Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современного состояния методов анализа риска 11
1.1 Понятие «риск» и количественная оценка опасности. Классификационные признаки риска 11
1.2 Предмет анализа риска 12
1.2.1 Потенциальный риск (контуры риска) 15
1.2.2 Индивидуальный риск работника от аварий 16
1.2.3 Коллективный риск персонала от аварий 18
1.2.4 Социальный риск от аварий (F/N диаграмма) 18
1.2.5 Потери имущества 19
1.2.6 Наихудшие возможные потери 21
1.3 Современные методы оценки опасности объектов нефтегазодобычи 21
1.4 Методы анализа техногенных рисков 27
1.5 Общая характеристика моделей физических явлений при авариях с пожарами и взрывами 30
1.5.1 Действующие российские нормативно-методические документы 30
1.5.2 Зарубежные нормативно-методические документы 38
1.6 Выводы 41
2 Особенности оценки риска на этапе ТЭОС 44
2.1 Исходные данные для целей анализа риска 44
2.2 Цели оценки риска на этапе ТЭОС 47
2.3 Исходные данные на этапе ТЭОС 50
2.3.1 Неопределенность технических решений 57
2.3.2 Неопределенность распределения персонала по территории 58
2.3.3 Методические неопределенности 58
2.4 Выводы 59
3 Методика анализа риска 61
3.1 Процессы анализа риска 62
3.2 Процесс I: Формирование базы данных по исследуемому объекту 63
3.2.1 Географические особенности объекта 65
3.2.2 Данные о технологическом процессе 65
3.2.3 Перечень технологического оборудования 66
3.2.4 Месторасположение технологического оборудования.. 66
3.2.5 Картограмма распределения персонала по объекту 66
3.2.6 Меры направленные на снижение риска 70
3.3 Процесс И: Подготовка списка инициирующих событий 72
3.4 Процесс III: Настройка модели аварий (уточнение частот инициирования аварийной ситуации) 91
3.5 Процесс IV: Расчет числовых характеристик явлений аварии 93
3.6 Процесс V: Обработка сценарного файла 97
3.7 Процесс VI: Анализ полученных результатов, включая выявление главных компонентов риска и выделение перспективных предупредительных мероприятий 100
4 Практическая реализация методики 102
4.1 Исходные данные 102
4.2 Результаты оценки риска 108
4.2.1 Контуры риска 108
4.2.2 Индивидуальный риск для работников 109
4.2.3 Коллективный риск для работников 110
4.3 Анализ результатов расчета и рекомендации 111
Заключение 113
Литературные источники 114
Приложение А: Акты о внедрении 128
- Современные методы оценки опасности объектов нефтегазодобычи
- Действующие российские нормативно-методические документы
- Картограмма распределения персонала по объекту
- Анализ результатов расчета и рекомендации
Введение к работе
Научно-технический прогресс неизбежно сопровождается увеличением интенсивности добычи углеводородов, возрастанием мощности установок переработки, усложнением технологических процессов. Поэтому, в случае возможных аварий на современном производстве, возрастает тяжесть экологических, экономических и социальных последствий, что выдвигает промышленную безопасность в число основных характеристик объектов энергетического комплекса. В современном мире технические и инженерные решения, не обеспечивающие промышленную, социальную и экологическую безопасность не будут иметь право на применение. Внимание государства к проблемам безопасности подчеркивается принятием Федерального закона "О техническом регулировании" №184-ФЗ [2], в котором предусматривается введение общих и специальных технических регламентов в целях, в том числе, защиты жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, а также для охраны окружающей среды. С целью преодоления негативных тенденций с аварийностью в промышленности принят закон "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" №116-ФЗ [28], в котором устанавливается необходимость подготовки специального документа - "Декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта". В Декларации промышленной безопасности одним из наиболее значимых и важных является раздел, связанный с идентификацией опасностей и анализом риска, т.е. с обоснованием ожидаемой частоты возникновения и специфики развития различного рода аварий, а также с определением количественных показателей возможного ущерба, вызванного авариями. Эффективность подобных мер государственного регулирования в области промышленной безопасности была доказана существенным снижением (до 10 раз) числа чрезвычайных ситуаций в развитых странах за последние 10-15 лет.
