Janusz Sawicki
IBP NODEX
Pojęcie infrastruktury krytycznej w skali mikro odnosi się przede wszystkim
do obiektów przemysłowych, które mają instalacje i urządzenia niezbędne
do utrzymania ciągłości procesów produkcyjnych.
Jednym z głównych zadań przedsiębiorstw jest zabezpieczenie instalacji, których działanie jest niezbędne do funkcjonowania firmy. Aby je zrealizować, trzeba określić zagrożenia oraz instalacje i urządzenia technologiczne, których one dotyczą, a następnie dobrać odpowiednie do zagrożeń rozwiązania zapobiegawcze.
Nie sposób opisać rozwiązań i problemów występujących we wszystkich gałęziach przemysłu, ale można je przybliżyć na przykładzie instalacji funkcjonujących w elektrowniach czy w przemyśle chemicznym.
Awarie
Awarie instalacji, urządzeń i systemów technologicznych są nieuniknione. Dlatego niektóre elementy infrastruktury krytycznej w postaci instalacji i urządzeń, których uszkodzenie lub wypadnięcie z cyklu produkcyjnego może powodować poważne straty materialne, powinny być dublowane lub należy wprowadzić pewną ich nadmiarowość. Przykładem mogą być np. transformatory rezerwowe w procesie wytwarzania i przesyłu energii elektrycznej, zdublowane ciągi nawęglania w elektrowniach, redundantne punkty zasilania zakładów petrochemicznych itp.
Oprócz wskazanych środków podnoszących poziom niezawodności procesu produkcyjnego jednym z ważniejszych środków zapobiegania awariom są bezsprzecznie procedury utrzymania ruchu, tzn. przeglądy, konserwacje, naprawy urządzeń oraz prace modernizacyjne. O koniecznych działaniach dotyczących niezawodności procesu i zastosowaniu odpowiednich środków zaradczych decyduje analiza stopnia ryzyka danej instalacji lub infrastruktury krytycznej na różne zagrożenia.
W procesach produkcyjnych dotyczących wytwarzania i rozdziału energii elektrycznej, przemysłu chemicznego i petrochemicznego, dystrybucji paliw, transportu kolejowego i lotniczego funkcję nadrzędną spełniają skomputeryzowane systemy sterujące i kontrolujące. W stosunku do nich powinny być m.in. wdrożone tzw. poziomy nienaruszalności bezpieczeństwa SIL (Safety Integrity Level). Są one miarą bezpieczeństwa urządzeń elektrycznych, elektronicznych i mechanicznych odnoszącą się również do oprogramowania. Poziomy SIL definiuje norma PN-EN 61508-1.2010: Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych/elektronicznych/programowalnych elektronicznych systemów związanych z bezpieczeństwem – Część 1: Wymagania ogólne. Zastosowanie poziomów SIL, tzn. jaki poziom powinien być przyjęty dla danej dziedziny, określają odpowiednie normy.
Zdarzenia kryzysowe – wczesna detekcja
Jednym z najczęściej występujących zagrożeń mogących spowodować przerwanie procesu produkcyjnego jest pożar, którego faza rozwinięta ma właściwości niszczące urządzenia, systemy i instalacje technologiczne. Całkowite zapobieżenie zagrożeniu pożarowemu nie jest możliwe. Każdy proces produkcyjny, zwłaszcza w wymienionych gałęziach przemysłu, niesie poważne ryzyko wystąpienia pożaru. Można je zminimalizować, stosując odpowiednie instalacje i urządzenia detekcji pożaru w jego jak najwcześniejszej fazie.
Zastosowanie systemów detekcyjnych w instalacjach przemysłowych jest trudne i powinno być przedmiotem dokładnej analizy oraz znajomości zagrożeń wynikających z charakteru procesów produkcyjnych. Systemy wczesnej detekcji kryteriów pożaru powinny charakteryzować się odpowiednią odpornością na specyficzne oddziaływanie środowiska, w którym pracują, i nie powodować fałszywych alarmów pożarowych.
