1,2,28. Причины технологической опасности. Аварийные опасности. Методы анализа аварийных ситуаций: «Дерево событий» и «Дерево отказов».

Основными причинами роста количества техногенных аварий и катастроф являются:

1. Изношенность и старение значительной части основных фондов – сооружения, здания, коммуникации и т. д. Например, на предприятиях химического комплекса основные фонды со сроком эксплуатации 20-25 лет составляют 70-75%, а в ряде случаев срок службы достигает 30-35 лет. В 1-ую очередь устаревают трубопроводы, подверженные коррозии (электрохимическая, биокоррозия, почвенная, атмосферная); коммуникации больших и средних городов; стальные конструкции перекрытий – арочные, куполообразные конструкции.

2. Падение технологической и производственной дисциплины, нарушение техники безопасности, охраны труда. Новые экономические структуры (ассоциации, концерны, корпорации, бизнес-сообщества) мало занимаются вопросами обеспечения безопасности промышленного производства.

3. Распад техносферы СССР. В СССР техносфера формировалась как единое целое. Нарушение хозяйственных связей привело к ухудшению материального снабжения производства запчастями, комплектующими, срыву сроков профилактических и ремонтных работ, а следовательно к уменьшению противоаварийной устойчивости. Это приводит к аварийному прекращению выпуска дефицитной продукции и ведет к огромным материальным проблемам.

4. Отсутствие необходимой нормативной базы (в т. ч. в области ч/c). Отсутствуют экономические механизмы, позволяющие активно влиять на создание безопасных условий труда. Действующие правовые акты не позволяют в полной мере задействовать экономические рычаги и стимулы обеспечения безопасности.

5. Отсталость и несоответствие применяемых технологий современным требованиям. Например, ненадежные и негерметичные насосы являются причинами около 30% аварий на трубопроводном транспорте, газо- и нефтепроводах.

6. Ослабление органов гос надзора. В настоящее время это поставлено на уровень гос правительственной программы. Требуется дальнейшее совершенствование системы ГосНадзора, повышения статуса надзорных органов. В тоже время надзорные органы не должны мешать и подменять функции ведомственного контроля. Низкий уровень промышленной безопасности связан также с объективным ростом сложности производств, требующих высокой концентрации энергии, применение опасных для жизни человека и о. с. вещества; связан еще с отказами в работе узлов и оборудования, вследствие их конструкционных недостатков, плохого технического изготовления, нарушения правильного технического обслуживания; отклонения от нормальных условий эксплуатации из-за сбоев в эксплуатационных и контрольных процедурах; перебоя в электроснабжении; недостатков в программе инспекции и тестирования т. е. автоматизации; ошибки персонала – недостаточная квалификация, неправильное понимание инструкций, плохой подбор кадров, недостаточный инструктаж; отношение к работе.

7. Случайные и внешние помехи, связанные с транспортом или действующие поблизости предприятий – природные силы, акты терроризма.

Анализ риска возникновения аварии должен отвечать на след вопросы:

- что может произойти – идентификация опасности

- как часто это может случаться – анализ частоты

- какие могут быть последствия – анализ последствий.

Частота обратно пропорциональна вероятности. Чем меньше вероятность, тем последствия страшнее.

Методики оценки последствий аварийных ситуаций предполагают следующие подходы:

• Логические методы анализа – «дерево отказов» (ДО) и «дерево событий» (ДС)

• Экспертная оценка учета мнения специалистов в данной области – есть промышленная экспертиза объекта, здания; экспертная оценка процессов и аппаратов. В обычных условиях за это отвечает РосТехНадзор.

Применение подходов ДО и ДС для количественной оценки опасности объектов:

1. построение множества сценариев (например, рассматриваем сценарии – авария с разливом легковоспламеняющихся жидкостей; - с пожаром без взрыва; - с пожаром и взрывом без вторичных разрушений; - с пожаром и взрывом с вторичными разрушениями (выходит за пределы объекта)

2. оценка частот реализации сценариев – их вероятность

3. расчет полей поражающих факторов (Пф) – по сторонам света

4. оценка последствий Пф на человека и другие материальные объекты, оценка их вохдействия.

Множество причин возникновения аварийных ситуаций в общем можно разделить на 4 класса:

• отказы оборудования;

• отклонения от технологического регламента

• ошибка производственного персонала

• внешние факторы – стихийные бедствия, катастрофы и т. д.

Для каждого из приведенных классов существуют методы, позволяющие или построить сценарий развития аварии, или определить частоту ее возникновения.