Результаты количественной оценки риска (КОР) широко используются также при экспертизе промышленной безопасности, обосновании технических решений по обеспечению безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности по критериям «стоимость - безопасность - выгода», оценке воз-
действия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду и при других процедурах, связанных с анализом безопасности.
Предполагается, что новые идеи, основанные на целеориентированном подходе с обязательным использованием количественной оценки риска [137-143] (взамен т.н. "предписывающего" подхода, основанного лишь на строгом выполнении норм, правил и инструкций, изложенных в многочисленных документах различного уровня, а также предписаний контрольных и надзорных органов) найдут отражение во вновь разрабатываемых технических регламентах, устанавливающих, с учетом степени риска причинения вреда, минимально необходимые требования, обеспечивающие промышленную безопасность и другие виды безопасности (биологическую, механическую, пожарную и др.).
Таким образом, как действующее, так и вновь разрабатываемое перспективное законодательство РФ в области промышленной безопасности предполагает широкое, в составе необходимой проектной документации (по крайней мере, как минимум, в составе Декларации промышленной безопасности), использование количественной оценки риска на всех этапах жизненного цикла любого опасного производственного объекта [1,153-158]. Таких этапов выделяется шесть:
ходатайство (декларация) о намерениях;
обоснование инвестиций;
технико-экономическое обоснование строительства (ТЭОС);
детальное проектирование и строительство;
эксплуатация,
консервации или ликвидация.
В разработку методических основ оценки потенциальной опасности производственных объектов, применения результатов анализа риска промышленных объектов для решения практических задач, внесли большой вклад известные отечественные ученые В.А. Легасов, И.И. Кузьмин, А.Н. Елохин, Н.И. Бур-даков, Б.Е. Прусенко, А.Н. Черноплеков и другие. Однако, ввиду ряда специфических особенностей этапа ТЭОС, ряд теоретических положений требует дополнительного развития.
Поскольку принципиальные технологические решения принимаются на этапе ТЭОС, то именно на этом этапе закладываются основы безопасной и эффективной эксплуатации будущего предприятия. Вместе с тем, с точки зрения КОР, все эти этапы характеризуются фундаментальным отличием - полнотой доступных исходных данных для КОР, что вынуждает производить оценку риска в условиях неопределенности.
Отмеченные обстоятельства делают актуальной задачу создания научно обоснованных объективных методов количественной оценки риска на этапе ТЭОС опасного производственного объекта в условиях повышенной неопределенности исходных данных. Особую актуальность указанная проблема приобретает для объектов нефтегазового отрасли, эксплуатация которых осуществляется с повышенным риском промышленных аварий, связанным с процессами добычи, транспортировки, хранения, переработки и реализации углеводородов. В связи с усложнением производства возрастают требования к точности оценки опасностей и прогноза возможности возникновения аварий и их последствий уже на этапе ТЭОС. Недооценка или существенная переоценка возможных опасностей может привести либо к аварии, или, наоборот, к экономической неэффективности производства из-за необходимости проведения избыточных дорогостоящих мер безопасности.
Настоящая работа является развитием исследований по методическому обеспечению анализа риска от промышленных аварий в условиях высокой неопределенности исходных данных, характерной для этапа ТЭОС. Разработанная с участием автора технология количественной оценки риска позволила установить единые методологические подходы к проведению анализа риска аварий на ОПО для всех этапов жизненного цикла объекта, начиная с ТЭОС, сохранив возможность прослеживания «наследования» результатов анализа риска на последующих этапах жизненного цикла объекта с большей определенностью (проработанностью проектов) данных.
Цель работы состоит в снижении риска гибели и травматизма персонала на основе выбора наиболее безопасного варианта проекта на этапе ТЭОС.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
разработка методологии анализа риска на этапе ТЭОС, включая:
0 исследование существующего опыта проведения анализа риска от промышленных аварий;
выявление основных особенностей анализа риска на этапе ТЭОС;
анализ основных неопределенностей исходных данных, существенно влияющих на результаты количественной оценки риска от аварий на опасных производственных объектах;
определение оптимальных путей преодоления каждого вида неопределенности данных для КОР;
создание методики оценки риска от аварий для опасных производственных объектов на этапе ТЭОС;
практическая апробация методических подходов и проведение анализа
риска при разработке проектной документации и деклараций промышлен
ной безопасности опасных производственных объектов нефтегазовой от
расли на этапе ТЭОС.
