Акимов Лапин НТС уч пос

Ã Ë À  À 5

б) тип нагрузки и ее величина; в) важность в обеспечении безопасности;

г) специальные конструктивные критерии; д) органы управления системой и средства аварийной сигнализации; е) системы сброса давления; ж) коллекторные сборники;

з) системы противопожарной защиты.

5.6.6. Оценка возможности развития опасностей

На основе видов и характеристик опасностей, выявленных путем выполнения предварительного анализа, а также использования информации о промышленной установке из отчета по безопасности можно выполнить оценку развития опасности в технической системе. Для проведения такой оценки следует пользоваться информацией о методах, содержащихся в соответствующих разделах настоящего пособия.

В качестве дополнительной информации в оценку опасностей должны входить сведения об известных случаях отказов аналогичных систем и аварий, имеющих место как на данном предприятии, так и любом другом аналогичном производстве.

Рекомендуется, чтобы в отношении элементов системы безопасности использовался анализ опасностей и опасных производственных процессов, документация по которому может включаться в отчет по безопасности.

В тех случаях, когда оценка ведет к выявлению особо чувствительных свойств элементов системы безопасности (предохранительных приспособлений, контрольной аппаратуры или действий работающего персонала), необходимо учитывать надежность этих свойств. При этом выявляется достаточность мер, принятых для того, чтобы избежать аварии. В противном случае выявленные особо чувствительные элементы системы безопасности следует усовершенствовать и таким образом повысить их надежность.

5.6.7. Организация

Организационные мероприятия, использующиеся для обеспечения безопасной работы технической системы и в целом предприятия, являются важным фактором, учитываемым в общей оценке безопасности. К ним относится информация по следующим вопросам:

а) графики технического обслуживания и инспекций; б) руководства по обучению персонала;

в) распределение ответственности за безопасность технических систем и предприятия;

г) реализация процедур, обеспечивающих безопасность.

191

ÃË À Â À 5

5.6.8.Оценка последствий крупных производственных аварий

Оценка производственных опасностей считается законченной, если известны возможные последствия аварии. По этой причине последняя ступень оценки опасностей заключается в анализе последствий, которые могут иметь место в результате крупной аварии, как для всего предприятия, так и для работающих, населения, живущего в его окрестностях, и окружающей среды. Результаты этого анализа используются для разработки плана защитных мер, обеспечения работы противопожарных служб, аварийных и защитных систем.

Если части 5.6.1—5.6.7 отчета касаются технических и организационных мер безопасности, то эта его часть содержит:

а) описание аварии (например, разрушение стенок или трубопровода, выход из строя предохранительного клапана, пожар и т. д.);

б) оценка возможных утечек (выбросов) опасных веществ или энергии (в результате взрыва);

в) сведения о количестве выброшенного вещества (токсичного, воспламеняющегося, взрывоопасного);

г) расчет дисперсии вещества выброса (газа или испаряющейся жидкости);

д) оценка эффекта (токсичное воздействие, тепловыделения, взрывная волна);

ж) оценка эффектов выбросов или взрывов (размеры пораженных площадей, воздействия на здоровье людей, размер материального ущерба).

В помощь таким оценкам предлагаются уже разработанные модели, описанные в литературе, касающейся анализа риска, защиты и действиям в чрезвычайных ситуациях.

5.6.9. Планирование мер смягчения последствий аварий

Ни одна из промышленных установок, относящихся к аварийно-опас- ным производствам, не может быть абсолютно безопасной. Исключить полностью вероятность аварии невозможно, даже если была проведена тщательная оценка опасностей и были приняты соответствующие меры безопасности.

По этой причине неотъемлемой частью понятия безопасности должно стать планирование и обеспечение на практике мер смягчения последствий аварии.

