Præsentation ved Piet Jansen, Corrosion and Metallurgy, FORCE ...
Præsentation ved Piet Jansen, Corrosion and Metallurgy, FORCE ...
Præsentation ved Piet Jansen, Corrosion and Metallurgy, FORCE ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Skades- Skades og havarianalyser på p<br />
større st rre maskin- maskin og offshore anlæg. anl g.<br />
af<br />
<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
””Ulykker Ulykker er er ikke ikke noget noget som som bare bare sker sker -- De De er er i i de de<br />
fleste fleste tilfæælde tilf lde resultatet resultatet af af en en tidsmææssig<br />
tidsm ssig<br />
sammenhæængende sammenh ngende kææde k de af af fejl fejl og og begivenheder””<br />
begivenheder<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
””En En havarianalyse beståår best r i i , , gennem gennem undersøøgelser<br />
unders gelser<br />
og og analyser analyser at at identificere identificere de: de:<br />
tekniske tekniske -- organisatoriske -- menneskelige fejl fejl<br />
Som Som tilsammen tilsammen udgøør udg r den den tidsmææssige tidsm ssige kææde k de af af<br />
begivenheder, som som føører f rer frem frem til til havariet”” havariet<br />
””Kun Kun gennem gennem en en havarianalyse kan kan et et havari’’ss havari<br />
egentlige egentlige åårsager rsager og og forløøbet forl bet fastslåås fastsl s og og<br />
gentagelser gentagelser forebygges””<br />
forebygges<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
Grunde til en øget anvendelse af havariundersøgelser<br />
Erfaringer fra fly og atomkraft ulykker<br />
Driftssikkerhed og tilgængelighed<br />
Fordeling af skadesomkostninger<br />
Forebyggelse af nye havarier<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
Formål:<br />
At klarlægge skadens årsager og evt. ansvar herfor<br />
At høste erfaringer, så tilsvarende skader kan undgås i<br />
fremtiden<br />
Definere forbedringer, såvel tekniske, som driftsmæssige og<br />
ledelsesmæssige, som bør gennemføres<br />
At danne grundlag for en juridisk ansvarsfordeling og dermed<br />
Hvilken forsikringskasse skal betale skaderne<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
Forud givne faktorer -<br />
• Anlæggets design og sikkerhedsfilosofi<br />
• Anlæggets fremstilling og kvalitetskontrollen<br />
• Anlæggets montage og kvalitetskontrollen, samt tilsynet<br />
hermed.<br />
• Tekniske ledelses- og driftskompetence<br />
• Operatør træning i både drift- og fejlsituationer<br />
• Systematisk <strong>ved</strong>ligehold<br />
• Virksomhedsledelsens tekniske kompetencer<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
En havarianalyse er en teknisk multidisiplinær opgave.<br />
Hvad kræver en god havarianalyse<br />
Eng: Failure Analysis eller Forensic Analysis (FA)<br />
Bredt kendskab til mange typer af maskinanlæg og systemer<br />
kendskab til processerne i det aktuelle anlæg<br />
Et netværk af specialister og laboratorier indenfor mange specialer<br />
Et egnet metallurgisk laboratorium<br />
Kendskab til drift af maskinanlæg i praksis<br />
Og ikke mindst: - Hårdt arbejde og overblik<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
Ho<strong>ved</strong>regler for en kompetent skadesopklaring<br />
Undersøg alle detaljer<br />
Tag aldrig noget for givet<br />
Der er ofte en række af fejl og oversete fejlsignaler inden det<br />
endelige havari – En årsagskæde.<br />
Undgå forudfattede meninger og hurtige konklusioner<br />
Undgå påvirkninger fra de involverede parter – vær neutral<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Skades- og havarianalyser<br />
En skades- og havarianalyse kan opdeles i elementer:<br />
Analyse af hændelsesforløbet<br />
Gennemgang af anlæggets opbygning og funktioner<br />
Laboratorieanalyser - Metallurgiske og styrkemæssige<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
undersøgelser, og <strong>and</strong>re relevante analyser.<br />
Betjening og drift – Analyse af SRO-data: registrerede<br />
alarmer, events og målinger fra anlægget<br />
Sammenfatning af resultater og konklusioner i en<br />
havarirapport
Skades- og havarianalyser<br />
Eksempler på supplerende undersøgelser og analyser:<br />
NDE undersøgelse af defekte og intakte dele<br />
Modelopbygning og 3D simulering<br />
Anlæggets inspektions og <strong>ved</strong>ligeholdsprogram og tilst<strong>and</strong><br />
Driftspersonalets kompetence<br />
Viksomhedens organisation og kompetence<br />
Gældende love og regler, som anlægget har været indrettet efter.<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Case 1 – Offshore rig havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Kollaps af en olieborings jack-up rig
Case 1 – Offshore rig havari<br />