Научные положения, выдвигаемые на защиту:
Методология количественной оценки риска аварий, разработанная с учетом специфики этапа ТЭОС жизненного цикла опасных производственных объектов нефтегазового комплекса.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработаны основные принципы количественной оценки риска на этапе
ТЭОС т.е. в условиях неопределенности исходных данных:
неопределенности технологических решений, неопределенности размещения персонала,
неопределенности выбора набора физико-химических и математических моделей, применяемых при количественной оценке риска.
Личный вклад автора заключается в:
постановке задач, выборе методов и направлений исследования;
разработке методики анализа риска объекта на этапе ТЭОС;
Практическое значение результатов исследований:
При участии автора разработаны и внедрены Специальные технические условия проекта Сахалин-П «Анализ риска опасных производственных объектов проекта «Сахалин-И»1.
С использованием разработанной методики и программного комплекса количественной оценки риска от аварий на ОПО получены результаты оценки риска аварий2 для:
Завода сжиженных природных газов (Сахалин-П);
Терминала отгрузки нефти (Сахалин-И);
0 Объединенного берегового технологического комплекса (Сахалин-И);
Насосно-компрессорной станции №2 (Сахалин-Н);
Морских стационарных платформ ПА-Б, Лун-А (Сахалин-Н);
о Трубопроводной транспортной системы (Сахалин-И);
Берегового комплекса подготовки нефти (проект ранней добычи нефти, Сахалин-1);
о Площадки буровых скважин Чайво (проект ранней добычи нефти, Сахалин-1).
Временного комплекса подготовки (проект ранней добычи нефти, Сахалин-1);
Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы современные методы исследования, методы сбора и обработки данных -анализ и синтез, выявление закономерностей, описание, обобщение; принципы и правила создания алгоритмов и программных кодов. Для решения отдельных вопросов применялись методы математической статистики, теории вероятностей, системного анализа, оценки риска, обратной связи и моделирования и построения баз данных.
Моделирование и расчеты, связанные с проведением анализа риска, проведены с использованием методов и средств вычислительной техники.
Акт о внедрении приведен в приложении А (стр. 129) Акт о внедрении приведен в приложении А (стр. 130)
Апробация работы. Материалы работ докладывались на 5 конференциях, симпозиумах, семинарах:
«Применение количественной оценки риска при анализе аварии на Texaco Refinery 24 июля 1994 года». Пятая Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности. "Новые технологии в газовой промышленности"
«Методика оценки риска на этапе Технико-Экономического обоснования строительства объектов нефтегазовой отрасли». 5-я научно-техническая конференция (23-24 января 2003г.) Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России.
«Применение количественной оценки риска при анализе аварии на заводе Associated Octel Company 1-2 февраля 1994 года». Пятая Всероссийская конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности "Новые технологии в газовой промышленности"
Качевский Г.В., Ляпин А.А., Монахов Р.Е. - "Особенности оценки риска и подготовки Деклараций безопасности на объектах газового хозяйства (на примере завода сжижения природного газа)". VIII Международные научные чтения «Белые ночи-2004», 2-4 июня 2004 года.
«Риск-ориентированные принципы разработки системы ликвидации раз
ливов нефти». Семинар "Об опыте декларирования промышленной безо
пасности и страхования ответственности. Развитие методов оценки риска
аварий на опасных производственных объектах." 14-15 октября 2003 года.
Публикации. Общее количество научных публикаций - 8. Основные положения диссертации опубликованы в 3 печатных работах. Кроме того, результаты работы нашли отражение в действующем нормативном документе касающемся вопросов анализа риска и декларирования промышленной безопасности.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка источников из 158 единиц, 2 приложений. Содержит 127 стр., 32 таблицы, 7 рисунков.
Современные методы оценки опасности объектов нефтегазодобычи
Рациональная регламентация требований по обеспечению пожаровзрыво-безопасности объектов нефтегазодобычи - весьма актуальная, но достаточно сложная проблема. Безопасность объекта обеспечивается, как правило, выполнением комплекса требований к технологическим процессам, оборудованию, строительной части и порядку эксплуатации. На сегодняшний день в России реализуются два основных подхода при оценке риска пожаровзрывоопасносных объектов - детерминированный и вероятностный.
