книги / Промышленная безопасность

♦основные операции, осуществляемые на объекте, технологи­ ческая схема, используемое оборудование;

♦вещества и материалы, применяемые на объекте;

♦отказы оборудования, имевшие место;

♦надежность используемого оборудования;

♦возможные ошибочные действия персонала;

♦природные явления катастрофического характера, возможные в данной местности;

♦размещение населения в районе расположения объекта;

♦местные метеорологические, географические и топографиче­ ские характеристики.

Второй блок ПАО содержит описание таксономии носителей опас­ ности и их классификацию. На этом этапе важно выделить носители, отли­ чающиеся наибольшим токсическим и/илиэнергетическим потенциалом.

Третий блок ПАО предназначен для выявления возможных инци­ дентов. Анализ состоит в построении сочетаний прединцидентных ава­ рийных событий (ПРЕСАС): инициирующие события - промежуточные события - инцидент, которые составляют фазы инициирования аварий. Прослеживаются различные возможные инициирующие события; такие как отказы оборудования, отклонения от технологических режимов, ошибки персонала и чрезвычайные внешние события. На этом этапе обычно используют метод деревьев отказов (ДО) в предположении, что верхнее нежелательное событие представляет собой инцидент.

Четвертый блок ПАО посвящен анализу сочетаний аварийных событий процессов и явлений (ПОСТСАС), которые могут иметь место после инцидента, т.е. после разгерметизации, нарушения изоляции обо­ рудования, сопровождающихся высвобождением токсического или энергетического потенциала. Эти события, процессы и явления состав­ ляют фазу развития аварии. Здесь рассматриваются разные виды утечек опасных веществ в окружающее пространство. Подробно разбираются возможные последствия токсических аварий, пожаров и взрывов. На этом этапе может быть с успехом использован метод деревьев собы­ тий, при условии, что исходным случайным событием является инцидент.

Пятый блок включает отбор наиболее опасных инцидентов и формирование окончательного итогового списка инцидентов. При со­ ставлении такого списка используют методы, позволяющие ранжиро­

вать инциденты и отобрать среди них наиболее опасные. В их число входят методы, опирающиеся на индексы опасности и методы экс­ пресс-оценивания опасностей.

В шестом блоке предполагается составление сценариев аварий на основе итогового списка инцидентов.

И заключительный, последний блок ПАО содержит разработку рекомендаций по снижению уровня опасности ХТО.

Методы предварительного анализа опасностей, таящихся в ХТО, трудно поддаются формализации. В основном они носят качест­ венный характер. При проведении ПАО широко используются экс­ пертные оценки.

12.9.4. Анализ и оценка возможных последстви

аварий(АП)

Назначение АП: произвести прогноз и оценку последствий воз­ можных аварий на ХТО при условии, что вероятность их реализации равна 100%.

Прогноз последствий возможных аварий на объекте базируется на математическом моделировании аварийных событий.

Это обязательный этап для вычисления риска. В тех случаях, ко­ гда отсутствует необходимая информация для проведения частотного анализа, обычно ограничиваются лишь первыми двумя этапами (пред­ варительным анализом опасности и анализом последствий аварийных событий). С помощью этих двух этапов можно спрогнозировать воз­ можные потери от аварий, но без учёта вероятности их наступления.

Следует подчеркнуть, что данный этап анализа аварийного риска тесно переплетается с предыдущим, однако в ПАО даётся качественный анализ преинцидентных и постинцидентных сочетаний аварийных со­ бытий, на этапе АП предусматривается их количественный анализ.

Количественный анализ аварийных событий базируется на ис­ пользовании математических моделей и методов математического мо­ делирования. На этом этапе используются математические модели разных классов. Основными среди них являются те, которые описы­ вают поведение вредных примесей в окружающем пространстве.

Конечной целью данного этапа анализа аварийного риска являет­ ся количественный прогноз, сравнительная оценка возможного ущерба от аварий на ХТО. Это важно и необходимо не только для разработки и реализации соответствующих рекомендаций по снижению возможного

ущерба от аварии, но и для составления соответствующих планов реаги­ рования на чрезвычайные ситуации, доя разработки систем поддержки принятия решений при чрезвычайных ситуациях на ХТО.

На рис. 14 изображена блок-схема математического моделиро­ вания аварийных ситуаций.

Возврат к ПАР

Рис. 14. Блок-схема математического моделирования аварийных событий

Первый этап (блок № 1) состоит в математическом моделирова­ нии преинцидентных сочетаний аварийных событий. На данном этапе

на моделях проигрываются различные опасные инициирующие собы­ тия. При этом необходимо учитывать различные элементы системы обеспечения безопасности объекта. С помощью моделей, формируемых на данном этапе, можно проймитировать различные комбинации ава­ рийных событий, то есть провести компьютерное моделирование ПРЕСАС. При выполнении подобного моделирования могут быть использо­ ваны подходы и методы, применяемые при разработке аппаратурно­ технологического оформления химико-технологических процессов.