Метод ДО – строится по событиям прошедшим. Главное достоинство метода в том. Что рассматривается систематическое, логически обоснованное построение множества отказов элементов системы, которое может приводить к аварии. ДО требует от исследователя полного понимания функционирования системы и характера возможных отказов ее элементов. Метод ДО разбивает аварию на составляющие компоненты, определяемые отказом оборудования. Данный метод является методом обратного осмысливания. Каждая комбинация является минимальным набором отказов оборудования, одновременная реализация которых приводит к аварии. ДО – это графическое представление логических связей между отказами оборудования и аварийными ситуациями.

Отказы, входящие в структуру «Дерева неполадок» подразделяются на 3 группы:

1. первичные отказы – конкретный аппарат, узел, деталь

2. вторичные – в реакторе или в системе в целом. Например, повышение t, Р приводит к выходу из строя насоса и т. д.

3. отказы управления – имеют место, когда нормально функционирующее оборудование не получает по каким-либо причинам управляющих сигналов. Только для очень простых неполадок предусматривается регламентом ликвидация напрямую. Для большинства случаев разрабатываются специальные компьютерные коды.

В методе ДО наиболее сложно учитывается влияние внешних факторов, прогнозирование природных явлений и количественная оценка влияния.

Метод ДС – ситуация не произошла, но может произойти (что будет если…..). В отличие от ДО, анализ ДС представляет собой осмысливаемый вперед процесс, т. е. процесс, при котором пользователь начинает с исходного события и рассматривает цепочки последовательных событий, приводящих к аварии. Численным результатом данного метода является математическое ожидание частоты, а не вероятность как в случае ДО. Несмотря на то, что данный метод не позволяет делать и строить сценарии – фазы инициирования аварии, тем не менее он может быть полезен при приблизительной оценки частот реализации инициирующих событий на различных объектах. Метод ДС хорошо приспособлен для анализа исходных событий, которые могут приводить к различным эффектам.

Основные процедуры анализа ДС:

1. определение перечня исходных событий

2. определение безопасных действий для каждого исходного события

3. построение ДС, что будет если…..

4. описание общей последовательности события. Главное – правильный выбор исходного события.

Сложность этого метода заключается в подборе специалиста, который процедурно знает каждый шаг данного производства как по процессам, так и по аппаратам. Чтобы описать всю последовательность событий и рассмотреть тезу и антитезу, специалист выбирает по каждому событию успех и неуспех. Анализ риска по методу ДС рассчитывает специалист на стадии обоснования проектирования или на стадии выбора площадки для строительства, методики, проектирования (специалист по защите, охране о. с. – эколог, инженер-эколог). Проект проходит техническую экспертизу в РосТехНадзоре или российский гос строительный надзор. Далее идет экологическая экспертиза. Специалист сам не проводит строительство ДС, но проверяет правильность выбора исходных событий и параметров, их полноту, методику расчета. Т.к. сейчас есть аттестованные программы, то введя исходные данные, проводят компьютерную проверку.

В силу объективных причин не всегда удается заложить в исходные данные полную информацию о частотах первичных отказов, взаимных влияний отказов элементов и т. д. Особенно сложно в том случае, когда прогнозируются последствия аварий и катастроф на уникальных объектах, где используются нестандартные технологии, оборудование, высокотоксичные вещества. Если отсутствует статистическая информация очень важно полагаться на интуицию.

В результате реализации опасности на промышленном объекте образуются поражающие факторы (Пф) для персонала, объекта, о. с. и населения. Поэтому, исходя из рассчитанного риска какой-либо аварии, рассчитывается СЗЗ или зона защитных мероприятий (33м).

Анализ последствий реальных аварий в промышленности позволяет определить наиболее характерные Пф:

1. воздушная ударная волна взрывов облаков топливно-воздушных смесей и конденсированных взрывчатых веществ.

2. тепловое излучение огневых шаров и горящих разлитий

3. токсические нагрузки

4. фрагменты, образующиеся при разрушении зданий, оборудования…

5. осколки остекления.

Последний этап оценки последствий – построение полей Пф. Для оценки возможных последствий аварии необходимо произвести прогноз и оценку последствий при условии, что вероятность их реализации = 100%. Для этого используются математические модели прогнозирования. Очень важно заложить в модель исходные параметры – сами процессы. Вещества и аппараты; распределение во времени; по токсичности (5 классов); месторасположение слабого узла (открытое, закрытое); сам процесс и аппараты – непрерывные, полунепрерывные, циклические (плохо поддаются автоматизации). Потом выходим на уровень поражения почв, гидросферы, влияние на флору и фаун