При детерминированном подходе к оценке опасности промышленных объектов вероятность образования горючей среды и появления источника зажигания условно принимается равной единице. При этом в качестве расчетного выбирается наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы технологического оборудования (аппарата), при котором в пожаре (взрыве) участвует наибольшее количество веществ и материалов, наиболее опасных в отношении последствий пожара (взрыва), т. е. так называемый принцип «максимальной проектной аварии».
К достоинствам детерминированного подхода можно отнести относительную простоту его использования, высокую степень завершенности и однозначности решения задач оценки пожаровзрывоопасности объектов. Недостатками этого подхода являются: жесткость в определении расчетного варианта аварии, даже если вероятность максимальной проектной аварии исчезающе мала. При этом применение защитных мероприятий, в том числе и капитального характера, может быть избыточным и экономически нецелесообразным; использование этого подхода в категорировании не стимулирует предприятие заботиться о повышении безопасности путем применения более надежного оборудования. Результаты оценки, проведенной с применением детерминированного подхода, дают определенный запас надежности, однако величина этого запаса может приводить к нерациональным материальным затратам на обеспечение пожаровзрывобезопасности объекта. Вероятностный подход по своей сути более совершенен, так как основан на более рациональном сопоставлении величин опасных факторов пожара (взрыва), уровня обеспечения безопасности людей, ожидаемого материального ущерба и затрат на обеспечение пожаровзрывобезопасности. Результаты оценки, проведенной с применением вероятностного подхода, характеризуются величинами риска. При исследовании риска обычно выделяют обычно три аспекта проблемы [1,5-8]: анализ риска; оценка риска; управление риском. Под анализом риска понимается выявление нежелательных событий, влекущих за собой реализацию опасности (например, пожара), анализ механизмов возникновения подобных событий, выявление и характеристика возможных негативных последствий реализации опасности. Оценка риска предусматривает процедуру количественного определения риска. Управление риском - это совокупность мероприятий, направленных на предупреждение, устранение причин аварий (пожаров) или снижение их последствий, т. е. практическая деятельность, направленная на снижение риска. Сюда же включается нормативно-правовая деятельность и государственное регулирование пожарной безопасности. Все известные методы, используемые для оценки и анализа риска, могут быть сгруппированы в три общих группы [7]. Первая группа включает методы, основанные на индексации опасности возникновения аварии (пожара) и ожидаемого ущерба от нее. В большинстве случаев эти методы базируются на обобщении опыта специалистов, занимающихся проблемами обеспечения пожаровзрывобезопасности, и поэтому относятся к эмпирическим методам. Достоинства и недостатки подобных методов подробно рассмотрены в работе [8]. Необходимо отметить, что возможности использования индексных методов для решения практических задач весьма ограничены из-за абстрактности показателей (индексы, баллы), не имеющих физической интерпретации. Вторая группа включает методы, которые предполагают использование статистических данных об авариях, причинах их возникновения и ущербе. При наличии объективных статистических данных указанные методы позволяют получать достоверные результаты. Такие методы наиболее приемлемы для оценки риска на объектах с большим опытом практической деятельности, где имеется необходимая информация. В настоящее время наибольшее распространение получила третья группа методов - расчетно-аналитические. В научной литературе описаны два различных подхода к оценке риска с помощью расчетно-аналитических методов [9,47]: классический, основанный на рассмотрении деревьев событий, приводящих к реализации того или иного опасного фактора; основанный на имитационном моделировании аварий с расчетом их поражающих факторов (разновидность известного метода Монте-Карло). Следует отметить, что методы имитационного моделирования используются также при оценке частот возникновения инициирующих аварию событий. В стандарте [130] концептуально (на уровне рекомендаций) рассмотрены особенности анализа риска и анализа мер по готовности к ЧС. Раскрываются цели и задачи анализа риска на следующих этапах существования производственных объектов: этап технико-экономического обоснования; этап рабочего проектирования; этап строительства; этап эксплуатации; этап реконструкции и модификации; этап ликвидации. В данном стандарте вопросы анализа риска на всех вышеперечисленных этапов ограничены рекомендациями по выбору методов (качественный, полуколичественный, количественный) и критериев приемлемости риска, устанавливается необходимый минимум исследований для каждого из этапов. При этом для этапа ТЭОС (эскизного проектирования) не рассматривается задача количественной оценки риска в условиях неопределенностей, которые очевидно имеют место. В работе [10] проводится достаточно подробный обзор проблемы анализа риска для химико-технологических объектов, рассматривается полная схема процедуры оценки риска. При этом выделяются следующие основные этапы: определение объекта исследования, вида оцениваемого риска; выявление основных опасностей рассматриваемого объекта; анализ и количественная оценка последствий аварий; определение частот или вероятностей аварийных событий; определение данных об ожидаемом ущербе и потерях от аварий, которые объединяются с данными по частотам их появления, и вычисление общего риска. Отмечается, что важной операцией является разработка алгоритма для расчета выбранного класса риска. В общем случае риск можно выразить с помощью скалярного произведения вектора усредненных значений потерь от разных аварий на вектор частот этих аварий.