Наибольшие трудности на этапе АП возникают при моделиро­ вании сочетаний постинцидентных аварийных событий (блоки №№ 2-4). Здесь необходимо описать множество связанных друг с дру­ гом событий для каждого инцидента, принятого для рассмотрения, на­ чиная от событий, связанных с высвобождением токсического и/или энергетического потенциала и кончая поражением людей, фауны и флоры, заражением абиотических элементов окружающей природной среды, разрушением и повреждением МОАП.

При формировании математических моделей проявления инци­ дентов (блок № 2) большое значение придаётся правильному выбору моделей источников. К подобным моделям относятся, прежде всего, модели истечения вещества. Их форма зависит от ряда признаков: аг­ регатного состояния вещества (газ, жидкость, газо-жидкостная смесь); распределение вещества во времени (утечка мгновенная, непрерывная, полунепрерывная); распределение вещества в пространстве (утечка точечная, линейная, площадная, объёмная) и др.

Для математического описания инцидентов, связанных с выбро­ сами перегретых жидкостей и сжиженных газов, важную роль играют модели вскипания и испарения жидкости с поверхности. Эти модели позволяют охарактеризовать источник, вызывающий образование об­ лака паров опасных веществ.

К моделям источников относят также и модели растекания жид­ ких веществ по поверхности.

Имитационное моделирование возможных реализации инциден­ тов (блок № 3) опирается на использование моделей источников, мо­ делей полей поражающих факторов, моделей описания реципиентов, моделей смягчающих факторов и моделей поражения.

Модели полей поражающих факторов включают модели концен­ трационных полей токсичных веществ в разных средах; модели темпе­ ратурных полей, возникающих в случае пожаров и взрывов, модели рас-

пределения давления и осколков при взрывах. Для оценки последствий токсических аварий строят модели переноса токсикантов в воздушной среде (в атмосфере, в воздухе закрытых помещений); в поверхностных водах; в почве, включая грунтовые воды и в биоте.

Под моделями описания реципиентов подразумеваются модели их распределения по видам и факторам уязвимости. К ним примыкают модели смягчающих факторов, в которых отражается защищённость реципиентов от воздействия поражающих факторов.

К моделям поражения относят модели токсического поражения людей, биоты; модели термического поражения, а также модели бари­ ческого и осколочного поражения.

В результате имитационного моделирования должны быть по­ лучены прогнозные значения потерь (блок № 4) для разных реципиен­ тов для каждой возможной реализации инцидента (аварии).

Затем предполагается оценка полученных значений прогнози­ руемого ущерба от разных возможных аварий (блок № 5) и сравнение их с допустимыми критическими значениями.

При превышении последних выявляются наиболее значимые аварийные события, которые вносят наибольший вклад в значения ущерба, признанного недопустимым (блок № 6).

В итоге (блок № 7) разрабатываются рекомендации, нацеленные на снижение уровня недопустимо больших значений ущерба при тех или иных авариях, и обеспечивается их реализация.

12.9.5. Частотный анализ аварийных событий (ЧА)

Назначение ЧА: оценить возможную интенсивность реализации каждой из прогнозируемых наиболее опасных аварий. В отличие от вероятностей, интенсивности случайных событий измеряются в еди­ ницах, обратных времени.

Частотный анализ (ЧА) является одним из основных этапов ана­ лиза аварийного риска. ЧА - необходимое условие для прогнозирования аварийного риска. Если исследователь не располагает необходимыми данными, позволяющими определять интенсивности (вероятности) ава­ рий, то рассчитать аварийный риск, порождаемый объектом, невозмож­ но. В лучшем случае можно прогнозировать лишь потери, ущерб от ава­ рий, принимая, что они произойдут с вероятностью, равной единице.

Заметим сразу же, что в нашей стране не принято придавать широкой огласке аварийные ситуации на промышленных объектах. В связи с этим в настоящее время имеются определенные трудности в ретроспективном анализе причин аварий, обработке статистических данных и получении необходимых сведений для определения интен­ сивностей (вероятностей) различных случайных событий, предшест­ вующих авариям, а также самих аварий.

Частотный анализ включает в себя в следующие этапы:

1)нахождение частоты аварий,

2)выявление событий, наиболее сильно влияющих на частоту

аварий,

3)разработка рекомендаций по снижению частоты наиболее опасных событий.

Частотный анализ опирается на использование теоретических положений теории вероятности и математической статистики, теории надежности, алгебры логики.

Ниже на рис. 15 представлена блок-схема частотного анализа, которая отражает различные процедуры, выполняемые в данном ана­ лизе, и используемые при этом методы. Из приведенной блок-схемы, в частности, видно, что интенсивности (вероятности) аварий могут быть определены тремя путями (блоки №№ 2, 8 и 13): непосредственно, с помощью деревьев отказов (ДО) и деревьев событий (ДС) и с помо­ щью моделей Маркова.