Den bjergede olieboringsplatform – boretårn og dæk mangler<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
•Havari analyse af olie rig<br />
Havariundersøgelsens omfang:<br />
Inspektion og undersøgelse af alle de beskadigede dele<br />
Metallurgisk undersøgelse af brud og beskadigede dele<br />
Stabilitetsundersøgelse og struktur og spændingsanalyse af riggens<br />
kollaps<br />
Simulering af kollapset i 3D<br />
Beregning af frigjorte energier og kræfter under kollapset<br />
Metallurgiske laboratorie undersøgelser og prøvning<br />
Analyse af alle de indsamlede oplysninger og data<br />
Beskrivelse af initieringen af kollapset<br />
Beskrivelse af faldet indtil riggen rammer v<strong>and</strong>et<br />
Indflydelse af tidligere uheld m.v.<br />
Indflydelse af benenes styrke egenskaber og indre defekter.<br />
Konklusion og anbefalinger<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Fokus områder i undersøgelsen af riggen<br />
Skader på riggens stålkonstruktioner.<br />
Skader på oliebrøndens platform og stålkonstruktion.<br />
Skader og brud på riggens ben<br />
SB jack up system<br />
Tidligere uheld og skader<br />
Rækkefølgen af begivenheder i kollapset<br />
Belastninger og frigjorte kræfter i riggen<br />
Mekaniske egenskaber af benenes materialer og svejsninger<br />
Riggens stabilitet og måde at kollapse<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
“Beskadigede” stålkonstruktioner på kajen
Havari analyse af olie rig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Her ramte riggen oliebrøndens platform
Havari analyse af olieborerig<br />
Bov bens t<strong>and</strong>stang i højstyrkestål – start af brud i ben, som et stort<br />
næsten deformationsløst overbelastningsbrud<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Resultat af trækprøvning og kærvslagstyrkeprøvning er OK<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
CTOD testing
Havari analyse af olieborerig<br />
Revne <strong>ved</strong> backing ring i hærdezone<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Mikroslib i pilot revner<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Resultater af de metallurgiske undersøgelser og prøver<br />
Materialets egenskaber opfylder ABS specifikation DH36 både materialet<br />
og svejsningerne<br />
Den brudmekaniske sejhed af svejsematerialet er meget høj ( Charpy-V<br />
<strong>and</strong> CTOD)<br />
Lokalt meget høje hårdhedsværdier i HAZ. – Ingen indflydelse på de<br />
aktuelle brud<br />
Brud midt i svejsningerne er initieret fra roden af svejsningerne. Ingen<br />
synlig deforamtioner i brudfladerne.<br />
Indikationer på kløvning i siderevner indikerer et hurtigt<br />
overbelastningsbrud.<br />
Det initierende brud er sket i roden af svejsningen bag backing ringen<br />
Konklusion:<br />
Ho<strong>ved</strong>årsagen til bruddet er mekanisk overbelastning i den tykvæggede<br />
struktur med initiering ud fra svejsedefekter og revner indvendigt <strong>ved</strong><br />
backing-ringen.<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Jacking-up stores potential energy in the rig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Energy Survey<br />
Potential energy: Epot = M ·g ·h<br />
Descend: 4 - 12,5 - 25 - 42 ft<br />
Epot: 20 - 60 - 120 - 200 MJ<br />
Converted to: Dynamic Energy + Friction Losses<br />
Edyn = ½·M·v² + Friction loss<br />
From the above equations, the released Energy, velocity <strong>and</strong> time can be calculated.<br />
The friction loss can only be estimated<br />
Absorbed energy by bending of one leg until yielding:<br />
E = ½ F·u<br />
Start Yield: Esy = ½Fsy ·u sy = 1,9 MJ per leg<br />
Full Yield: Esy = ½Ffy ·u fy = 2,4 MJ per leg
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Descending of CG <strong>and</strong> Cantilever in ft.<br />
20,0<br />
19,0<br />
18,0<br />
17,0<br />
16,0<br />
15,0<br />
14,0<br />
13,0<br />
12,0<br />
11,0<br />
10,0<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
Consequences of a descend on SB leg<br />
Tilting angle (degrees)<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25<br />
Brake heating<br />
(degrees C)<br />
Center of Gravity<br />
descending<br />
0,0<br />
0<br />
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0<br />
Descend on SB leg in ft.<br />
Cantilever<br />
descend<br />
Released Energy<br />
1.000<br />
900<br />
Released energy in MJ - Breaks heating<br />
degrees C<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
One of the exploded<br />
hydraulic motors <strong>and</strong><br />
brakes from<br />
Jack-up system
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Motor og bremse på søster rig – Nymalet !