Oprócz systemów detekcji pożaru niektóre instalacje infrastruktury krytycznej powinno się wyposażać w odpowiednie, dodatkowe urządzenia wykrywające czynniki świadczące o zagrożeniu pożarem. Są to np. czujki wykrywające tlenek i dwutlenek węgla, kamery termowizyjne i kamery wizyjne z możliwością wykrycia dymu oraz inne systemy monitorujące. Takie rozwiązania należy stosować np. w systemach nawęglania w elektrowniach węglowych.
Jeżeli chodzi o elektrownie węglowe, największe zagrożenie pożarem występuje m.in. w ciągach nawęglania, gdzie węgiel jest transportowany za pomocą taśmociągów. Zanieczyszczenie tam występujące może spowodować zablokowanie łożysk krążników, a co za tym idzie nadmierny wzrost ich temperatury i w konsekwencji zapalenie się transportowanego paliwa. Fragment taśmociągu pokazano na fot. 1.
Zdarzenia kryzysowe – tłumienie pożaru
Systemy wczesnej detekcji pożaru – systemy sygnalizacji pożarowej (SSP), odpowiednio dobrane i prawidłowo zainstalowane, wykryją zagrożenie pożarowe w jego bardzo wczesnej fazie. W zależności od prędkości rozwoju pożaru (klasyfikowanej jako parametr alfa wyrażony w [kW/s2] i przyjmowany do osiągnięcia mocy pożaru równej 1 MW) najbardziej krytyczne są pożary określane jako szybkie i bardzo szybkie. Z reguły cechują się one początkową fazą płomieniową i znaczną energią. Dla tego typu pożarów powinna być wdrożona procedura automatycznego gaszenia za pomocą stałych urządzeń gaśniczych. Wyzwolenie takich instalacji powinno następować niezwłocznie po otrzymaniu sygnału z SSP i przeprowadzeniu procedur bezpieczeństwa, ewakuacji osób z zagrożonego obszaru lub instalacji technologicznej.
Dobór medium gaszącego będzie zależał od materiału palnego, gęstości obciążenia ogniowego oraz usytuowania gaszonej instalacji lub urządzeń (wnętrzowe lub zewnętrzne). Najczęściej stosowanymi instalacjami gaszeniowymi są stałe instalacje gazowe, wodne zraszaczowe i tryskaczowe. Coraz częściej wykorzystuje się instalacje mgły wodnej. Są także stosowane instalacje pianowe, proszkowe w ograniczonym zakresie inertyzujące. Z kolei do gaszenia instalacji technologicznych coraz częściej są stosowane gaśnicze urządzenia aerozolowe.
Niedrogimi i skutecznymi systemami gaśniczymi są instalacje gaśnicze na wysokociśnieniową mgłę wodną. Systemy te charakteryzują się niewielkim zużyciem wody i nieskomplikowanymi instalacjami (w porównaniu do instalacji tryskaczowych). W nowoczesnych rozwiązaniach gaszenia instalacji nawęglania, rozdziału energii czy kablowni coraz częściej wykorzystuje się wysokociśnieniowe systemy mgły wodnej. Przykładem może być sposób rozwiązania gaszenia zewnętrznego transformatora blokowego pokazany na fot. 2.
Małe zużycie wody predysponuje mgłę wodną także do gaszenia taśmociągów nawęglania elektrowni. W przypadku uruchomienia tego typu instalacji nie występują straty wtórne spowodowane zalaniem instalacji nawęglania dużą ilością wody, co jest możliwe przy zastosowaniu stałych instalacji gaśniczych wodnych tryskaczowych i zraszaczowych.
Podsumowanie
Nie ma jednej recepty na takie zabezpieczenie instalacji i urządzeń infrastruktury krytycznej, która wskazywałaby metody i sposoby wykonania typowych, zunifikowanych systemów bezpieczeństwa w stosunku do danej dziedziny przemysłu.
W każdym przypadku zabezpieczenie instalacji wskazanych jako infrastruktura krytyczna powinno być przedmiotem wnikliwej analizy i oceny dokonywanej przez specjalistów i ekspertów z danej dziedziny, technologii, zabezpieczeń przeciwpożarowych i ochrony mienia.