Действующие российские нормативно-методические документы
Среди документов [1,16-17, 21] не все имеют прямое отношение к оценке риска объектов нефтегазового комплекса. Поскольку токсичность паров нефти и нефтепродуктов, равно как и продуктов их сгорания в открытом пространстве сравнительно невелика, основная опасность рассматриваемых объектов обусловлена возможностью возникновения пожаров и взрывов и их последствиями, поэтому методы оценки токсической опасности анализироваться не будут. Не будут также анализироваться и методы оценки последствий природных катастроф (землетрясения, цунами и т.п.), а также документы, регламентирующие общий подход к оценке опасности, не связанные с рассмотрением конкретных физических явлений. В связи с вышесказанным, подробному анализу подвергались документы [17, 21, 57,61].
Важным нормативным документом Российской Федерации, регламентирующим расчет поражающих факторов аварий с пожарами и взрывами, является стандарт [17], использующий во многом зарубежные методы. В нем представлен довольно полный набор современных методов оценки последствий аварий с горючими газами и жидкостями и способов их снижения, основанных на международном опыте. Излагаются модели, позволяющие рассчитывать следующие процессы и их параметры: избыточное давление взрыва, развиваемое при сгорании газопаровоздушных смесей в помещении; размеры зон в открытом пространстве, ограниченных нижним концентрационным пределом распространения пламени газов и паров; распространение газов и паров в атмосфере; интенсивность теплового излучения пожаров проливов ЛВЖ, ГЖ, сжиженных газов, а также для огненного шара; параметров ударной волны при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве и при взрыве резервуара с перегретой жидкостью или сжиженным газом в очаге пожара; параметры испарения жидкостей и сжиженных газов; температурный режим пожара в помещении; величины индивидуального и социального риска. Кроме того, стандарт [17] содержит методики, позволяющие оценить влияние тех или иных противопожарных мероприятий на уровень пожарной опасности объекта. Модели, представленные в [17], изложены во многом на основе наиболее надежных совершенных методик, опубликованных в отечественной и зарубежной научно-технической литературе, после их соответствующей апробации.
В методике [50] регламентирован подход к оценке энергетических потенциалов взрывоопасности и радиусов зон поражения ударной волной от взрывов газопаровоздушных смесей в открытом пространстве.
Энергетические потенциалы косвенно характеризуют степень взрывоопасности химико-технологических объектов (стадий, блоков) и представляют собой по сути величины энергии, выделяющейся при сгорании газопаровоздушных смесей, и работы, совершаемой при адиабатическом расширении нагретых и/или сжатых веществ, выходящих при аварийном разрушении технологических аппаратов. Суммирование этих величин предполагает, что сгорание и расширение происходят одновременно и дают вклад в ударную волну (УВ) взрыва. Такое предположение представляется неоправданным, поскольку энергия сгорания газопаровоздушных смесей реализуется в достаточной степени значительно позже, чем заканчивается адиабатическое расширение, так как наибольший коэффициент участия горючего газа или пара во взрыве реализуется при достаточно хорошем перемешивании с воздухом (концентрация должна быть ниже верхнего и выше нижнего концентрационных пределов распространения пламени). Как показали исследования ряда авторов, оптимальное перемешивание реализуется заметно позже окончания фазы адиабатического расширения. В методике [50] на основе значений энергетических потенциалов предлагается метод определения радиусов возможных разрушений УВ от взрыва. При этом используются номограммы, построенные с помощью экспериментальных данных для взрывов конденсированных взрывчатых веществ (ВВ). В то же время хорошо известно, что изменение параметров УВ (максимальное давление АР и импульс / положительной фазы) с расстоянием от эпицентра взрыва для газовых дефлаграционных взрывов (один из наиболее вероятных сценариев сгорания газопаровоздушного облака) существенно иное. Так, согласно [64], в дальней зоне импульс УВ для взрыва конденсированного ВВ и газового взрыва достаточно близки при равных величинах энерговыделения, т.е. тротиловый эквивалент газового взрыва, определенный по импульсу, не меняется с расстоянием. В то же время указанный эквивалент, определенный по амплитуде волны давления АР, возрастает с удалением от эпицентра взрыва. Это свидетельствует об ограниченности подхода оценки взрывоопасное с помощью энергетических потенциалов.
