Виды изнашивания и причины отказа оборудования. Анализ риска на опасных промышленных объектах общие сведения и определения

• Название: Анализ риска на опасных промышленных объектах общие сведения и определения
• Анкор: Виды изнашивания и причины отказа оборудования
• Дата: 25.02.2022
• Размер: 47.91 Kb.
• Имя файла: Виды изнашивания и причины отказа оборудования.docx
• Тип: Анализ; #373387

Содержание:

1.	Анализ риска на опасных промышленных объектах: общие сведения и определения………………………………………………..	2
2.	Показатели риска: коллективный риск, индивидуальный риск, территориальный риск, экологический риск……………………….	4
3.	Ожидаемый материальный ущерб от возможных аварий……………	5
4.	Области применения риск-анализа……………………………………	6
5.	Методы идентификации опасности……………………………………	8
6.	Оценка риска и разработка рекомендаций по уменьшению риска….	9
	Литература……………………………………………………………..	11

1. Анализ риска на опасных промышленных объектах: общие сведения и определения

Значительное количество и энергоемкость используемых в химической и нефтеперерабатывающей промышленности опасных веществ, сложность технологий и режимов управления современным оборудованием требуют получения обоснованных оценок критериев безопасности производственных объектов, аварийность которых в России, несмотря на все принимаемые меры, остается достаточно высокой.

Частью системного подхода к принятию политических решений и практических мер с целью предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизни человека, заболеваний или травм, ущерба имуществу и окружающей среде, называемого в нашей стране обеспечением промышленной безопасности, является анализ риска.

Риск, или степень риска, — это сочетание частоты (или вероятности) и последствий определенного опасного события. Риск оценивается соответствующими показателями (качественными или количественными), например ожидаемыми уровнями негативных последствий аварий за определенный промежуток времени (ожидаемым ущербом, вероятностью возникновения аварий с определенными последствиями). Таким образом, риск бывает экономический, техногенный, экологический, социальный.

Приемлемый риск — риск, уровень которого допустим и обоснован. Риск эксплуатации промышленного объекта является приемлемым, если его величина настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск.

Анализ риска, или риск-анализ, — процесс идентификации опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды. Анализ риска заключается в использовании всей доступной информации для идентификации (выявления) опасностей и оценки риска заранее определенного события, обусловленного этими опасностями.

К основным достоинствам анализа риска относятся:

1. 
   систематическая идентификация потенциальных опасностей;
   
2. 
   систематическая идентификация возможных видов отказов;
   
3. 
   количественные оценки или ранжирование рисков;
   
4. 
   оценка надежности возможных модификаций системы для снижения риска и достижения предпочтительных уровней ее надежности;
   
5. 
   выявление факторов, обусловливающих риск, и слабых звеньев в системе;
   
6. 
   более глубокое понимание устройства и функционирования системы;
   
7. 
   сопоставление риска исследуемой системы с рисками альтернативных систем или технологий;
   
8. 
   идентификация и сопоставление рисков и неопределенностей;
   
9. 
   помощь в установлении приоритетов при совершенствовании санитарных требований и норм;
   
10. 
    формирование базы для рациональной организации профилактического обслуживания, ремонта и контроля;
    
11. 
    обеспечение возможности поставарийного расследования и мер по предупреждению аварий;
    
12. 
    возможность выбора мер и приемов по обеспечению снижения риска.
    

2. Показатели риска: коллективный риск, индивидуальный риск, территориальный риск, экологический риск

Коллективный риск (Potential Loss of Life — PLL) — математическое ожидание M количества пострадавших или смертельно травмированных в результате аварий на рассматриваемой территории за определенное время:



где N_j— значения случайной величины N; Р_j — вероятности значений случайной величины N(фактическое число пострадавших или погибших).

Индивидуальный риск (individual risk) — частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности, математическое ожидание частного от деления числа пострадавших или погибших при аварии (N) на общее число рискующих (U):



При риск-анализе обычно оценивается индивидуальный риск для групп людей, характеризующихся одинаковым временем пребывания в различных опасных зонах и использующих одинаковые средства защиты (рабочие различных специальностей, население окружающих районов и др.).

Потенциальный территориальный риск – пространственное распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня. Потенциальный риск не зависит от места расположения объекта и может меняться в широком интервале. На практике важно знать распределение потенциального риска для отдельных источников опасности и для отдельных сценариев аварий.

