Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прогнозирование и оценка производственных рисков. Учебник
.pdf
С одной стороны методика не рассматривает «благоприятные» сценарии
развития аварии: утечка ликвидирована автоматикой или диспетчером; пожар
потушен автоматической системой пожаротушения ДКС; с другой стороны в
существующей методике не рассматриваются сценарии, связанные с взрывом
ГВС, а также сценарии с повреждением соседнего оборудования.
В результате проведенных исследований была построена схема развития
аварийной
ситуации на ДКС, основываясь на выделенных критериях, были
разработаны сценарии развития аварийной ситуации на ДКС. Таким образом,
каждый сценарий с одной стороны характеризуется уникальным возникновением и развитием, с другой стороны определенным масштабом последствий.
Таблица 21
Сценарии развития аварий на ДКС
Вероятность
№ Сценарий Краткая характеристика сценария
1 2 3 4
1 №1
2 №2-1
3 №2-2
4 №2-3
5 №3
6 №4-1
7 №4-2
8 №4-3
9 №5-1
10 №5-2
Истекающий газ не воспламенился, утечка не привела
к повреждению другого оборудования
Истекающий газ не воспламенился, утечка привела
к повреждению другого оборудования без выхода газа
Истекающий газ не воспламенился, утечка привела
к повреждению другого оборудования с выходом газа,
газ не воспламенился
Истекающий газ не воспламенился, утечка привела
к повреждению другого оборудования с выходом газа,
газ воспламенился
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар не привел к повреждению соседнего оборудования
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
ударной волной, повреждение другого оборудования
без утечки газа
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
ударной волной, произошло повреждение другого оборудования
с утечкой газа без возгорания
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
ударной волной, произошло повреждение другого оборудования
с утечкой газа с возгоранием
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
тепловым излучением, повреждение не привело к утечке
природного газа
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
тепловым излучением, повреждение привело к утечке
природного газа без возгорания
реализации
сценария, %
41,25%
28,88%
10,21%
2,17%
2,15%
0,60%
0,21%
0,05%
5,42%
0,41%
51
Окончание таблицы 21
1 2 3 4
Истекающий газ воспламенился, горение без взрыва,
11 №5-3
12 №6
13 №7-1
14 №7-2
15 №7-3
пожар привел к повреждению соседнего оборудования
тепловым излучением, повреждение привело к утечке
природного газа с возгоранием
Истекающий газ воспламенился, произошел взрыв,
взрыв не привел к повреждению соседнего оборудования
Истекающий газ воспламенился, произошел взрыв,
взрыв привел к повреждению соседнего оборудования,
повреждение не привело к утечке природного газа
Истекающий газ воспламенился, произошел взрыв,
взрыв привел к повреждению соседнего оборудования,
повреждение привело к утечке природного газа без возгорания
Истекающий газ воспламенился, произошел взрыв,
взрыв привел к повреждению соседнего оборудования,
повреждение привело к утечке природного газа с возгоранием
газа
Пример факторов и критериев балльной оценки
1,92%
0,67%
4,24%
1,5%
0,32%
Таблица 22
№ Фактор Баллы – 1-3 Баллы – 4-6 Баллы – 7-9
1 2 3 4 5
А. Состояние соединений
Качество
1
выполнения
соединений
Эффективность
2
3
1
2
ТОиР
соединения
Качество
выполнения
сварных
соединений
Стабильность
режима работы
оборудования
Вероятность
возникновения
отказов
КИП и А
При эксплуатации
не возникали
проблемы
с данным типом
соединения
Планово
производится
необходимый
контроль соединения
Нет случаев отказа
сварных соединений
Б. Состояние КИП и А, диспетчерского управления
В эксплуатирующей
организации
не было фактов
нарушения режима
эксплуатации
В эксплуатирующей
организации
не было фактов
отказа элементов
КИП и А
При эксплуатации
появлялись отдельные
факты отказов данного
типа соединений
Контроль соединений
производится
с нарушением
периодичности
Единичные случаи
отказа аналогичных
сварных соединений
в эксплуатирующей
организации