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
En af SB bens bremse aktuator arme
Havari analyse af olieborerig<br />
Jack up rig brake system<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
Båndbremse<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Bremser på søsterrig<br />
Aktuator arm
Havari analyse af olieborerig<br />
Rig velocity (m/s) - time of descend (sec.)<br />
15,0<br />
14,0<br />
13,0<br />
12,0<br />
11,0<br />
10,0<br />
9,0<br />
8,0<br />
7,0<br />
6,0<br />
5,0<br />
4,0<br />
3,0<br />
2,0<br />
1,0<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Consequences of a descending on SB leg<br />
Tilting angle (degrees)<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25<br />
Tangential Movement to SB ( ft.)<br />
Un-braked velosity (m/s)<br />
0,0<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50<br />
Descend on the SB leg (ft.)<br />
Time of a un-braked<br />
descend (sec)<br />
Released Power in (MW)<br />
braked descend<br />
75<br />
70<br />
65<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
Tangential movement (ft.) - power(MW)
Havari analyse af olieborerig<br />
First stages of collapse<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Final stage of collapse
Havari analyse af olieborerig<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Kollaps af en BMC Jack-up borerig<br />
Start<br />
Bremser startermed at skride<br />
Rig kører ned ad benet<br />
Cantilever rammer olie brønd heli dæk<br />
Riggen fortsætter og benene knækker<br />
Riggen rammer v<strong>and</strong>et<br />
Tårnet vælter overbord<br />
Riggen stopper og flyder på v<strong>and</strong>et<br />
4 dræbt og 4 kvæstede<br />
Ingen olieudslip
Case 1. Turbine, gear og generator havari<br />
Havari af turbine, gear og genratoranlæg<br />
Havari Tidspunkt: Torsdag d. 14 februar 2002 kl. 06.30<br />
Hændelse<br />
• Turbinen stopper pludseligt og viser sig at være helt blokeret<br />
• Driftspersonalet konstaterer at koblingen er sprængt og tilkalder<br />
turbinelever<strong>and</strong>ørens idriftsætningsmontør.<br />
Forhistorie:<br />
• Turbine anlægget er i prø<strong>ved</strong>rift og forventet afleveret senere samme dag,<br />
som havariet sker.<br />
• På grund af klager over støj fra gearet er støj ekspert ankommet aftenen før.<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
<strong>FORCE</strong>’s Opgave<br />
Som uafhængig 3’die part at lede en havarianalyse omfattende:<br />
Undersøgelser af relevante dele af anlægget<br />
Gennemgang af data og begivenheder forud for havariet<br />
Det forudsættes at <strong>FORCE</strong> også trækker på <strong>and</strong>re kompetente<br />
laboratorier og eksperter.<br />
Opdragsgiver:<br />
De involverede forsikringsselskaber:<br />
• Tryg<br />
• Gerling<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
Oversigt over gennemførte undersøgelser<br />
1. Inspektion af anlæg under adskillelse<br />
2. Udtagning af olieprøver og filterpatroner til analyse<br />
3. Sikring af proces data og logninger fra SRO anlæg og kontrolrum<br />
4. Deltagelse i adskillelse og undersøgelse af gear<br />
5. Deltagelse i adskillelse og undersøgelse af turbine<br />
6. Deltagelse i adskillelse og undersøgelse af generator<br />
7. Metallurgiske undersøgelser af dele<br />
8. Indhentning af beregninger og materialedata for dele<br />
9. Gennemgang af SMO system<br />