Экологический риск — зависимость площади зараженной поверхности от частоты аварии.

Экологический риск выражает вероятность экологического бедствия, катастрофы, нарушения дальнейшего нормального функционирования и существования экологических систем и объектов в результате антропогенного вмешательства в природную среду или стихийного бедствия. Нежелательные события экологического риска могут проявляться как непосредственно в зонах вмешательства, так и за их пределами:

,

где R_o - экологический риск; ∆O - число антропогенных экологических катастроф и стихийных бедствий в единицу времени t; O - число потенциальных источников экологических разрушений на рассматриваемой территории.

Масштабы экологического риска оцениваются процентным соотношением площади кризисных или катастрофических территорий ∆S к общей площади рассматриваемого биогеоценоза S:



Источники и факторы экологического риска приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Источники и факторы экологического риска

Источник экологического риска	Наиболее распространенный фактор экологического риска
Антропогенное вмешательство в природную среду	Разрушение ландшафтов при добыче полезных ископаемых; образование искусственных водоемов; интенсивная мелиорация; истребление лесных массивов.
Техногенное влияние на окружающую природную среду	Загрязнение водоемов, атмосферного воздуха вредными веществами, почвы – отходами производства; изменение газового состава воздуха; энергетическое загрязнение биосферы.
Природное влияние	Землетрясение, извержение вулканов, наводнение, ураган, ландшафтный пожар, засуха.

3. Ожидаемый материальный ущерб от возможных аварий

Итогом проявления неблагоприятного события является ущерб, который может быть нанесен тому или иному объекту. Поэтому очень важно определить структуру возможного ущерба. Чаще вceгo он оценивается в двух формах: в натуральном виде и в стоимостном выражении.

Натуральный ущерб (eгo часто называют физическим) изме­ряется некоторыми характеристиками, отражающими ухудше­ние, потерю свойств объекта (погибло N деревьев, повреждено К машин, загрязнено L гектаров почвы и т.п.).

Стоимостная форма выражения ущерба называется убытком. Следует иметь в виду, что единой методики оценки убытков, при­гoдной для всех случаев жизни не существует. Иногда размер убыт­ков является предметом спора, догoвора, особенно в тех случаях, когда речь заходит об их компенсации виновной стороной. Убытки принято подразделять на прямые и косвенные:

- пря­мые включают непосредственные потери объекта (здоровье, жизни для населения, имущества ­ для населения и юридиче­ских объектов и т.д.);

- косвенные возникают как следствие невозможности для объекта вести нормальную деятельность, которую он осуществлял до проявления события (к ним часто относят упущенную выгоду, убытки в виде претензий неисполнения обязательств перед контрагентами, потеря имиджа и т.д.).

Часто в состав убытков включают затраты, связанные с ликвидацией последствий неблагоприятных событий. Например, затраты, необходимые для замены пострадавшего оборудования, расчистки дорог в случае природных катастроф и т.п.

В зависимости от ситуации для определения размера убыт­ков могут быть использованы различные методы. Например, нормативный, расчетный, рыночный и другие. При нормативном подходе их размер определяется нормативными показателями (выплата семье за погибшего кормильца и т.п.), обычно предусмотренными законодательством, практикой воз­мещения убытков. Расчетные подходы предполагают определе­ние всех составляющих ущерба и достаточно точной их стоимо­стной оценки. Рыночный подход оценивает убытки по потере рыночной стоимости имущества, потере заработной платы и т.п.
Ожидаемый материальный ущерб (R_$) - математическое ожидание М материальных потерь G при аварии:



Где g - удельный материальный ущерб, долл.

Полный (суммарный) ожидаемый ущерб (R_) - сумма математических ожиданий людских и материальных потерь при аварии:



где H - стоимостная оценка человеческой жизни (страховые выплаты).

4. Области применения риск-анализа

Определение области применения анализа риска включает в себя перечисленные ниже стадии.

1. Описание событий и/или проблем, повлекших проведение риск-анализа:

• 
  формулировка задач исследований, основанных на внушающих тревогу идентифицированных потенциальных опасностях;
  
• 
  определение критериев работоспособности/отказа системы;
  
• 
  основными потенциально опасными моментами могут быть нежелательные состояния системы, например отказ системы, выброс ядовитого материала и т. п.
  

