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Entwicklung eines SIMS - Storage Integrity Management Systems für Untergrundgasspeicher Dr. Volker Busack Geschäftsführer VNG Gasspeicher GmbH UGS-Konferenz.

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Präsentation zum Thema: "Entwicklung eines SIMS - Storage Integrity Management Systems für Untergrundgasspeicher Dr. Volker Busack Geschäftsführer VNG Gasspeicher GmbH UGS-Konferenz."—  Präsentation transkript:

1 Entwicklung eines SIMS - Storage Integrity Management Systems für Untergrundgasspeicher Dr. Volker Busack Geschäftsführer VNG Gasspeicher GmbH UGS-Konferenz 23./24. September 2013, Radebeul

2 © VNG Gasspeicher GmbH2 1.Ausgangssituation 2.Motivation für ein SIMS 3.Vorgehensweise 4.Praxisbeispiel für einen UGS mit Basisbewertung 5.Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS SIMS – Storage Integrity Management System Überblick

3 © VNG Gasspeicher GmbH3 SIMS – Storage Integrity Management System 1. Ausgangssituation Ausgangssituation bei VGS: Für untertägige Anlagen der UGS ist bereits ein Integritätsmanagement installiert. Dies soll nun auch für die obertägigen Anlagen der UGS entwickelt werden. Aktuell werden zur Nachweisführung eines sicheren Betriebes und der technischen Integrität der Obertageanlagen verschiedene Quellen genutzt: Sicherheitsbeurteilungen Maschinenbericht Störungsauswertung Wartungsdokumentation

4 © VNG Gasspeicher GmbH4 SIMS – Storage Integrity Management System Überblick 1.Ausgangssituation 2.Motivation für ein SIMS 3.Vorgehensweise 4.Praxisbeispiel für einen UGS mit Basisbewertung 5.Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

5 © VNG Gasspeicher GmbH5 Zielstellungen Entwicklung eines Bewertungssystems zum kontinuierlichen Nachweis der Integrität der technischen Anlagen (hier speziell für Obertageanlagen von UGS) genehmigungsrechtlich, technisch, wirtschaftlich Zustandsorientierte Instandhaltung (ZOI) Optimierte Steuerung von Investitionen, Instandhaltung und sonstiger technischer Prozesse Prüf- und Wartungsintervalle, Ersatzteilmanagement Differenzierte Bewertung nach den Kriterien Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz Mittel- und Langfristplanung für Ertüchtigung und Erneuerung der Anlagen Nachvollziehbare Begründung der Entscheidungen SIMS – Storage Integrity Management System 2. Motivation für ein SIMS

6 © VNG Gasspeicher GmbH6 SIMS – Storage Integrity Management System Überblick 1.Ausgangssituation 2.Motivation für ein SIMS 3.Vorgehensweise 4.Praxisbeispiel für einen UGS mit Basisbewertung 5.Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

7 © VNG Gasspeicher GmbH7 Anforderungen an ein SIMS: Vollständige Bewertung aller relevanten Anlagenteile Einsatz von geeigneten, objektiven Bewertungssystemen Erfassung aller aussagekräftigen Daten aus einem Datenmanagementsystem Festlegung von Grenzwerten Aufstellen von Mengengerüsten zur Strukturierung des Anlagenumfangs = grundsätzlicher Handlungsbedarf (allgemein) Abgleich mit der Erfahrung des Betreibers und Festlegung von Maßnahmen = wirklicher Handlungsbedarf (standort- und anlagenspezifisch) SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise

8 © VNG Gasspeicher GmbH8 Vorgehensweise zur Einführung eines SIMS: Risikobasierte Zustandsbewertung auf Grundlage von Risikomatrizen als grundlegende Basisbewertung Bewertung aller relevanten Komponenten ca bis pro Anlage Festlegung der Grenzwerte für Eintrittswahrscheinlichkeit (POF) und Auswirkungen (COF) auf Grundlage von Literatur und der Betreibererfahrung Nachvollziehbarer Weg zu den Bewertungsergebnissen klares Mengengerüst Umsetzung in einen Maßnahmenkatalog Begründung für eine kontinuierliche Bewertung Ergänzung der Anwendung der Risikomatrizen mittels Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (FMEA) SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise

9 © VNG Gasspeicher GmbH9 SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise Struktur