Другие меры смягчения последствий аварии касаются прежде всего реагирования на выброс опасных веществ. Чтобы иметь возможность предпринимать контрмеры в аварийной ситуации, руководству предприятия может потребоваться:

а) подобрать и обучить пожарную и аварийно-спасательную команду; б) установить систему аварийной сигнализации с прямой связью с вы-

шеупомянутой командой или другими аварийными службами;

192

Ã Ë À  À 5

в) составить план действий в чрезвычайных (аварийных) обстоятельствах, который должен содержать:

—организационную систему действий в случае аварии;

—каналы связи и аварийной сигнализации;

—руководящие указания по борьбе с аварией;

—информацию об опасных веществах;

—примеры возможной последовательности обстоятельств аварии;

г) достигнуть соглашения с комитетом по чрезвычайным ситуациям для координации своих мер с их планом действий в чрезвычайных обстоятельствах;

д) уведомить власти о характере и степени опасности в случае аварии; е) обеспечить противоядие в случае выброса токсичных веществ

(несмотря на то, что это требование будет выполняться, скорее всего, местными медицинскими службами).

Все перечисленные меры должны быть применимы к выявленным в результате исследований опасностям и проводиться заранее проинструктированным и обученным работающим персоналом во взаимодействии с силами быстрого реагирования в чрезвычайных ситуациях и ответственными представителями местных властей.

План действий в чрезвычайных обстоятельствах может стать эффективным только при условии правильного инструктажа и проведения программы учебной тревоги, максимально приближенной к условиям реальной аварии.

5.6.10. Отчеты перед местными органами власти

Администрация опасных производств так или иначе обязана отчитываться о состоянии безопасности труда на своих предприятиях. Отчеты вклю- чают:

—информацию о промышленных установках, на которых могут произойти крупные аварии;

—описание технических мероприятий по безопасности;

—описание организационных мероприятий, направленных на обеспече- ние безопасной работы предприятия;

— описание серьезных отклонений от нормальных режимов работы

и действенности аварийно-спасательных мер;

—немедленное уведомление властей о происшедшем несчастном случае (аварии).

Отнесение производства к опасному зависит от типов и количества используемых, хранящихся или изготавливаемых опасных веществ. Уведомление властей о наличии на подведомственной им территории опасных химических веществ в количествах, превышающих безопасный уровень, необходимо для обеспечения дополнительного контроля за их безопасным хранением и использованием.

193

Ã Ë À  À 5

Описание действующих технических систем дает соответствующим органам возможность:

—проверять соответствие установки требованиям стандартов по безопасности при выдаче разрешений на работу конкретных предприятий;

—проводить специальные инспекции с целью выявления опасностей, присущих этим промышленным установкам;

—определить характер и масштаб использования веществ на данном предприятии;

—принимать верные решения в отношении размещения новых предприятий, транспортных коммуникаций и жилых районов;

—разрабатывать планы мероприятий в чрезвычайных обстоятельствах;

—определить тип, относительную вероятность и последствия крупных аварий, которые могут иметь место;

—показать, что администрация установила потенциал опасности крупной аварии и приняла необходимые меры предосторожности.

194

Ã Ë À  À 6

Инженерные методы исследования безопасности технических систем

6.1.Понятие и методология качественного

èколичественного анализов опасностей

èвыявления отказов систем

Безопасность — проблема многоплановая, которая должна быть разрешена известными способами до того, как отсутствие правильного решения приведет к профессиональному заболеванию, несчастному случаю или аварии.

Первый шаг к ликвидации опасностей состоит в их выявлении, т. е. идентификации. Инженер обязан уметь это делать. Он должен определить потенциальные источники опасности, которые могли и не вызвать аварий до сих пор; выявить опасности, которые маловероятны, но которые могут привести к серьезным последствиям; устранить из рассмотрения опасности, которые практически неосуществимы.

Оценивание каждой опасности включает изучение вероятности ее появления, а также серьезности травм персонала, повреждений систем, зданий и прочих компонентов производства, а также экологического ущерба, к которым может привести авария. Опасности должны быть сравнимы, это необходимо для их ранжирования. Для успешного анализа опасностей необходимо провести и изучение контрмер по отношению к каждой из опасностей, что добавляет еще одно направление при проведении анализа, так как в последующем принимаемые решения будут связаны с компромиссами среди альтернативных решений.