Первый путь связан с использованием ретроспективных («исто­ рических») данных, со статистической обработкой эмпирических (экс­ периментальных) данных и с применением метода экспертных оценок.

Подобные процедуры, во-первых, пригодны для определения интенсивностей (вероятностей) инициирующих, базовых событий (блок № 3). Во-вторых, они могут быть использованы для нахождения интенсивностей (вероятностей) инцидентов (блок № 4), которые не­ редко фигурируют в деревьях отказов в виде верхнего нежелательно­ го события (ВНС). И, наконец, их используют при непосредственном определении интенсивностей (вероятностей) самих аварий (блок № 5).

Второй путь состоит в использовании графических представле­ ний совокупности различных случайных событий, приводящих к ава­ риям. Это сочетания событий, предшествующих инциденту (ПРЕСАС), и сочетания событий от инцидента до аварии (ПОСТСАС). Пер­ вые графически изображаются с помощью деревьев отказов, вторые- с помощью деревьев событий.

Таким образом, второй путь базируется на формировании и ка­ чественном и количественном анализе сопряженных (по инцидентам) деревьев отказов и деревьев событий (блоки №№ 9-12). При количест­ венном анализе деревьев отказов используют следующие методы: ме­ тод характеристик надёжности; т. н. метод логических переключате­ лей, специально приспособленный для анализа ДО; метод минимальных аварийных сочетаний; метод функций алгебры

логики (ФАЛ), а также метод статистических испытаний Монте-Карло. Третий путь связан с использованием моделей состояния иссле­ дуемой системы (моделей марковских процессов), выражаемых диф­ ференциальными уравнениями Колмогорова-Чепмена. С помощью мо­ делей Маркова может быть определена вероятность аварийного со­

стояния рассматриваемых объектов.

Надо отметить, что из трех перечисленных подходов к опреде­ лению интенсивностей (вероятностей) аварий на ХТО наибольшее распространение получил второй подход, опирающийся на анализ со­ вмещенных ДО и ДС.

После того, как определены интенсивности (вероятности) ава­ рий на ХТО, необходимо выполнить их оценку, т.е. сравнить их с до­ пустимыми, приемлемыми значениями. Если результаты сравнения приемлемы, частотный анализ закончен, и следует приступать к опре­ делению аварийного риска.

В противном случае необходимо разработать рекомендации по снижению интенсивностей (вероятностей) наиболее опасных событий. Последние могут быть, например, вычленены из сочетаний аварийных событий с использованием специальной процедуры анализа значимо­ сти аварийных событий, отраженных в дереве отказов.

12.9.6. Прогноз, сравнительная оценка и управлени

аварийным риском

Определение величины аварийного риска, порождаемого ХТО, и разработка рекомендаций по его снижению играют исключительно важную роль во всей методологии анализа риска, связанного с авария­ ми. Эти процедуры логически завершают и увенчивают множество различных подходов, методов и приемов, входящих в арсенал методо­ логии анализа аварийного риска.

Можно условно разбить этот этап анализа риска на две части: прогноз и сравнительная оценка риска (ПОР) и управление аварийным риском (УАР).

Назначение ПОР: произвести прогноз величины совокупного ава­ рийного риска с учётом возможного ущерба от каждой отдельной аварии и её интенсивности и сравнить его с допустимым критическим значением.

Назначение УАР: разрабатывать в ходе проведения всех пред­ шествующих этапов анализа риска рекомендации по снижению воз­ можного ущерба и интенсивностей прогнозируемых аварий, чтобы достичь приемлемого критического значения совокупного аварийного риска при минимальных экономических затратах.

Заключительный этап анализа аварийного риска содержит рад последовательно выполняемых процедур, отраженных на блок-схеме (рис. 16). Прежде всего предполагается, что должен быть выбран тип или вид аварийного риска и соответствующая ему мера. Риск - много­ гранное понятие, и даже если ограничиться риском, порождаемым авариями на предприятии, можно различать риски по виду опасности, по характеру источников риска, по реципиентам риска, по масштабам зоны поражения и по единицам измерения. Соответственно видам рис­ ка существуют и меры риска. Наибольшее распространение получили аварийный риск для одного человека - локальный и индивидуальный риск, риск для группы людейгрупповой риск и индексы риска (см. блок№ 1).

Следующая процедуравыбор формы представления риска (блок № 2). Все; виды риска могут быть представлены с помощью чи­ сел (точечные оценки) и/или графически. Среди различных графиче­ ских форм представления наибольшее хождение имеют контуры и профили для локального и индивидуального риска. Для изображения группового риска используют F-N-кривые и l-N-гистограммы.

Возврат к ПАО

Рис. 16. Блок-схема вычисления, сравнительной оценки и управления аварийным риском

После того, как форма представления риска выбрана, составля­ ют модель прогноза (блок № 3) и производят необходимые вычисле­ ния (блок № 4).