По своему предназначению и условиям применения данная методика не соответствует требованиям количественной оценки риска. Ее возможно использовать для оперативного и очень приближенного сравнения объектов по степени взрывоопасное.
Одним из наиболее совершенных подходов к оценке последствий аварийных взрывов топливовоздушных смесей является методика, изложенная в [61]. Эта методика основана на классификации горючих смесей по степени их чувствительности к возбуждению взрывных процессов. Все горючие смеси разделены на четыре класса: класс 1 - особо чувствительные вещества (размер детонационной ячей-Ки менее 2 см) - Н2, С2Н2, С2Н40, С3Н60, R-N02 и др.; класс 2 - чувствительные вещества (размер детонационной ячейки от 2 до 10 см) - С3Н8, С4Н10, С2Н6, С3Н6, С4Н8 и др.; класс 3 - среднечувствительные вещества (размер детонационной ячейки от 10 до 40 см) - типичные представители этого класса гексан, октан, изоок-тан, пары и распылы бензина, СПГ; класс 4 - слабочувствительные вещества (размер детонационной ячейки более 40 см) - типичные представители этого класса метан, декан, распылы дизтоплива, керосина, бензола. Далее проводится классификация окружающей территории по четырем классам: класс 1 - наличие длинных труб, полостей, каверн, заполненных горючей смесью, при сгорании которой возможно ожидать формирование турбулентных струй продуктов сгорания с размером не менее трех размеров детонационной ячейки для данной смеси. Если размер детонационной ячейки для данной смеси неизвестен, то минимальный характерный размер струй принимается равным 5 см для веществ класса 1, 20 см для веществ класса 2, 50 см для веществ класса 3 и 150 см для веществ класса 4; класс 2 -.сильнозагроможденное пространство: наличие полузамкнутых объемов, высокая плотность размещения технологического оборудования, лес, большое количество повторяющихся препятствий; класс 3 - среднезагроможденное пространство: отдельно стоящие технологические установки, резервуарный парк; класс 4 - слабозагроможденное и свободное пространство.
Картограмма распределения персонала по объекту
Это сведения о планируемых средствах предупреждения аварий и реагирования на аварии. Указанные сведения используются как для определения ожидаемой частоты аварий на объекте, так и получения необходимых входных данных для процедуры анализа риска по времени реагирования и других необходимых входных данных.