Чтобы способы обеспечения безопасности стали реальностью, необходимо использовать определенные процедуры или отдельные действия:

—идентификация опасностей, их анализ и оценка;

—логические процедуры формулирования предупредительных мероприятий (контрмер);

—выбор лучшей контрмеры для внедрения (принятие решения).

195

Ã Ë À  À 6

Проблема безопасности решается выбором метода, который дает более выгодное решение при несовершенных исходных данных.

Методы анализа основаны на качественном и количественном подходах к оценке опасностей.

Качественный анализ системы, как правило, предшествует количественному. Например, измерениям должна предшествовать стадия идентификации опасностей, выполняемая только на основе качественного анализа опасностей, который ведется просмотром изучаемой системы. Задача — выделить проблемы безопасности, нуждающиеся в более подробном рассмотрении. В любых отраслях промышленности можно выявить источники повышенной опасности или (и) ненадежные компоненты эксплуатируемой системы.

В технике и технологиях встречаются разнообразные опасности и если они характеризуются высокими температурами, большими скоростями

èдавлениями, то опасные точки обнаружить относительно просто. Чаще это достигается качественным анализом.

Кроме идентификации опасностей, качественная оценка существенна

èпри выборе альтернативных средств усовершенствования системы для ликвидации опасностей и достижения безопасности, а в проектируемых системах это выразится в форме разработки альтернатив для выполнения требований, предъявляемых к системе, необходимых инструкций и организационных мероприятий и прочих мер, определяемых принципами и методами обеспечения безопасности. Обилие возможностей при выборе контрмер безопасности также обусловливает применение качественного анализа.

Качественные оценки ведутся по более грубой шкале, чем количественные, поскольку человек не может учесть более четырех — пяти факторов одновременно в одной задаче.

Качественные методы анализа допускают использование полуколичественных оценок (больше, меньше), определенное ранжирование, например, по частоте встречающихся событий (никогда, редко, часто) или по сумме ущерба от аварий.

При качественном анализе используются специальные формы, техниче- ские стандарты и утвержденные нормы безопасности. Его результаты приводят к последующим задачам оптимизации, осуществляемым количественными методами.

Количественные методы анализа эффективны при сравнении сопоставимых опасностей системы в конкретном интервале времени. Недостаточ- ная эффективность в других случаях объясняется тем, что неизвестно будущее состояние системы. Однако это не исключает количественных методов для оценки и прогнозирования состояния системы.

Количественные методы эффективны по следующим причинам:

—оценки будущих характеристик системы могут выполняться по характеристикам компонентов системы. Оценки на этом уровне более точ- ны, а их погрешности меньше влияют на результат;

196

ÃË À Â À 6

—оценки могут выполняться различными лицами, так что для каждого вида оценок может быть привлечен наиболее квалифицированный специалист;

—оценки могут осуществляться методом последовательного приближения, причем при каждом пересчете можно изучать влияние изменения исходных данных.

Применение количественных методов анализа требует в первую очередь выбора группы критериев или отдельного критерия, определенного как мера для сравнения количественных показателей исследуемой операции в отношении затрачиваемых усилий и получаемых результатов.

Критерий должен отвечать следующим основным требованиям:

—иметь ясный физический смысл;

—быть определяющим и соответствовать основной цели функционирования системы, подсистемы или элемента;

—учитывать основные детерминированные и стохастические факторы, определяющие уровень безопасности системы;

—быть критичным к анализируемым параметрам и достаточно чувствительным к ним.

Классификация критериев включает:

À. Общие (интегральные) критерии, дающие наиболее полную оценку совершенствования системы (общее число возможных аварий и случаев травматизма, сумма затрат на создание системы безопасности).

Á. Условные (косвенные) критерии, отражающие одно из свойств системы путем отнесения его к некоторому показателю (стоимость получения единицы конечной продукции, вероятность безотказной работы определенного комплекса защитных мер, вероятность возникновения аварийной ситуации в определенном промежутке времени).