Однократные факты
нарушения режима
эксплуатации
Однократные факты
отказа элементов
КИП и А
Периодически
возникают отказы
данного типа
соединения
Контроль соединения
не проводится
Периодические отказы
аналогичных сварных
соединений
Периодические факты
нарушения режима
эксплуатации
Периодические отказы
элементов КИП и А
52
Окончание таблицы 22
1 2 3 4 5
В. Состояние оборудования, арматуры, технологических трубопроводов
Вероятность
установки
1
оборудования
с дефектом
Стабильность
5
1
1
работы
оборудования
Эффективность
ТОиР
оборудования
Агрессивность
внешней среды
(грунт)
Дефекты
аналогично
оборудования
не регистрировались,
либо были
исправлены
на установленном
оборудовании
Нет фактов
ошибочного
срабатывания
оборудования по
эксплуатирующей
организации
Г. Диагностика оборудования, регламентные работы
ТОиР производится
с плановой
периодичностью,
в полном объеме,
без задержек
р1>100
рН>7
отсутствует
Были обнаружены
дефекты
на аналогичном
оборудовании,
оборудование
произведено
до обнаружения
дефектов
Разовые факты
ошибочного
срабатывания
оборудования
в эксплуатирующей
организации
ТОиР производится
с нарушениями
плановой
периодичности, либо
не в полном объеме
Д. Коррозия
20<р1≤100
3<рН≤7
не значительно
Были обнаружены
дефекты
на аналогичном
оборудовании,
произведенном в один
и тот же год
Периодические факты
ошибочного
срабатывания
оборудования
ТОиР не производится,
либо производится
в незначительном объеме
5<р1≤20
рН≤3
значительная
По данной методике необходимо провести классификацию и ранжирование возможных аварийных сценариев на оборудовании, определить
логические связи между различными сценариями (таблица 23).
Таблица 23
Аварийные ситуации на ДКС
Вид аварийной
ситуации
1 2
Отказ оборудования
без выхода газа
Отказ оборудования
с выходом газа
Возгорание газа
на локальном
оборудовании
1.1. Отказ не привел к другим отказам
1.2. Отказ привел к отказу другого оборудования
2.1. Отказ привел к взрыву газовоздушной смеси (ГВС)
2.2. Отказ привел к возгоранию газа
2.3. Отказ не привел к возгоранию газа
3.1. Возгорание газа не привело к отказу другого оборудования
3.2. Возгорание гаи привело к отказу другого оборудования
3.4. Возгорание газа привело к пожару на другом оборудовании
3.5. Возгорание газа привело к взрыву ГВС на другом оборудовании
Логические связи между видами аварийных ситуаций
53
Окончание таблицы 23
а
а
к
к
к
1 2
4.1. Взрыв ГВС не привел к отказу оборудования
4.2. Взрыв ГВС привел к отказу оборудования с выходом газ
без возгорания;
4.3. Взрыв ГВС привел к отказу оборудования с выходом газ
с возгоранием;
Взрыв ГВС
4.4. Взрыв ГВС привел к отказу оборудования и соседних установо
без выхода газа
4.5. Взрыв ГВС привел к отказу оборудования и соседних установо
с выходом газа без пожара
4.6. Взрыв ГВС привел к отказу оборудования и соседних установо
с выходом газа и пожару
4.7. Врыв ГВС привел к взрыву на соседнем оборудовании
Для определения масштаба последствий каждого из сценариев,
проводится их ранжирование по различным критериям. В качестве таких
критериев в данном случае были приняты следующие:
последствия для элементов технологического оборудования;
последствия для персонала;
технологические последствия для работы ДКС в целом;
материальные последствия для ДКС;
последствия для эксплуатирующей
организации;
последствия для окружающей среды. Каждый из сценариев
был охарактеризован указанными критериями и ранжирован по 5 рангам
по масштабу последствий.
Балльная оценка группы факторов проходит в диапазоне [1;9], где 9
баллов соответствует наиболее худшему состоянию определенного фактора
технологического элемента, а 1 балл – наилучшему состоянию.
Для обработки данных балльной оценки проводится анализ балльных
оценок, выставленных
экспертами в опросных листах. После проведения
оценки опросные листы собираются, и балльные оценки для каждого из
факторов анализируются по следующим критериям:
1) Вариационный размах:
где
=
– максимальный балл, выставленный экспертами фактору;
– минимальный балл, выставленный экспертом фактору.
