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Table des matières iii TABLE DES MATIÈRES LISTE DES FIGURES vii LISTE DES TABLE

Table des matières iii TABLE DES MATIÈRES LISTE DES FIGURES vii LISTE DES TABLEAUX viii ACRONYMES ix INTRODUCTION............................................................................................................1 1 Problématique ............................................................................................................1 2 Objectif ......................................................................................................................1 3 Organisation du mémoire ............................................................................................2 CHAPITRE I ANALYSE DES RISQUES INDUSTRIELS .................................4 I.1 Introduction...............................................................................................................4 I.2 Concepts et définitions ..............................................................................................4 I.2.1 Notion de danger...............................................................................................4 I.2.2 Notion du risque ...............................................................................................5 I.2.3 Notion de criticité / Grille de criticité ...............................................................5 I.3 Processus de gestion des risques ..........................................................................6 I.3.1 Analyse du risque .............................................................................................6 I.3.2 Évaluation du risque .........................................................................................7 I.3.3 Acceptation du risque .......................................................................................7 I.3.4 Réduction du risque ..........................................................................................7 I.4 Méthodes d'analyse et d'évaluation des risques ..........................................................8 I.4.1 Méthodes qualitatives .......................................................................................8 I.4.1.1 Analyse préliminaire des risques (APR) ...................................................8 I.4.1.2 Hazard and Operability Study (HAZOP) .................................................9 I.4.2 Méthodes semi-quantitatives .......................................................................... 10 I.4.2.1 Analyse des couches de protection (LOPA) ........................................... 10 I.4.2.2 Graphe de risque étalonné ...................................................................... 10 I.4.3 Méthodes quantitatives ................................................................................... 11 Table des matières iv I.4.3.1 Arbre des événements (AdE) ................................................................. 12 I.4.3.2 Arbre de défaillances (AdD) .................................................................. 13 I.4.4 Méthodologie d’analyse des risques retenue .................................................... 13 I.4.4.1 Principe de la méthode LOPA ................................................................ 14 I.4.4.2 Déroulement de la méthode LOPA ........................................................ 14 I.4.4.3 Étapes de la méthode LOPA .................................................................. 15 a) Étape 1: Établissement des critères d’acceptabilité et de sélection scénarios d’accidents ..................................................................................................... 15 b) Étape 2: Développement des scénarios d’accidents .................................... 15 c) Étape 3: Identification des fréquences des événements initiateurs............... 15 d) Étape 4: Identification des couches de protection indépendantes ................ 16 e) Étape 5: Détermination des fréquences des scenarios d’accidents ............... 18 f) Étape 6: Évaluation des risques par rapport aux critères d’acceptabilité ...... 18 I.5.5 Avantages et limites de la méthode LOPA ...................................................... 19 I.6 Conclusion .............................................................................................................. 19 CHAPITRE II PRISE EN COMPTE DES DONNEES INCERTAINES DANS L'ANALYSE DES RISQUES ........................................................................................ 20 II.1 Introduction .......................................................................................................... 20 II.2 Théorie des probabilités ......................................................................................... 20 II.2.1 Définitions et propriétés................................................................................. 20 II.2.2 Limitations de la théorie des probabilités ....................................................... 21 II.3 La théorie des ensembles flous …. ........................................................................ 22 II.3.1 Concepts de base des mathématiques floues................................................... 22 II.3.2 Caractéristiques d’un ensemble flou .............................................................. 23 II.3.3 Opérations sur les ensembles flous................................................................. 24 II.3.4 Opérations arithmétiques sur les nombres flous ............................................. 25 II.4 Théorie des possibilités .......................................................................................... 