยในการศึกษาตำแหน่งเครื่องตรวจจับ ระบบซอฟต์แวร์นี้เป็นไปตามมาตรฐาน ISA TR84.00.07 และใช้วิธีการสร้างแบบจำลองเชิงคำนวณเพื่อระบุพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการรั่วไหลของก๊าซหรือเปลวไฟ โดยให้ผลการวิเคราะห์ในรูปแบบตัวเลขและแผนที่สีเพื่อแสดงขอบเขตของการครอบคลุมการตรวจจับ

เทคโนโลยีการตรวจจับที่รองรับ

การตรวจจับก๊าซไวไฟ:

• Point Catalytic Bead
• Point IR
• Open Path IR
• Ultrasonic

การตรวจจับก๊าซพิษ:

• Electrochemical (ECC)
• Solid State (MOS)
• Photoacoustic-IR (PIR)

การตรวจจับเปลวไฟ:

• MSIR
• DFIR
• UVIR / UVIR-H2
• UV

กรณีศึกษาการปรับปรุงการตรวจจับ

1. การปรับปรุงการตรวจจับก๊าซ
กรณีศึกษานี้ทำการจำลองการรั่วไหลของของเหลวไฮโดรคาร์บอนระเหยง่ายจากปั๊ม 7 ตัว โดยใช้การวิเคราะห์เชิงระบบเพื่อเพิ่มความครอบคลุมของการตรวจจับก๊าซ:

• ขั้นตอนที่ 0: การวิเคราะห์เบื้องต้นโดยไม่มีเครื่องตรวจจับก๊าซ พบว่าการตรวจจับเป็นศูนย์
• ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้งเครื่องตรวจจับก๊าซแบบจุด 4 จุด ทำให้สามารถครอบคลุมการตรวจจับได้ 60%
• ขั้นตอนที่ 2: เพิ่มเครื่องตรวจจับแบบ Open Path IR 3 ตัว ทำให้ครอบคลุมการตรวจจับได้มากกว่า 90%
• ขั้นตอนที่ 3: ติดตั้งเครื่องตรวจจับแบบ Open Path IR และแบบจุดรวมกัน 9 ตัว ทำให้ลดความเสี่ยงของการรั่วไหลที่ตรวจไม่พบให้น้อยกว่า 1%

2. การปรับปรุงการตรวจจับเปลวไฟ
การศึกษานี้วิเคราะห์การตรวจจับเปลวไฟขนาดเล็ก (ขนาด 1 ตารางฟุต) รอบปั๊ม 7 ตัว:

• ขั้นตอนที่ 0: วิเคราะห์โดยไม่มีเครื่องตรวจจับ พบว่ามีพื้นที่ที่ไม่สามารถตรวจจับเปลวไฟได้
• ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้งเครื่องตรวจจับ MSIR 2 ตัว พบว่ายังมีบางพื้นที่ที่ไม่สามารถตรวจจับได้
• ขั้นตอนที่ 2: เพิ่มจำนวนเครื่องตรวจจับเป็น 3 ตัว ทำให้ทุกพื้นที่รอบปั๊มสามารถตรวจจับได้
• ขั้นตอนที่ 3: ปรับตำแหน่งและจำนวนเครื่องตรวจจับให้เหมาะสม ทำให้พื้นที่ที่ไม่มีการตรวจจับลดลงเหลือศูนย์