10. Analyse af SRO data og loggede alarmer og begivenheder<br />
11. Samling af alle fremkomne data og resultater for at kunne fastslå<br />
hændelsesforløb og dermed den initierende årsag til havariet.<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
⇓ Hændelser d. 14 februar<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Forløbet af begivenhederne<br />
⇓ Kl. 00.33 Lejevibrationer stiger jævnt ( +støj ?)<br />
⇓ Kl. 03.30 Lejevibrationer når alarmgrænsen og stiger stadig.<br />
⇓ Alarmerne observeres ikke, da anlægget skulle være vagtfrit<br />
⇓ Alarmerne skrives ud på printer i låst skab i turbine hal<br />
⇓ Kl. 06.20 Gearet brænder sammen og koblingen sprænges<br />
⇓ Kl. 06.21 Driftspersonalet observerer at turbinen er “faldet ud”<br />
⇓ Ca. 07.00 Idriftsætnings mester kontaktes<br />
⇓ Ca. 08.00 Idriftsætnings mester ankommer og konstaterer kobling sprængt.
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Adskillelse af gear hos lever<strong>and</strong>ør i tyskl<strong>and</strong>
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Voldsommere metoder tages i brug !
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Det ødelagte sol hjul og koblingen
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Tilstopning af smørekanaler i solhjul
Turbine, gear og generator havari<br />
SEM analyse<br />
af partikler<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
Partikler fra<br />
oliefilter<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Turbine, gear og generator havari<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
Smøreolierør med og uden belægninger
Turbine, gear og generator havari<br />
Forudgående hændelser<br />
Havariets årsagskæde<br />
⇓ Mangelfuld syrerensning af SMO rør<br />
⇓ Svigt af kvalitetssikring og tilsyn<br />
⇓ Mangelfuld og utilstrækkelig olieflushing<br />
⇓ Manglende kontrol af olierenhed<br />
⇓ Opstart af anlæg med uren og muligvis kontamineret olie<br />
⇓ Tilstopning af borede 4 mm oliekanaler i gearet<br />
⇓ Forringet smøring af gearet<br />
⇓ Forøget slid af tænder i gearet<br />
⇓ Forøget støj fra gearet<br />
⇓ Fejlvurdering af årsagen til støjen – Forslag om mere lydisolering!<br />
⇓ Anlægget uovervåget udenfor alm. arb. Tid. ( sikkerhedsmæssigt ikke<br />
udstyret hertil)<br />
⇓©<strong>Piet</strong> Ingen <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> alarmer Technology ført til AMF kontrolrum
Turbine, gear og generator havari<br />
Total omfanget af skader<br />
Turbine: Alle skovle, tætninger og lejer ødelagt - Udskiftes.<br />
Rotor lettere beskadiget<br />
Gearkobling: Sprængt – Udskiftes<br />
Gear: Alle hjul og lejer ødelagt – Totaludskiftes<br />
Generator: Lejer beskadigede – Udskiftes sammen med flere <strong>and</strong>re dele<br />
SMO system: Forurenet – Adskilt og renset – Ny olie og flushing<br />
SRO anlæg: Utilstrækkeligt – Ombygget og udvidet til vagtfri drift<br />
Tidsplan: Fremstilling af nye dele, montage og idriftsætning: ca. 10 mdr.<br />
Pris: Reparation + Driftstab ca. 20 MKr.<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology
Havari analyse af olieborerig<br />
””If If you you think think safety safety is is expensive expensive -- try try an an accident”” accident<br />
©<strong>Piet</strong> <strong>Jansen</strong>, <strong>FORCE</strong> Technology<br />
citat: bestyrelsesform<strong>and</strong> for British Rail
Change language