26 II.7 Applications de la théorie des ensembles flous à l'analyse des risques .................... 28 II.7.1 Analyse de modes de défaillances et leurs effets ............................................ 28 II.7.2 Arbre de défaillance ...................................................................................... 28 II.7.3 Arbre des événements ................................................................................... 29 Table des matières v II.7.4 Analyse des couches de protection….. .......................................................... 29 II.8 Conclusion ............................................................................................................. 29 CHAPITRE III ANALYSE FLOUE DU RISQUE : VERS UNE LOPA FLOUE ...... 30 III.1 Introduction ......................................................................................................... 30 III.2 Présentation de la méthodologie générale ............................................................. 30 III.3 Présentation de l’approche développée................................................................. 31 III.4 Étapes de l'approche développée .......................................................................... 32 III.4.1 Étape de fuzzification ................................................................................... 32 III.4.2 Détermination de la fréquence floue de la conséquence réduite ..................... 32 III.4.3 Défuzzification de la fréquence floue de la conséquence réduite ................... 33 III.5 Conclusion ........................................................................................................... 33 CHAPITRE IV IDENTIFICATION DES RISQUES AU NIVEAU DU FOUR REBOUILLEUR (H-101) .............................................................................................. 34 IV.1 Introduction .......................................................................................................... 34 IV.2 Présentation du système "Four Rebouilleur" ........................................................ 34 IV.3 Analyse structurelle, fonctionnelle du système "Four Rebouilleur H-101" ............. 37 IV.4 Élaboration d’une étude HAZOP sur le système "Four Rebouilleur" .................... 37 IV.5 Application de la méthode LOPA au Four rebouilleur.......................................... 42 IV.5.1 Étape 1: Établissement des critères d’acceptabilité ...................................... 42 IV.5.2 Étape 2 : Analyse des scénarios ................................................................... 43 IV.5.3 Étape 3: Estimation des fréquences des événements initiateurs .................... 43 IV.5.4 Étape 4: Identification des couches de protection indépendantes ................. 44 IV.5.5 Étape 5: Identification des scénarios d’accidents et détermination de leurs fréquences ............................................................................................................... 45 IV.5.5.1 Élaboration des scénarios .................................................................... 45 IV.5.5.2 Calcul de la fréquence de la conséquence réduite de chaque scénario d’accident ......................................................................................................... 45 IV.5.6 Étape 6: Évaluation des scénarios d’accidents par rapport aux critères d’acceptabilité .......................................................................................................... 45 IV.5.7 Discussion des résultats et conclusion .......................................................... 45 Table des matières vi CHAPITRE V APPLICATION DE L'APPROCHE FLOUE DE LOPA AU SYSTÈME FOUR REBOUILLEUR ............................................................................. 46 V.1 Introduction ........................................................................................................... 46 V.2 Application da l’approche floue de LOPA ............................................................. 46 V.3 Détermination de la fréquence de la conséquence réduite ...................................... 46 V.3.1 Fuzzification des intervalles de confiance ...................................................... 46 V.3.2 Calcul de la fréquence floue de la conséquence réduite .................................. 47 V. 3.3 Défuzzification de la fréquence floue de la conséquence réduite ................. 47 V.4 Conclusion............................................................................................................. 49 CONCLUSION GÉNÉRALE ........................................................................................ 50 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...................................................................... 52 Liste des figures vii Liste des figures I.1 Processus de gestion des risques ............................................................................................. 6 I.2 Graphe de risque avec une description qualitative................................................................ 11 I.3 Schéma d’un AdE avec des barrières de sécurité ................................................................. 12 I.7 Couches de réduction de risques... ........................................................................................ 17 II.1 Exemple d’un nombre flou .................................................................................................. 23 II.2 Intervalle flou trapézoïdal ................................................................................................... 23 II.3 Nombre flou triangulaire ..................................................................................................... 