10 © VNG Gasspeicher GmbH10 Risiko= Eintretenswahrscheinlichkeitx Auswirkungen = Probability of Failure (POF)x Consequence of Failure (COF) Eintretenswahrscheinlichkeit (POF) für Ausfall/Versagen infolge: Undichte mit Austritt brennbarer oder umweltgefährdender/toxischer Medien und Folgereaktionen (Explosion, Brand, Verletzungen, Umweltverschmutzung, etc.) Sonstiger Betriebsstörungen bzw. Schäden SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise Bewertungskriterium Risiko

11 © VNG Gasspeicher GmbH11 SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise Risikomatrix als Grundlage (Wirtschaftlichkeit)

12 © VNG Gasspeicher GmbH12 SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise Risikomatrix als Grundlage (Sicherheit + Umwelt)

13 © VNG Gasspeicher GmbH13 Festlegung der Eintrittswahrscheinlichkeit (POF): Erfahrung des Betreibers / Interviews Regelmäßige Auswertung des Störungs-/ Ausfallgeschehens Statistik/Literatur: –[HCRD]: Hydrocarbon Release Database, (UK)-Health and Safety Executive (HSE) –[OREDA ]: Offshore Reliability Data Handbook, 3rd edition th edition 2009, Vertrieb durch Det Norske Veritas –[DREWITZ]: Methodik zur Durchführung einer Quantitativen Risikoanalyse unter Berücksichtigung des Standes der Sicherheitstechnik bei Störfallanlagen in Deutschland, Dissertation, 2011 –[API 581]: API Standard, Recommended Practice 581, Risk-based Inspection Technology (2nd edition 2008) –[Red Book]: Report CPR-12E, Methods for determining and processing probabilities, Committee for the prevention of disasters, Netherlands, 2nd edition 1997 Berechnung möglicher Fehlerquellen bzw. Störstellen mit Softwareprogrammen/Bewertungstools Materialfehler, Korrosion, Schweißnahtfehler Festlegung der Auswirkungen (COF): Ermittlung der Auswirkungen von Schäden und sonstige Betriebsstörungen in Bezug auf: Störungs-/ Ausfallgeschehen Wirtschaftlichkeit, Sicherheit/Gesundheit, Umwelt SIMS – Storage Integrity Management System 3. Vorgehensweise

14 © VNG Gasspeicher GmbH14 SIMS – Storage Integrity Management System Überblick 1.Ausgangssituation 2.Motivation für ein SIMS 3.Vorgehensweise 4.Praxisbeispiel für einen UGS mit Basisbewertung 5.Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

15 © VNG Gasspeicher GmbH15 Technischer Platz (2. Ebene) kurz Technischer Platz Bezeichnung VOK06-AW1 Abwasseranlagen VOK06-BA1 Bauliche Anlagen/Allgemeine Ausstattung VOK06-EE1 Elektroenergieanlagen VOK06-FP1 Feldpiping VOK06-GR1 Gasreinigungsanlage VOK06-GT2 Gasaufbereitungsanlage VOK06-HA1 Heizungsanlage VOK06-KO1 Anlagen für LaWa (Kondensatanlagen) VOK06-KV1 Kolbenverdichteranlage VOK06-KV2 Luft-Verdichter/Steuerluft-Anlage VOK06-MR1 Mess- und Regelschienen VOK06-PL1 Prozessleitsysteme VOK06-QS1 Qualitätssicherung VOK06-SI1 Sicherheitstechnik VOK06-SP1 Stationspiping VOK06-UT1 Untertageanlagen VOK06-WA1 Wasseranlagen SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS Bestandsaufnahme der Komponenten und Prozesseinheiten Bestandsliste (vor Wichtung): 1385 Komponenten Basisbewertung: 1006 Komponenten

16 © VNG Gasspeicher GmbH16 Basisbewertung in Bestandsliste SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS

17 © VNG Gasspeicher GmbH17 Technischer Platz (2. Ebene) kurz Technischer Platz Gesamt- bewertung VOK06-AW1 Abwasseranlagen 1 VOK06-FP1 Feldpiping 1 VOK06-GR1 Gasreinigungsanlage 1 VOK06-GT2 Gasaufbereitungsanlage 2 VOK06-HA1 Heizungsanlage 2 VOK06-KO1 Anlagen für LaWa (Kondensatanlagen) 1 VOK06-KV1 Kolbenverdichteranlage 2 VOK06-KV2 Luft-Verdichter/Steuerluft-Anlage 2 VOK06-MR1 Mess- und Regelschienen 2 VOK06-QS1 Qualitätssicherung 1 VOK06-SI1 Sicherheitstechnik 1 VOK06-SP1 Stationspiping 2 VOK06-WA1 Wasseranlagen 1 Gesamtergebnis der Basisbewertung SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS

18 © VNG Gasspeicher GmbH18 Mengengerüst: Anlagenteile mit Gesamtbewertung aus Basisbewertung und Bewertung aus verfahrenstechnischer Analyse mit Risiko Gelb: 65 von 1006 Komponenten Maßnahmenkatalog: Festlegung von Maßnahmen mit dem Betreiber und Abstimmung mit übergeordneten Maßnahmen Beispiele für allgemeine Maßnahmen: Rückbau oder Ersatzinvestition für Anlage | Teilanlage | Baugruppe Lebensdaueranalyse Aufbau von Redundanzen Ersatzteile für Magazin beschaffen bzw. Beschaffung verkürzen Verfügbarkeit von Serviceanbietern aktualisieren Wartungsintervall verkürzen, Zusatzkosten nur infolge der Zwischentermine Kostenschätzung für einen Zeitraum von 10 Jahren Maßnahmenkatalog und Kostenschätzungen SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS

19 © VNG Gasspeicher GmbH19 SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS Alter: 10 Jahre, im bisherigen Betrieb unauffällig Inspektionen: Innere Prüfung mit Ultraschall + Festigkeitsprüfung (Schallemission) alle 5 Jahre Szenario: Undichte in Rohrzylindereinheit und Ausfälle, keine Kompensation, Ausfall Regeneration + Gastrocknung, Reparatur Eintrittswahrscheinlichkeit POF: Berücksichtigung Betreibererfahrung, Prüfzyklen, OREDA- Handbuch 2009, Klasse D (2023) (1/30 Jahr -1 ) Risiko 2013 bzw. 2023: Wirtschaftlichkeit: (maßgeblich) Sicherheit/Gesundheit: Umwelt: Maßgebendes Gesamtrisiko: Ermittelte Maßnahmen: Liste von Reparaturfirmen prüfen und ggf. aktualisieren Wegen thermischer Beanspruchung Lebensdauer beachten (vorliegende Lebensdauerberechnung 15 Jahre): Update Erneuerung Rohrzylindereinheit C2 D3 D1 A2 A1 Bewertungsbeispiel Gasaufbereitung GT2 / Heater H-11 D3D1

20 © VNG Gasspeicher GmbH20 SIMS – Storage Integrity Management System Überblick 1.Ausgangssituation 2.Motivation für ein SIMS 3.Vorgehensweise 4.Praxisbeispiel für einen UGS mit Basisbewertung 5.Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

21 © VNG Gasspeicher GmbH21 Bewertungsmethode FMEA: Fehlermöglichkeits- und -einflussanalyse (Failure Mode- and -Effect Analysis) Bewährte induktive Methode in der Industrie Genormt: IEC 60812/DIN EN Priorisierung geeigneter Maßnahmen mittels Risiko Ingenieurbasierte Bewertung aus unterschiedlichen Fachdisziplinen Schematisiertes Verfahren: Einsatz von FMEA- Formularen Alternativ: Datenbasierte Methoden als ergänzende Option bei vorhandenen und geeigneten Daten Signalbasierte Diagnose: Kontinuierliche Messdatenüberwachungen und Grenzwertabgleich Kontinuierliche datenbasierte Diagnose (neuronale Netze) SIMS – Storage Integrity Management System 5. Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

22 © VNG Gasspeicher GmbH22 SIMS – Storage Integrity Management System 5. Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS Ablauf