Â. Относительные (нормированные) критерии, характеризующие безопасность системы в отношении оснащенности и эффективности средств защиты (отношение времени воздействия опасного фактора к общему времени работы, сопоставление экономической эффективности внедрения различных средств защиты, изменение уровня безопасности по сравнению с внедрением).

Количественный анализ возможен на основе методов объективного измерения и прогнозирования последствий опасности.

При проведении количественного анализа необходимо оценивать полноту и достоверность исходных данных, адекватность и точность используемых схем, обоснованность принимаемых допущений и зависимость от них получаемых рекомендаций и выводов.

При выборе окончательных решений необходимо проводить оценку гарантий, обеспечиваемых количественным анализом, а также рассматривать возможное повышение этих гарантий, применяя технические критерии, нормы и правила, позволяющие в совокупности обеспечить требуемую высокую надежность и безаварийность техники.

197

Ã Ë À  À 6

По результатам количественного анализа могут быть проведены корректирование перечня возможных отказов и ранжирование причин отказов систем. В перечень вводятся критические виды отказов, которые имеют наибольшую вероятность появления, а также отказы, анализ которых затруднен.

Методы анализа, основанные на качественном и количественном подходах и применяемые на различных стадиях проектирования и эксплуатации технологического оборудования, существенно зависят от целей анализа. При этом элементы одних методов могут быть использованы для усиленной реализации других методов. Так, например, метод «дерева отказов» может быть использован на этапах проектирования и эксплуатации как для качественного, так и для количественного анализа безопасности системы.

Учитывая вышеизложенное, трудно дать строгую классификацию этих методов. Поэтому будем придерживаться следующей схемы. Вначале рассмотрим методы идентификации опасностей (предварительный анализ опасностей — ÏÀÎ), а затем детальный анализ.

6.2.Порядок определения причин отказов и нахождения аварийного события при анализе состояния системы

Причины каждого из возможных отказов определяют дополняющими друг друга методами анализа. Имеется два подхода при анализе причинных связей: прямой анализ è анализ с обратным порядком.

Анализ с прямым порядком начинается с определения перечня отказов и развивается в прямом направлении с определением последствий этих событий («снизу вверх»).

Анализ с обратным порядком начинается с определения опасного состояния системы, от которого в обратном направлении прослеживаются возможные причины возникновения этого состояния (развивается «сверху вниз»).

При построении дерева событий (ÄÑ), проведении анализа вида и последствий отказа (ÀÂÏÎ), анализа критичности (ÀÊ) используется прямой порядок. Обратный — для анализа с помощью деревьев отказов (ÄÎ). Для предварительного анализа опасностей (ÏÀÎ) используется как прямой подход, так и обратный. Такое комбинированное использование обоих подходов необходимо, чтобы полностью решить задачу анализа риска и надежности систем.

При выполнении анализа в прямом порядке принимается ряд определенных последовательностей событий и составляются соответствующие этим последствиям сценарии, оканчивающиеся опасными состояниями системы. При этом задается вопрос: к какому событию в процессе работы системы (ее элементов) приводит отказ элемента следующего уровня системы, например: «Что случится, если разорвется трубопровод системы охлаждения реактора?» При анализе с прямой последовательностью оказываются

198

Ã Ë À  À 6

полезными контрольные перечни возможных состояний элементов. Информация, которая должна быть собрана и обработана для рассмотрения ситуации (сценария), состоит из сведений по взаимосвязи элементов и топографии системы, а также включает данные по отказам элементов и другим детальным характеристикам системы. Эти сведения будут полезны и для построения дерева отказов.

Обратный подход, т. е. анализ с помощью дерева отказов, используется при определении причинных связей, ведущих к данному опасному состоянию системы. Само опасное состояние становится конечным событием дерева отказов. При этом задается вопрос: по каким причинам может произойти отказ системы, например: «Каким образом может отказать

электропитание насоса, подающего охлаждающую жидкость в систему охлаждения реактора?» Данное конкретное конечное событие является лишь одним из многих возможных опасных состояний системы, представляющих интерес для анализа; ÄÎ само по себе не выявляет возможных опасных событий в системе. Большие системы могут иметь много самых различных конечных событий и соответствующих им деревьев отказов.