Настоящая методика предусматривает обязательность систематического (полного) выделения всех мероприятий, предусматриваемых проектом и направленных на обеспечение промышленной и пожарной безопасности, а также безопасности населения и территорий, направленных на: устранение/исключение опасностей по мере возможности, и создание системы как можно более безопасной в эксплуатации, предотвращение или сдерживание аварийности путем снижения частот реализации опасностей, смягчения негативного воздействия путем смягчения последствий и пре дотвращения возрастания опасности, и их описания в составе отдельной секции/раздела анализа риска (располагаемого после результатов идентификации опасностей и описания установки для анализа риска) с уровнем детализации, существенным для анализа риска на этапе ТЭОС. Меры, направленные на предупреждение ЧС, и система чрезвычайного реагирования в случае ЧС, также являются важным дополнением исходной информации в части описания объекта для анализа риска и воздействуют на них следующим образом: Эффективность организационных и технических мер по предупреждению отказов, оказывает воздействие на частоты возникновения инициирующих событий; Мероприятия по аварийному оповещению и реагированию, организации первой помощи и эвакуации персонала влияют на результаты анализа риска через: распределение персонала по территории объекта, выживаемость людей при воздействии на них поражающих факторов, уязвимость персонала к воздействию поражающих факторов от эскалации аварийной ситуации. Организация чрезвычайного реагирования влияет на вероятность и пути эскалации аварийной ситуации. Полнота имеющейся информации о мерах, направленных на предотвращение ЧС, и системе действий в ЧС определяет источники необходимой для анализа риска входной информации, а именно: на этапе ТЭОС меры по предупреждению и чрезвычайному реагированию существуют только в виде общих принципов (философий), неизвестна точ ная система (силы и средства) действий в ЧС, Указанные особенности полноты доступной технической информации позволяют использовать следующие источники: общие принципы чрезвычайного реагирования и описание общих мер, при званных обеспечить безопасную и эффективную эвакуацию персонала, а также данных общемировой статистики в этой области. В таком пополненном виде вышеуказанный перечень образует описание мер, направленных на предупреждение ЧС, и системы чрезвычайного реагирования объекта для анализа риска. Данный процесс заключается в подготовке списка инициирующих событий. Инициирующими событиями являются утечки углеводородов в окружающую среду. В списке единиц оборудования, подготовленном на предыдущем этапе, выделяются и идентифицируются как источник опасности, связанной с углеводородами, те из них, на которых при отказе элементов оборудования, полном или частичном его разрушении возникают поражающие факторы, опасные для человека или способствующие эскалации аварии. Результатом идентификации опасностей, связанных с углеводородами, является перечень оборудования объекта, включающий в себя сведения для каждой единицы оборудования по следующему списку: наименование, индексу по технологической схеме, тип оборудования, размеры и расположение, параметры технологических сред, объем хранения опасного вещества (но не количество опасного вещества, которое может участвовать в аварии, поскольку последнее зависит от типа инициирующего события), уязвимость к воздействию поражающих факторов аварии, и другие параметры (количеству и размерам трубопроводной обвязки, предохранительных и других клапанов), существенным для возникновения и развития утечки углеводородов из единицы оборудования.
Все оборудование, используемое на объектах нефтегазовой отрасли, можно разделить на ограниченное число типов (категорий), в соответствие с используемыми в них физико-химическими процессами и конструктивными особенностями, например, резервуары хранения нефти, трубопроводы, компрессоры и т.д. В пределах одного типа (категории) оборудование характеризуется одинаковым набором возможных моделей инициирования аварий. По сути, типы (категории) оборудования являются моделями реального оборудования опасных производственных объектов, используемыми для анализа риска. Для каждого типа (категории) технологического оборудования устанавливается свои специфические инициирующие события и модели разрушения оборудования (потери герметичности) под воздействием поражающих факторов аварии (ударных и тепловых воздействиях и осколочного поражения).
Анализ результатов расчета и рекомендации
Данный процесс представляет собой важнейший этап анализа риска, так как именно здесь формируются количественные оценки последствий аварии, основанные на моделях происходящих при аварии физико-химических явлений, определяются возможные опасные факторы аварии и их интенсивность, дистанции, на которые распространяется влияние опасных поражающих факторов, а также возможные пути развития аварийной ситуации после осуществления любого инициирующего события (метод деревьев событий). В зависимости от вида инициирующего события, типа оборудования, на котором оно произошло, свойств опасных веществ и технологических потоков, возможны различные сценарии развития аварии. Как правило, применяются типовые сценарии аварии в виде деревьев событий, описывающих развитие от инициирующего события до первого явления аварии, достаточного для поражения человека (пожар-вспышка, горение разлива, струйное горение, взрыв).
Расчет последствий аварии осуществляется по рекомендуемым алгоритмам расчета, соблюдающим баланс достоверности предсказаний и эффективности используемых кодов. Алгоритмы расчета должны давать правдоподобный, непротиворечивый с точки зрения физических законов результат, с учетом обобщений, примененных при осуществлении процедуры типизации основного оборудования (см. Процесс II).