2. Описание исследуемой системы:

• 
  общее описание системы;
  
• 
  определение границ и областей контакта со смежными системами;
  
• 
  описание условий окружающей среды;
  
• 
  выделение видов энергии, материалов и информации, превышающих
  
• 
  допустимые границы;
  
• 
  определение рабочих условий и состояний системы, на которые распространяется анализ риска, и соответствующие ограничения.
  

3. Подбор персонала для проведения риск-анализа — в состав данный группы рекомендуется включать специалистов промышленного объекта (или соответствующей проектной организации) и органов Ростехнадзора.

4. Установление источников, предоставляющих подробную информацию о всех технических, связанных с окружающей средой, правовых, организационных и человеческих факторах, имеющих отношение к анализируемым действиям и проблеме; в частности, должны быть описаны любые обстоятельства, касающиеся безопасности.

5. Описание используемых предложений и ограничивающих условий при проведении анализа.

6. Разработка формулировок решений, которые могут быть приняты, описание требуемых выходных данных, полученных по результатам исследований и от лиц, принимающих решения.

На разных этапах жизненного цикла опасного объекта могут определяться конкретные цели анализа риска.

На этапе размещения или проектирования целью риск-анализа могут быть:

• 
  выявление опасностей и количественная оценка риска с учетом воздействия поражающих факторов аварии на персонал, население, материальные объекты, окружающую природную среду;
  
• 
  обеспечение учета результатов риск-анализа при изучении приемлемости предложенных решений и выборе оптимальных вариантов размещения оборудования, объекта с учетом особенностей окружающей местности;
  
• 
  обеспечение информацией, необходимой для разработки инструкций, технологического регламента и планов ликвидации аварийных ситуаций, действий в чрезвычайных ситуациях;
  
• 
  оценка альтернативных конструкторских предложений.
  

На этапе эксплуатации и реконструкции целью риск-анализа могут быть:

• 
  сравнение условий эксплуатации объекта с соответствующими требованиями безопасности;
  
• 
  уточнение информации об основных опасностях;
  
• 
  разработка рекомендаций по организации деятельности органов Ростехнадзора (например, по обоснованию, изменению нормативных требований или решения о взятии объекта под надзор, по вопросам лицензирования, определения частоты проверок состояния безопасности производств и т. п.);
  
• 
  совершенствование инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию, планов локализации аварийных ситуаций и действий в чрезвычайных ситуациях;
  
• 
  оценка эффективности изменения в организационных структурах, приемах практической работы и технического обслуживания, в частности параметров безопасности.
  

На этапе вывода из эксплуатации (или ввода в эксплуатацию) целью риск-анализа могут быть:

• 
  выявление опасностей и оценка последствий аварий;
  
• 
  обеспечение информацией, необходимой для разработки, уточнения инструкций по выводу из эксплуатации (вводу в эксплуатацию).
  

5. Методы идентификации опасности

Основная задача этапа идентификации опасностей — выявление (на основе информации о безопасности данного объекта, данных экспертизы и опыта работы подобных систем) и четкое описание всех присущих системе опасностей.

Под опасностью понимают источник потенциального ущерба, вреда или ситуацию, связанную с возможностью нанесения ущерба.

Предварительная оценка значения идентифицированных опасностей осуществляется на основе анализа последствий и изучения основных причин опасности.

Методы идентификации опасности в широком смысле делятся на три категории:

1. Сопоставительные методы, примерами которых являются составление ведомостей проверок, ранжирование опасностей на основе данных эксплуатации.

2. Фундаментальные методы, которые построены таким образом, чтобы стимулировать группу исследователей к использованию прогноза в сочетании с их знаниями для решения задачи идентификации опасностей путем постановки ряда вопросов типа «а что, если ... ?». Примерами методов данного типа являются исследования опасности и связанных с ней проблем (HAZOP), а также анализ видов и последствий отказов (FMEA).

3. Методы индуктивного подхода, такие, как построение логических диаграмм возможных последствий данного события (деревьев событий).

Предварительная оценка значения идентифицированных опасностей определяет выбор последующих действий:

• 
  принятие немедленных мер с целью исключения или уменьшения опасностей;
  
• 
  прекращение анализа, поскольку опасности или их последствия являются несущественными;
  
• 
  переход к оценке риска.
  

6. Оценка риска и разработка рекомендаций по уменьшению риска

Оценка риска включает в себя анализ частоты событий, анализ последствий выявленных событий и анализ неопределенностей результатов. Однако когда последствия незначительны или частота крайне мала, достаточно оценить один из параметров.