Прямая логика часто называется индуктивной; логика, используемая при обратном порядке анализа систем, называется дедуктивной.

6.3. Предварительный анализ опасностей

Целью предварительного анализа опасностей (ÏÀÎ) является определение системы, части системы (оборудование, резервуары, продуктопроводы

èт. п.); или отдельного элемента, топографии и выявление в общих чертах потенциальных опасностей или отдельных опасных состояний (перегрузка, разгерметизация, утечка, потеря устойчивости или несущей способности

èт. д.), которые могут привести к опасным событиям, т. е. определение уча- стка системы, где требуется более подробный анализ.

Следуя энергоэнтропийной концепции опасностей, риск будет связан с бесконтрольным освобождением энергии или утечками токсических веществ. Поскольку одни части системы (предприятия, производства и т. д.) представляют бо=льшую опасность, чем другие, поэтому в самом начале анализа следует разбить предприятие (технологическую линию, технологиче- ский процесс и т. п.) на подсистемы, для того чтобы выполнить предварительный анализ опасностей в следующей логической последовательности:

Шаг 1. Определение потенциальных источников опасностей — системы, части системы или элементы, которые могут вызвать опасности (энергети- ческие установки, трубопроводы, химические реакторы, емкости, сосуды под давлением, новые технологии и др.).

Шаг 2. Выявление опасностей — возможные пожары, взрывы, утечки токсичных веществ и т. д., которые маловероятны и еще не приводили к авариям.

199

Ã Ë À  À 6

Шаг 3. Введение ограничения на анализ — исключение из списка опасностей, проявление которых неосуществимо, или части системы, в которых осуществление опасностей практически невозможно.

Процедура ÏÀÎ нередко включает в себя не только предварительное выявление элементов системы или событий, которые ведут к опасным ситуациям — задачи анализа расширяются с использованием количественных (формализованных) приемов сравнения, включением в рассмотрение последовательности событий, превращающих опасности в происшествия, а также корректирующих мероприятий (контрмер) для устранения опасности.

Таким образом, результатом ÏÀÎ будут: перечень опасностей, место или элемент системы и корректирующие воздействия. На этой основе в дальнейшем разворачивается детальный количественный анализ. Другими словами, выявляются приоритеты и виды опасностей, которые следует рассматривать более подробно.

Структура качественного исследования ïðè ÏÀÎ выглядит следующим образом.

1.Система, подсистема или элемент — аппаратура, механизм или функциональный элемент, технологические операции, подвергаемые анализу.

2.Ситуация — соответствующая фаза работы аппаратуры, механизма, элемента или вид технологической операции.

3.Опасный элемент — анализируемый элемент аппаратуры, механизма или технологическая операция, являющиеся по своей природе опасными.

4.Причина, вызывающая опасное состояние, — нежелаемое событие или ошибка, которые могут быть причиной того, что опасный элемент вызовет определенное опасное состояние.

5.Опасные условия — результат взаимодействия элементов в системе

èсистема в целом, при котором может быть создано опасное состояние.

6.Событие, вызывающее опасные условия, — нежелательные события или дефекты, которые могут вызвать опасное состояние, ведущее к определенному типу возможной аварии.

7.Потенциальная авария. Рассматривается любая возможная авария, которая возникает в результате определенного опасного состояния.

8.Последствия. Рассматриваются возможные последствия потенциальной аварии в случае ее возникновения.

9.Класс опасности. Выполняется качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного состояния в соответствии со следующими критериями:

Класс I — безопасный. Состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также непра-

вильной работой, которое не приводит к существенным нарушениям и не вызывает повреждения оборудования и несчастных случаев с людьми.

Класс II — граничный (предельно допустимый): состояние, связанное с ошибками персонала, недостатками конструкции, ее неправильным функ-

200