23 © VNG Gasspeicher GmbH23 Umsetzung eines SIMS bei der VNG Gasspeicher GmbH: Entwicklung eines Prototypen für ein SIMS und Fortführung der Basisbewertungen auf weiteren UGS der VNG Gasspeicher GmbH Schaffung eines ganzheitlichen Systems zum Nachweis der Integrität der Obertageanlagen der UGS auf einer einheitlichen Bewertungsgrundlage Realistische Abbildung des Anlagenzustandes sowie der Risikofaktoren Nutzung der Zustandsbewertungen u. a. auch als Grundlage für die zukünftige Mittelfristplanung für erforderliche Maßnahmen an den technischen Anlagen Kopplung der Bewertungsergebnisse mit verfahrenstechnischen Festlegungen (Auswahl von Fahrwegen, Schnittstelle zur Untertagebewertung des Speichers) Optimierung der verfahrenstechnischen Prozesse unter den Aspekten Kosten, Effizienz und Langfristbewertung Einbindung des SIMS in ein umfassendes Risikomanagementsystem der VNG Gasspeicher GmbH SIMS – Storage Integrity Management System 5. Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS

24 © VNG Gasspeicher GmbH24

25 © VNG Gasspeicher GmbH25 SIMS – Storage Integrity Management System BACK UP

26 © VNG Gasspeicher GmbH26 SIMS – Storage Integrity Management System DIN EN 1634 – Analogie zur Anlagenintegrität

27 © VNG Gasspeicher GmbH27 Kontinuierliche Überwachung: Schnittstellen + Anforderungen SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS

28 © VNG Gasspeicher GmbH28 SIMS – Storage Integrity Management System 4. Praxisbeispiel Basisbewertung UGS Bewertungsbeispiel Gasaufbereitung GT2 / Heater H-11

29 © VNG Gasspeicher GmbH29 SIMS – Storage Integrity Management System 5. Ausblick zur weiteren Entwicklung des SIMS Schaffung eines Risikomanagementsystems bei der VNG Gasspeicher GmbH: Risikomanagementsystem der VGS Technisches Integritätsmanagement SIMS SMSUMSQMSAMS… Kaufm. Systeme … QMS= Qualitätsmanagementsystem SMS= Sicherheitsmanagementsystem UMS= Umweltmanagementsystem AMS= Anlagenmanagementsystem BPM= Business Process Management System DMS= Dokumentenmanagementsystem Anbindung an IT/DV-Systeme BPM-System DMS SAP ZEDAS Bewertungs- tools Störungs- management Datenbanken …

30 © VNG Gasspeicher GmbH30 Aufbau eines Firmenmanagementsystems SIMS – Storage Integrity Management System

31 © VNG Gasspeicher GmbH31 FMEA bietet vielversprechenden Ansatz: FMEA mit zeitlicher Komponente und Kostenaspekt führt zu Risikogrößen RPZ/RPZ* Ermittelt wird Risikoprioritätszahl RPZ und RPZ* Parameter: A:Auftretenswahrscheinlichkeit ( = f(t) ) B:Bedeutung E:Entdeckungswahrscheinlichkeit K:Folgekosten des Fehlers K*:Kosten für Fehlervermeidung RPZ = A x B x E x K ;RPZ* = A x B x E x K* Wenn RPZ* > RPZ, ist Sinn der Fehlervermeidung fraglich SIMS – Storage Integrity Management System

32 © VNG Gasspeicher GmbH32 Ergänzende Bewertungsmethoden: Signalbasierte Diagnose Beispiel Kolbenverdichter: Langzeittrends der Absenkung einer Kolbenschubstange (Hinweis auf Verschleiß der Kolbentragringe) und Abgleich mit zwei Warnschwellen (PROGNOST-NT) SIMS – Storage Integrity Management System

33 © VNG Gasspeicher GmbH33 Lösungsansatz: Betrachtung verschiedener Parameter in einem Modell Statistische Verfahren = aktuelle Messwerte in Relation zu Referenz-/ Erfahrungswerten Beispiel: dreidimensionaler Merkmalsraum (P, T, Schwingungspegel) Ergänzende Bewertungsmethoden: Multivariate Verfahren SIMS – Storage Integrity Management System

34 © VNG Gasspeicher GmbH34 SAP-EAM / SAP-PM Aktion SIMS Kontinuierliche Bewertung Verfahrens- technische Steuerung Rechtliche und technische Belange Entscheidungsalgorithmen _________________ Acron / Zedas / etc. Daten Struktur Technische Integrität SIMS – Storage Integrity Management System Notwendige Arbeitsschritte: Schaffung einer zukünftigen SIMS- Modellstruktur IT-Systemlandschaft, Schnittstellen, Datenbanken, Störungsmanagement etc.


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