ข้อแตกต่างระหว่างออกแบบ HAC ด้วย EI-15 กับวิธีอื่นๆ
HAC หรือ Hazardous Area Classifcation จาก EI 15 (Energy Institute Model Code of Safe Practice, Part 15) มีความแตกต่างอย่างมากกับมาตราฐาน HAC แบบอื่นๆ เช่น IEC 60079-10-1, API RP 500/505 และ NFPA 497 หลายๆด้าน เช่น
Methodology & Approachs
HAC EI-15 มีความยืดหยุ่นสูงมาก โดยแบ่งแนวทางการประเมินออกเป็น 3 แบบ
- Point Source Approach – เป็นการประเมินที่นิยมใช้ โดยต้องหาขนาดรูรั่ว (Hole Size) และ Process Condition (Pressure, Tempersure, and Flowrate)
- Risk-Based Approach – การประเมินนี้เป็นวิธีเฉพาะของ EI-15 สำหรับการประเมิน Secondary grade release (R2)
- Direct Example Approach – การประเมินวิธีนี้เหมือนกับ API RP 500/505 และ NFPA 497 โดยใช้รูปแบบ Standardized Diagram
Industry Scope
- EI-15: ออกแบบมาเพื่อ Oil & Gas, Upstream, Petroleum, Petrochemical, Downstream Process ยกเว้น Combustible Dust (ฝุ่นที่สามารถระเบิดได้)
- IEC 60079-10-1: มีขอบเขตกว้างที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมทั่วไป รวมถึง Chemical, Powder, Pharmaceutical Process Plan ถ้าเป็นกระบวนการที่เกี่ยวกับเรื่องฝุ่นระเบิดจะใช้มาตราฐาน IEC 60079-10-2
- API RP 505 (Zone System)/ RP 500 (Division System): เจาะจงที่ Petrochemical & Natural Gas
- NFPA 497: เน้นไปที่ Chemical Process, Laboratories
Dispersion Modelling Integration
- EI-15: ตัวเลขระยะรัศมีอันตราย (Hazardous Radius) สร้างจาก Gas Dispersion Modelling จาก DNV Phast ซึ่งมีการคิดตัวแปร Wind Speed, Ambient Temperature & Humidity
- IEC 60079-10-1: เสนอการประเมินการเจิอจางและการกระจายตัวผ่านสมการคณิตศาสตร์
- API & NFPA: ค่าระยะรัศมีอันตรายส่วนใหญ่ไม่เชื่อมโยงกับ Process condition
Buoyancy & Jet Momentum
- EI-15: ไม่แบ่งแยกว่าก๊าซหนักหรือเบากว่าอากาศ แต่คิดจากทิศทางและความดันเป็นหลัก
- IEC, API & NFPA: แบ่งแยกรูปแบบชัดเจนโดยอิงตาม Relative vapor density เช่น ก๊าซที่เบาจะแผ่ขยายสูงขึ้นด้านบน ส่วนก๊าซหนักกว่าอากาศจะตกลงและแผ่ขยายกว้างที่ระดับพื้น
Fluid / Material Categorization
- EI-15: มีการแบ่งที่มีตวามละเอียดสูงโดยแบ่งเป็น A, B, C, G(i), G(ii)
- IEC 60079-10-1: จัดกลุ่มตามคุณสมบัติทางเคมี เช่น กลุ่มก๊าซ (Gas Group: IIA, IIB, IIC)
- API & NFPA: จัดกลุ่มตามค่า Flash Point เช่น Gas Group A, B, C, D สำหรับ Division หรือ IIC, IIB, IIA สำหรับ Zone
โดยสรุปหากกำลังทำโครงการที่เกี่ยวข้องกับ ปิโตรเลียม คลังน้ำมัน หรือโรงแยกก๊าซ มาตรฐาน EI 15 จะเหมาะสมที่สุด เนื่องจากให้ค่าระยะปลอดภัยที่สอดคล้องกับพฤติกรรมจริงของสารเคมีภายใต้แรงดันมากกว่า ช่วยลดการกำหนดพื้นที่อันตรายที่กว้างเกินไปโดยไม่จำเป็น (Over-classification) ซึ่งช่วยประหยัดงบประมาณในการเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ากันระเบิด (Ex-equipment) ได้อย่างมาก
Release Frequency Band หรือ Release Frequency LEVEL