Рассматриваются следующие механизмы истечения опасных веществ: истечение жидкостей, истечение газов и двухфазное истечение из технологического оборудования (сосуды, трубопроводы, резервуары) для всех технологических потоков, всех возможных инициирующих событий (от малых отверстий до полного разрушения оборудования) и всех возможных при этом режимах истечения (от мгновенных до стационарных выбросов). Результатом этих расчетов являются массовые скорости истечения углеводородов и физические параметры об разовавшихся углеводородных опасностей (струй, разливов, паровых облаков), существенные для их эволюции.
Также здесь задаются алгоритмы расчета (модели) количественных параметров опасностей, связанных с углеводородами, происходящими по следующим механизмам: разлив жидкости, испарение разлива, дрейф парового облака, модели воспламенения для различных участков опасных производственных объектов и различных погодных условий. Результатом этих расчетов являются характеристики струй, разливов, паровых облаков, существенно определяющие возможности их поражающего действия.
Далее задаются алгоритмы расчета (модели) количественных параметров нагрузок (ударных, тепловых, осколочных), возникающих при превращениях углеводородов (сгорании струй, разливов и паровых облаков), происходящих по следующим механизмам: пожар-вспышка; пожар разлива, в том числе горение резервуара и учет воздействия орошения; струйное горение; взрыв парогазовоз-душного облака (дефлаграция/детонация), как в замкнутом помещении, так и на открытом / частично загроможденном пространстве; взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE); диффузионное горение парового облака («огневой шар»); пожар в помещении (в том числе с учетом действий по тушению) для различных участков опасных производственных объектов и различных погодных условий. Результатом этих расчетов являются характеристики нагрузок - ударных, тепловых, осколочных, токсических (дымовых) - которые воздействуют на человека и имущество (оборудование, несущие конструкции и здания, материалы).
Наконец, задаются алгоритмы расчета (модели) поражения человека и имущества (оборудования, несущих конструкций и зданий, материалов), в соответствие со следующей классификацией механизмов поражения: ударное поражение, тепловое поражение, осколочное поражение, токсическое поражение (токсичный газ и дым) для различных участков опасных производственных объектов и различных погодных условий. Результатом этих расчетов являются последствия действия поражающих факторов аварии для человека (смерть, травмы различной тяжести), для оборудования (возникновения новых инициирующих событий), имущества (полное или частичное разрушение). При расчетах границ зон поражения человека от опасных факторов аварий, в процедурах анализа риска применяются критерии приведенные в приложении В. Тип применяемого критерия (вероятностный или детерминированный) зависит от сложности объекта и количества возможных альтернативных вариантов (т.е. потребного количества расчетов): Для не сложного / небольшого объекта с относительно небольшим количеством оборудования, такого как УПН, компрессорная станция или буровая площадка, рекомендуется пользоваться вероятностными критериями поражения; Для больших и сложных объектов, таких как НПЗ, ГПЗ и т.п. (с сотнями, а то и тысячами единиц оборудования), рекомендуется пользоваться детерминированными критериями. Основная причина использования детерминированных критериев вместо вероятностных — вычислительная сложность. Для расчета вероятности поражения с использованием вероятностных критериев требуется на порядок (10-15 раз) больше вычислительных ресурсов (процессорного времени), чем при использовании детерминированных.
Обработка сценарного файла (получение численных характеристик потерь). Данный процесс представляет собой получение интегральных числовых характеристик возможных потерь - индивидуального, коллективного и социального рисков, ущерба имуществу, вреда окружающей природной среде и т.п.
Результирующая величина риска зависит от распределения людей в возможных зонах поражения. В основе расчетов распределения персонала по районам опасного производственного объекта лежат: принципы эксплуатации и технического обслуживания, перечень профессий, штатное расписание с учетом смен и вахт оперативного персонала, персонала технического обслуживания и персонала сервисного обеспечения.
Суммирование (интегрирование) риска осуществляется посредством наложения зон поражения с учетом частоты (вероятности) реализации каждого сценария на карту местности с привязкой их к соответствующему инициирующему событию (элементу оборудования) и ориентированию зоны поражения в соответствии с направлением и силой ветра (для пожара-вспышки, образования и взрывного превращения газопаровоздушного облака). При расчете риска перебираются все виды погодных условий с типичными направлениями ветров и их ожидаемой частотой возникновения (с учетом временных циклов жизни предприятия и окрестных населенных пунктов). Блок-схема проведения расчета показателей риска приведена на Рис. 3-5.