-
(11)
2) Среднее линейное отклонение:
= 1 ∑ |
- ¯|
=1 (12)
где
– экспертный балл, выставленный i-ым экспертом;
¯ – среднее значение экспертного балла для данного фактора.
54
3) Дисперсия:
2
= 1 ∑ ( − ¯)
2
=1 (13)
Вариационный размах позволяет оценить разницу между минимальной
и максимальной оценкой эксперта. В случае, если вариационный размах
превышает 2 балла по какому-либо фактору, следует провести повторный опрос
экспертов с целью выявления разногласия в оценке указанного фактора.
Среднее отклонение оценок позволяет определить разброс мнений
экспертов по
фактору. Высокое значение (больше 1,5) этого критерия указывает
на наличие большого разброса во мнениях экспертов, в том числе наличие двух
значительно различаемых мнений (или групп мнений) экспертов. В случае, если
среднее отклонение превышает 1,5 по какому-либо фактору, следует провести
подробное исследование выставленных экспертами баллов, для определения
причины отклонения. В случае, если дисперсия
превышает 1 балл, следует
провести подробный анализ фактора, для устранения расхождения мнений
экспертов. При выполнении всех трех критериев будем считать, что балльное
экспертное мнение согласованно.
Для анализа значимости каждого из факторов в их совокупности
проводится оценка «весовых коэффициентов» данных факторов. Каждому
из факторов в группе эксперт присваивает численное значение весового
коэффициента
в диапазоне [0;1] так, чтобы сумма всех весовых коэффициентов
для группы факторов была равной 1.
Для анализа согласованности мнений экспертов при определении
«весовых коэффициентов» для групп факторов проводится анализ достоверности по критерию конкордации Кенделла. Коэффициент конкордации
Кендалла (множественный коэффициент корреляции) может применяться
в выборках, которые могут содержать равные ранги (в случаях,
когда эксперт
может присуждать двум или более факторам в группе равные весовые
коэффициент). Рассчитанный коэффициент конкордации Кендалла может
принимать значение в диапазоне [0;1]. При этом при значении равном
0 – мнение экспертов абсолютно не согласовано, при значении равном
1 – мнение экспертов абсолютно согласованно. Практика экспертного
анализа позволяет считать достаточно согласованным мнение экспертов
при коэффициенте
Кендалла превышающим либо равным 0,6.
Указанный критерий конкордации оптимален для применения в выборках, которые могут содержать равные ранги (в случаях, когда эксперт может
присуждать двум или более факторам в группе равные весовые коэффициенты).
При числе экспертов более 7 для оценки значимости коэффициента
Кендалла рекомендуется использовать критерий согласия Пирсона (критерий
2
согласия χ
).
55
Если условие выполняется, то гипотеза об отсутствии связи отвергается
с уровнем значимости а (вероятность ошибки при отказе от гипотезы принадлежности). Уровень значимости, а в расчетах применяется не менее, чем 0,01.
Таким образом, «весовые коэффициенты» будут считаться согласованными
группой экспертов, при прохождении двух вышеуказанных критериев.
Для определения совместного мнения экспертов проводится
усреднение мнений экспертов с определением среднего значения. Для каждого
из n факторов рассчитывается среднее значение экспертного балла i-го
фактора по n числу экспертов.
Таким образом, по результатам бально-факторного анализа с учетом
«весових коэффициентов» каждого из факторов можно провести интегральную оценку элементов оборудования ДКС, каждый из которых имеет п
факторов, влияющих на его техническое состояние. Интегральная экспертная
оценка j-го элемента оборудования ДКС представляет собой сумму произведений среднего экспертного значения по каждому фактору на весовой
коэффициент данного фактора.
Для оценки интенсивности отказа оборудования с учетом балльнофакторного анализ используется корректирующий коэффициент, который
показывает насколько реальное техническое состояние (по результатам
балльно
-факторного анализа) отличается от состояния по консервативной
гипотезе, которой соответствует наибольшая интенсивность отказа (интенсивность отказа оборудования в наихудших условиях). Если интенсивность
отказа оборудования принята по консервативной гипотезе, то такому состоянию
оборудования соответствует значение фактора наихудшее состояние элементов
оборудования (9 баллов в рамках проводимого балльно-факторного анализа).