25 III.1 Procédure d’évaluation floue de fréquence réduite de la conséquence ............................. 31 IV.1 Four Rebouilleur H-101 ..................................................................................................... 35 IV.2 Schéma de canalisation et d'instrumentation du Four rebouilleur H-101 .......................... 36 IV.3 Grille de criticité adoptée par SH DP HRM....................................................................... 42 V.1 Représentation graphique des intervalles flous des paramètres d’entrée ............................ 47 V.2 Représentation graphique de la fréquence de la conséquence réduite des Scénarios d’accidents ......................................................................................................... 48 Liste des tableaux viii Liste des tableaux I.1 Types d’événements initiateurs ............................................................................................. 16 IV.1 Feuille de présentation HAZOP ......................................................................................... 38 IV.2 Probabilités de défaillance à la demande des IPLs ........................................................... 44 V.1 Valeurs des fréquences des conséquences réduites des scénarios ...................................... 46 Acronymes ix ACRONYMES AdD Arbre de Défaillance AdE Arbre d’événement AMDEC Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité APD Analyse Préliminaire de dangers APR Analyse Préliminaire des Risques BPCS Basic Process Control System CA Critère d’acceptabilité CCF Common Cause Failure CCPS Center for Chemical Process Safety DCS Distributed Control System EUC Equipment Under Control FC Fail Closed FI Flow Indicator FICA Flow Indicator Controller Alarm FO Fail Open FRA Flow Recorder Alarm FZ Flow Emergency Shutdown HAZID Hazards Identification HAZOP Hazard and Operability Study IPL Independent Protection Layer INERIS Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques ISO International Standard Organisation LOPA Layers of Protection Analysis Acronymes x NC Niveau de Confiance P&ID Piping and Instrumentation Diagram PA Pressure Alarm PCV Pressure Controller Valve PFD Probability of Failure on Demand PHA Process Hazard Analysis PIA Pressure Indicator Alarm PLC Programmable Logic Controller PZ Pressure Emergency Shutdown TOR Tout ou Rien SdF Sûreté de Fonctionnement SIF Safety Instrumented Function SIL Safety Integrity Level SIS Safety Instrumented System TI Temperature Indicator TRA Temperature Recorder Alarm TRCA Temperature Recorder Controller Alarm TZ Temperature Emergency Shutdown XP Exploitation Introduction générale 1 INTRODUCTION 1 Problématique Actuellement, le monde industriel est devenu plus sensible à la maîtrise des accidents majeurs à cause des conséquences graves et même catastrophiques matérielles, humaines et environnementales. Pour cela des efforts considérables sont fournis en matière de gestion des risques afin de prévenir ces accidents. L’analyse et l’évaluation des risques industriels exigent la disposition de certaines données et informations sur les différents composants du système étudié et donc, sur les différents paramètres caractérisant les risques. A cet égard, l’application des méthodes d’analyse et d’évaluation des risques est souvent difficile car faute de données correctes, elle est utilisée hors de son domaine de validité. Dans certains cas, les données peuvent être disponibles et connues avec précision en se référant au retour d’expérience. Cependant, ces données ne sont pas toujours adaptées pour l’analyse d’événements rares et souvent complexes tels que, les accidents majeurs pour lesquels les données statistiques ne sont pas satisfaisantes. Les banques de données [OREDA, 2002; Exida, 2005; CCPS, 1991; CCPS, 2000] et les jugements d’experts sont une autre source fournissant des données utilisées par les méthodes d’analyse des risques, mais qui sont aussi entachées d’incertitude et d’imprécision. Les approches, floue et possibiliste [Zadeh, 1965; Zadeh, 1978] peuvent offrir un cadre très adéquat pour la représentation et le traitement de ces aspects incertains et/ou imprécis. 2 Objectif Ce mémoire aborde la problématique de la prise en compte des incertitudes relatives aux données utilisées dans l’évaluation des paramètres des risques et des performances des barrières de sécurité, particulièrement les couches de protection indépendantes, pour une bonne évaluation semi-quantitative des risques industriels dans le cadre de la méthode d’analyse des couches de protection (LOPA). Introduction générale 2 L’objectif de ce mémoire étant d’introduire une approche floue de LOPA permettant le traitement flou des données utilisées par LOPA conventionnelle afin d’augmenter ses performances en terme d’analyse et de réduction des risques. Cette approche consiste à modéliser les imprécisions et/ou incertitudes des fréquences des événements initiateurs, des probabilités de défaillance à la demande des couches de protection indépendantes par des intervalles ou nombres flous et par conséquent, déterminer les fréquences floues des conséquences réduites de ces scénarios en utilisant des techniques de calcul floues. 2 Organisation du mémoire Le présent mémoire est subdivisé en deux parties : Ø Une partie théorique comportant trois chapitres: · Le premier chapitre intitulé « analyse des risques industriels » a pour objectif de présenter le cadre global de ce mémoire. Dans un premier temps, nous commençons d’abord par présenter quelques concepts et uploads/Management/ apportdestechniques-floues-etpossibilistesa-lanalysesemiquantitative-des-risques-industriels.pdf