หนึ่งในความแตกต่างของ HAC EI-15 กับ Design Code อื่นๆ คือการประเมิน Secondary Grade Release โดยใช้แนวทาง Risk-Based Approach เพื่อหา ระดับความถี่ในการรั่วไหล (Release Frequency Band หรือ Release Frequency LEVEL)
การได้ระดับความถี่ในการรั่วไหล (Release Frequency Band หรือ Release Frequency LEVEL) จะนำไปใช้หา ขนาดรูเทียบเท่า (Equivalent Hole Size) และหารัศมีอันตราย (R1, R2)
โดย Release Frequency LEVEL แบ่งออกเป็น
- LEVEL I
- LEVEL II
- LEVEL III
ขั้นตอนการหา Release Frequency LEVEL
แบ่งออกได้เป็น
- คำนวณระดับการสัมผัสความอันตรายของผู้ปฏิบัติงาน (Determine Exposure – Exp)
- ประเมินหาค่าความน่าจะเป็นในการติดไฟ (Determine Probability of Ignition – Pign)
- ระบุระดับความถี่ในการรั่วไหล (Determine Release Frequency Band – LEVEL)
Determine Exposure การคำนวณระดับการสัมผัสอันตรายของผู้ปฎิบัติงาน
การคำนวณระดับการสัมผัสความอันตรายของผู้ปฏิบัติงาน (Determine Exposure – Exp) คือการประเมินความเป็นไปได้ที่ผู้ทำงานในพื้นที่ Zone 2 มักจะเดินเข้าใกล้แหล่งรั่วได้มากกว่าหนึ่งจุด
โดยที่
- Pocc = Probability of Occupancy คือ ความน่าจะเป็นที่ผู้ปฏิบัติงานที่มีความเสี่ยงสูงจะอยู่ในพื้นที่อันตราย
- Nrange = Number of Secondary Release Sources within range คือ ค่าเฉลี่ยจำนวน source โดยมีค่าอ้างอิงตามลักษณะพื้นที่
- พื้นที่ทั่วไปแบบเปิดโล่ง (Open plant): Nrange = 1
- พื้นที่ที่มีอุปกรณ์หนาแน่นแออัด (Congested plant): Nrange = 5
- พื้นที่เฉพาะเจาะจง เช่น Compressor, Manifold: Nrange = 30
แต่ถ้าจำนวนคนที่เข้าสู่พื้นที่ มีหลายกลุ่ม เราจำเป็นต้องคำนวน Pocc = Probability of Occupancy ของแต่ละกลุ่ม โดยสมการพื้นฐานคำนวนจาก
ซึ่ง (D) คือจำนวนวันต่อปี (H) คือจำนวนชั่วโมงทำงานต่อวัน และ 8,760 คือ จำนวนชั่วโมงทำงานทั้งหมดในหนึ่งปี
แต่พอเราจะรวมโอกาสที่จะมีคนไม่ว่าจะเป็นกลุ่มไหนเข้าสู่พื้นที่ หรือ โอกาสที่มีคนเข้าพื้นที่อย่างน้อย 1 กลุ่ม (Combined Occupancy) เราจะคิดจากโอกาสพื้นที่จะว่าง (Pvacant) ทุกๆกลุ่มพร้อมๆกัน
- หาความน่าจะเป็นที่พื้นที่ว่างเปล่าจากกลุ่มนั้น
- หาความน่าจะเป็นที่พื้นที่ว่างจากทุกกลุ่มพร้อมๆกัน
สุดท้าย จะได้โอกาสที่มีคนเข้าพื้นที่อย่างน้อย 1 กลุ่ม (Combined Occupancy) หรือ Pgroup
ยกตัวอย่าง
สมมุติสถานการณ์มีผู้ปฏิบัติงาน 2 กลุ่ม เข้าใช้งานพื้นที่ทำงานเดียวกันตลอดปี (8,760 ชั่วโมง)
- กลุ่ม 1 : Operation Team จำนวน 4 คน, ทำงาน 250 วัน/ปี, ทำงาน 4ขั่วโมง/วัน
- กลุ่ม 2 : Maintenance Team จำนวน 2 คน, ทำงาน 150 วัน/ปี, ทำงาน 2 ชั่วโมง/วัน
จากการคำนวนข้างบนจะได้ Pocc = Probability of Occupancy ของผู้ปฎิบัติงานในพื้นที่ เท่ากับ 0.144
ส่วนค่า Nrange หรือ Number of Secondary Release Sources within range ถ้าพิจารณาว่าพื้นที่ทำงานค่อนข้างจำกัด อุปกรณ์ในพื้นที่ค่อนข้างเยอะ ดังนั้นค่า Nrange = 30
ดังนั้น ค่าระดับการสัมผัสความอันตรายของผู้ปฏิบัติงาน (Determine Exposure – Exp) จากตัวอย่างจะเท่ากับ
Determine Probability of Ignition ประเมินหาค่าความน่าจะเป็นในการติดไฟ