Таким образом, корректирующий коэффициент j-
го элемента рассчитывается
по формуле:
a
= Yj / 9 (14)
j
Таким образом, множество возможных значений корректирующего
коэффициента лежит в диапазоне [1/9;1], где 1 соответствует наихудшему
состоянию элемента оборудования КС, а 1/9 – наилучшему.
Для определения интенсивности отказа j-го элемента с учетом его
корректирующего коэффициента применяется следующая формула:
ср
(15)
j
где λ
λ
– интенсивность отказа для j-го элемента с учетом результатов
= aj · λ
j
балльно-факторного анализа.
Вероятность отказа j-го элемента:
P
= 1 - e
tj
-λjt
(16)
56
Вероятность безотказной работы j-го элемента:
Q
= 1 - Ptj (17)
tj
На основе рассчитанных значений вероятности отказа k-го оборудования,
а также вероятностей реализации различных сценариев проводится расчет
вероятностей реализации различных сценариев на k-ом оборудовании.
К факторам реализации конкретного сценария в рамках применяемой
модели относят следующие вероятности:
3
Р
– вероятность немедленного загорания;
03
Р
– вероятность отложенного загорания;
В
Р
– вероятность взрыва;
ф
Р
– вероятность повреждения оборудования факторами аварий.
На основании данной методики был проведен балльно-факторный
анализ состояния оборудования КС, результаты оценки балльных факторов
приведены в таблице 24, результаты оценки «весовых коэффициентов»
факторов приведены в таблице 25, результаты оценки для оборудования –
в таблице 26.
Таблица 24
Результаты анализа балльных оценок
Вариационный размах
№ Оборудование
min max не более
1 Пылеуловитель 1 2 2 0,63 1 0,56 1
2 ЦБН 1 2 2 0,62 1 0,54 1
3 АВО 1 2 2 0,62 1 0,56 1
4 ГГУ ГПА 1 2 2 0,61 1 0,53 1
5 УПТИ и ПГ 1 2 2 0,65 1 0,59 1
Система импульсного
6
7
Технологические
газа
трубопроводы
1 2 2
1 2 2
Среднее линейное
отклонение
не
более
0,59 1 0,49 1
0,59 1 0,51 1
Средняя
дисперсия
не
более
Для определения вероятности отказа технологического оборудования
следует привести значения вероятности отказа отдельных элементов оборудования к вероятности отказа всего оборудования в целом.
57
Таблица 25
Пример результатов оценки коэффициента Кендалла по весовым параметрам
Группа
факторов
№
Пылеуловитель ЦБН АВО
Коэф
Конк.
2
χ
χ
2кр
Коэф
Конк.
2
χ
χ
2кр
Коэф
Конк.
2
χ
χ
2кр
1 0,80 23,90 12,84 0,67 26,98 14,86 0,68 27,24 14,86
2 0,86 34,40 14,86 0,88 17,57 10,60 0,9 27,13 12,84
3 0,76 22,69 12,84 0,70 7,00 7,88 0,88 17,68 10,60
4 0,98 19,54 10,60 0,93 18,59 10,60 0,84 16,7 10,60
5 0,80 15,94 10,60 0,80 23,90 12.84 0,8 8 7,88
6 0,99 10,00 7,88 0,96 19,16 10,60 0,88 17,57 10,60
7 0,98 19,54 10,60 0,68 13,52 10,60 – – –
8 0,99 10,00 7,88 0,86 17,20 10,60 0,76 22,82 12,84
9 0,840 25,24 12,84 0,90 9,000 7,88 0,64 32,13 16,75
10 0,83 16,63 10,60 0,86 25,93 12,84 0,89 17,89 10,60
11 0,84 16,89 10,60 0,71 35,57 16,75 0,96 19,16 10,60
12 – – – 0,96 19,16 10,60
13 0,89 26,73 12,84 0,85 16,92 10,60
14 0,86 17,20 10,60
15 0,98 19,54 10,60
16 0,88 43,85 16,75
Итоговые значения вероятностей отказа оборудования КС представлены
в таблице 26.
Отклонение оценки вероятности отказа оборудования ДКС по предлагаемой методике лежит в диапазоне от 10,9% до 46,0%, среднее значение –
31,0%, по существующей методике «Методические указания по проведению
анализа риска для опасных производственных объектов газотранспортных
предприятий ОАО «Газпром» в диапазоне от 22,3% до 86,1%, среднее
значение – 62,1%.