Для анализа и оценки частоты обычно применяют следующие подходы:

• 
  использование статистических данных по аварийности и надежности технологической системы, соответствующих типу объекта или виду деятельности (предыстория);
  
• 
  получение частот происходящих событий на основе аналитических или имитационных методов (дерево отказов, дерево событий и др.);
  
• 
  экспертная оценка путем учета мнения специалистов в данной области (методы Делфи, парных сопоставлений, классификации групп риска и др.).
  

Анализ последствий включает оценку воздействий на людей, имущество или окружающую среду. Для прогнозирования последствий необходимо оценить физические эффекты нежелательных событий (пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ). В связи с этим необходимо использовать модели аварийных процессов и критерии поражения изучаемых объектов воздействия, понимать их ограничения.

Наиболее распространенными результатами вычислений при оценке риска являются:

• 
  прогнозируемая частота смертности или заболеваемости применительно к отдельному человеку (индивидуальный риск);
  
• 
  диаграммы частоты в зависимости от последствий (F(N) -кривые);
  
• 
  статистически ожидаемый размер потерь, экономических затрат или урона для окружающей среды от возникновения аварий;
  
• 
  распределение риска в соответствии с уровнем ущерба.
  

На этапе оценки риска необходимо проанализировать неопределенность и точность результатов. Имеется много неопределенностей, связанных с оценкой риска. Как правило, основными источниками неопределенностей являются недостатки информации по надежности оборудования (высокая погрешность значений) и человеческим ошибкам, а также принимаемые предположения, допущения используемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно интерпретировать результаты оценки риска, необходимо понимать неопределенности и их причины. Анализ неопределенности — это перевод неопределенности исходных параметров и предположений, использованных при оценке риска, в неопределенность результатов. Источники неопределенности должны быть идентифицированы и представлены в результатах.

При необходимости на заключительном этапе оценки проводится определение степени риска для всего объекта путем анализа и обобщения показателей риска выявленных событий.

Меры по уменьшению риска могут иметь технический или организационный характер. В выборе типа предпринимаемых мер решающее значение имеет общая оценка действенности мер, имеющих влияние на риск.

На стадии эксплуатации опасного объекта организационные меры могут компенсировать ограниченные возможности для принятия крупных технических мер по уменьшению опасности.

При разработке мер по уменьшению риска необходимо учитывать, что вследствие возможной ограниченности ресурсов в первую очередь должны разрабатываться простейшие и связанные с наименьшими затратами рекомендации, а также меры на перспективу.

Во всех случаях, где это возможно, меры снижения вероятности аварии должны иметь приоритет над мерами уменьшения последствий аварий. Это означает, что выбор технических и организационных мер уменьшения опасности должен прежде всего преследовать цели:

а) уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуации;

сюда относятся:

• 
  меры уменьшения вероятности возникновения неполадки (отказа);
  
• 
  меры уменьшения вероятности перерастания неполадки в аварийную ситуацию;
  

б) уменьшения тяжести последствий аварии; сюда относятся:

• 
  меры, предусматриваемые при проектировании опасного объекта (например, выбор несущих конструкций);
  
• 
  меры, относящиеся к системам противоаварийной защиты и контроля;
  
• 
  меры, касающиеся организации, оснащенности и подготовленности противоаварииных служб.
  

Иными словами, в общем случае (при равной возможности реализации рекомендаций) первоочередными мерами обеспечения безопасности являются меры предупреждения аварии.

Литература:

1. 
   Рюмин Ю.А., Шубин В.С. Надежность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств. М.: Химия, КолосС, 2006. - 359 с.
   
2. 
   Тихомиров Н.П., Потравный И.М., Тихомирова Т.М. Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. Н.П. Тихо­мирова. ­ М.: ЮНИТИ­ДАНА, 2003. ­- 350 с.
   
3. 
   Техногенные системы и теория риска / А.В. Багров, А.К. Муртазов; Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина. - Рязань, 2010. –207 с.
   
4. 
   Маннапов Р.Г. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении / Обзорная информация. Серия ХМ-1. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988. - 39 с.
   
5. 
   Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 т. - М.: Машиностроение, 1989. - Т. 6. - 375 с.
   
6. 
   Садыхов Д.С. Остаточный ресурс технических объектов и методы его оценки. - М.: Знание, 1986. - С. 51-100.
   
7. 
   Хенли Э.Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.