เป็นการวิเคราะห์ความน่าจะเป็นที่ก๊าซที่รั่วไหลในเขต Zone 2 จะสัมผัสกับแหล่งประกายไฟและเกิดการระเบิดขึ้นได้ โดยพิจารณาจากความเข้มข้นของแหล่งกำเนิดประกายไฟ (Ignition Source Strength) โดยแบ่งออกเป็น
- Controlled: พื้นที่ที่มาการควบคุมแหล่งประกายไฟอย่างเข้มงวดสูง Pign = 0.003
- Weak: พื้นที่ที่ควบคุมแหล่งประกายไฟดี เช่น ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ผ่านการรับรอง Pign = 0.01
- Medium: แหล่งกำเนิดไฟปานกลาง เช่น การจราจรบนถนน อาคารทั่วไป Pign = 0.1
- Strong: แหล่งกำเนิดไฟรุนแรงหรือตลอดเวลา เช่น Flare, Burner Pign = 1
ในทางปฏิบัติ คนไม่ได้ยืนอยู่กับที่ แต่จะเดินตรวจงานแบบสุ่มในพื้นที่ที่มีความเข้มข้นของแหล่งประกายไฟต่างกัน ดังนั้นในการคำนวนเราจำเป็นต้องคำนวนแบบถ่วงน้ำหนัก (Composite Pign) ซึ่งทำได้ 2 วิธี แต่สูตรคำนวนเดียวกัน ต่างกันค่า W ว่าจะนิยามไปทางไหน
- การอิงตามสัดส่วนเวลา (Time-based)
- การอิงตามสัดส่วนแนวเขตพื้นที่อันตราย (ฺBoundary-Based)
โดยที่ W คือ สัดส่วนเวลา (Fraction of Time) หรือสัดส่วนพื้นที่ (Fraction of Boundary)
ยกตัวอย่าง
Operator ที่ทำงานเดินตรวอุปกรณ์ตามกะทำงาน 8 ชั่วโมง โดยจะเดินตรวจงานหน้า Furnace 2 ชั่วโมง (2/8 = 25% ) เดินในพื้นที่ Process Plant 3 ชั่วโมง (3/8 = 37.5%) เดินอยู่ในห้อง Controlled Room 2 ชั่วโมง (25%) แทนค่า
- Wstrong = 0.25
- Wmedium = 0.375
- Wweak = 0.25
- Wcontrolled = 0
แทนค่า
ในกรณีที่รูปแบบการเคลื่อนที่ของพนักงานมการเปลี่ยนแปลงมากจนไม่สามารถประเมินสัดส่วนเวลาได้ชัดเจน EI-15 แนะนำให้ประเมินตามสัดส่วนร้อยละของเส้นรอบวงแนวเขต Zone 2 ว่าติดกับแหล่งประกายไฟประเภทใดบ้าง
ยกตัวอย่าง
Compound basin ที่ใช้กักเก็บน้ำมันที่หกมีขอบเขต Zone 2 แผ่กระจายออกไปโดยรอบ โดยคาดการณ์พิจารณาจากเส้นรอบวง พบว่า
- 10% ของเส้นรอบวง ติดกับ flare
- 50% ของเส้นรอบวง ติดกับรั้วของโรงงาน
- 40% ของเส้นรอบวง ติดกับอาคารที่ใช้อุปกรณ์ที่ผ่านการรับรอง
Determine Release Frequency Band – LEVEL การระบุระดับความถี่ในการรั่วไหล
เป้าหมายสำคัญของมาตราฐาน EI-15 คือการควบคุมให้ค่า ความเสี่ยงส่วนบุคคลต่อการเสียชีวิต (Individual Risk – IR) จากการระเบิดหรือเพลิงไหม้ต้องไม่เกิน 1.0E-5 ต่อปี
ยกตัวอย่าง
จากตัวอย่างข้างบน
- ค่า ระดับการสัมผัสความอันตรายของผู้ปฏิบัติงาน (Determine Exposure – Exp) = 4.32
- ค่า ความน่าจะเป็นในการติดไฟ (Probability of Ignition) = 0.29 (เลือกมาจากกรณี การสุ่มของคนที่ไม่มากเกินไป)
จากผลลัพท์จะได้ว่าผู้ปฏิบัติงานต้องอยู่ทำงานในบริเวณ ที่มีโอกาสสัมผัสสารสูง (Exp สูง) และมีโอกาสติดไฟได้สูง (Pign สูง) ทำให้มาตรฐานจะบังคับให้โครงการปรับมาใช้เกณฑ์จำแนกที่ปลอดภัยมากขึ้นคือ LEVEL III ซึ่งเป็นกรณีที่เกิดเหตุรั่วไหลยากที่สุด ส่งผลให้มีข้อกำหนด “ขนาดรูรั่วเทียบเท่าใหญ่ขึ้น” ตามไปด้วยเพื่อความรัดกุม
โดยค่า “ขนาดรูรั่วเทียบเท่า” เปิดได้จากตาราง เช่น
| ประเภทอุปกรณ์ (Equipment Type) | LEVEL III (mm) |
| Flange | 5 |
| Valve | 10 |
| Single seal centrifugal pump | 10 |
| Double seal pump | 10 |
| Centrifugal compressor | 30 |