Таблица 26
Итоговые балльные оценки оборудования ДКС
Балльные оценки в диапазоне
№ Оборудование
1-3 3-4 4-5 5-6
1 Пылеуловитель 4 10 1
2 ЦБН 2 10
3 АВО 4 6
4 ГГУ ГПА
5 УПТИ и ПГ
–
–
6
6 3
6 СИГ 1 9
7 ТТП 3 12
–
–
–
–
–
58
Вероятности отказа оборудования КС
Вероятность отказа
по «Методические указания
№ Оборудование
1 Пылеуловитель 3,2.10-2эл/год 2,5.10-5эл/год
2 ЦБН 1,6.10-2эл/год 1,0.10-4эл/год
3 АВО 3,6.10-2эл/год 2,5.10-5эл/год
Вероятность отказа
оборудования по расчету
по проведению анализа риска
для опасных производственных
объектов газотранспортных
предприятий ОАО «Газпром»
Таблица 27
4 ГТУ ГПА 1,5.10-2 л/год 1.10-4эл/гол
5 УПТИ и ПГ 1,5.10-2эл/год 2,5.10-5эл/год
Система импульсного
6
7 ТТ 3,1.10-2эл/год 10-7м/год
газа
3,0.10-2эл/год —
Вероятность отказа, рассчитанная по существующей методике, отличается от вероятности отказа, рассчитанной по данным аварийности, при этом
существующая методика оценивает вероятность аварии значительно ниже,
чем реальная аварийность. В то же время, предлагаемая методика оценивает
аварийность несколько выше, чем реальная аварийность, что позволяет
оценивать данные предлагаемой методики как оценка наихудшего случая.
Сравнение
результатов расчета вероятностей реализации аварийных
сценариев по методике, описанной в главе 1и 2 и данной методикой показывает,
что разработанная методика оценивает более широкий спектр аварийных
сценариев, а значения по существующей методике для различного оборудования часто совпадают, при совпадении значений интенсивности отказа
этого оборудования.
59
4. ОЦЕНКА НАНЕСЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОГО УЩЕРБА
ПРИ АВАРИЯХ
Возможный полный ущерб при авариях на технологической площадке
будет определяться прямыми потерями, затратами на локализацию (ликвидацию последствий) аварии, социально-экономическими потерями вследствие гибели и травматизма людей, косвенным ущербом, экологическим
ущербом и потерями от выбытия трудовых ресурсов в результате гибели
людей или
потерями ими трудоспособности.
Прямой ущерб при авариях на газосборной сети будет определяться:
потерями предприятия в результате уничтожения основных
фондов (трубопроводов, арматуры);
потерями продукции (газа).
Затраты на локализацию (ликвидацию последствий) аварий определяются:
расходами, связанными с локализацией (ликвидацией последствий) аварии;
расходами на расследование причин аварии.
Социально-экономические
потери определяются как сумма затрат на
компенсации и мероприятия вследствие гибели или травмирования людей.
Косвенный ущерб будет определяться:
потерями ожидаемой прибыли из-за временного, связанного с
аварией, прекращения деятельности;
зарплатой и условно-постоянными расходами предприятия за
время простоя;
убытками, вызванными уплатой различных неустоек, штрафов,
пени;
убытками
третьих лиц из-за недополученной ими прибыли.
Экологический ущерб определяется как сумма ущербов от различных
видов вредного воздействия на объекты окружающей среды:
токсическим воздействием (загрязнением атмосферы выбросами
природного газа и продуктами его сгорания);
механическим воздействием (уничтожением растительного
покрова, нарушением целостности верхнего слоя почвы, изменением естественного рельефа и природного
ландшафта), связанным с высвобождением
значительного запаса потенциальной энергии при разрушении газопровода;
термическим воздействием (уничтожением лесной подстилки),
связанным с воспламенением газа.
4.1. Расчет материального ущерба на примере аварии на ДКС
При расчете ущерба от возможных аварий на промысловых трубопроводах приняты следующие допущения:
1. Объем прямых потерь от утраченных основных фондов опреде-
ляется стоимостью замещения поврежденного участка трубы и стоимости
работ по демонтажу и монтажу. В соответствии со статистическими данными
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]