|
|
Документ. Как мы уже отмечали, анализ риска должен отвечать на следующие основные вопросы
Как мы уже отмечали, анализ риска должен отвечать на следующие основные вопросы:
что может произойти (идентификация опасностей);
как часто это может случиться (анализ частоты);
какие могут бьггь последствия (анализ последствий).
В настоящем подразделе мы более подробно рассмотрим последние два вопроса, а идентификации опасностей будет посвящен подраздел 2.6.
1.4.1. Частотный анализ аварийных событий (ЧА) -его назначение - оценить возможную интенсивность реализаций каждой из прогнозируемых наиболее опасных аварий. В отличие от вероятностей, интенсивности случайных событий измеряются в единицах, обратных времени.
Заметим сразу же, что в Российской Федерации в течение длительного периода времени не предавались огласке аварийные ситуации на промышленных объектах. В связи с этим в настоящее время имеются определенные трудности в ретроспективном анализе причин аварий, обработке статистических данных и получении необходимых сведений для определения интенсивностей (вероятностей) различных случайных событий, предшествующих авариям, а также самих аварий. Частотный анализ включает в себя в следующие этапы [40]:
нахождение интенсивностей (вероятностей) аварий,
выявление событий, наиболее сильно влияющих на интенсивности (вероятности) аварий,
3) разработка рекомендаций по снижению интенсивностей (вероятностей) наиболее опасных событий.
Частотный анализ опирается на использование теоретических положений теории вероятности и математической статистики, теории надежности, алгебры логики.
В зависимости от типа информации возможно в случае если события относительно часты (одно событие за несколько лет), достаточно может быть использование статистических данных или события относительно редки (одно событие в несколько десятков лет), необходимо использовать различные теоретические методы. Методика [44] предлагает следующие подходы:
использование логических методов анализа (дерево отказов - ДО или дерево событий - ДС)
экспертная оценка учета мнения специалистов в данной области
При рассмотрении всего спектра возможных событий используется сочетание статистических и приведенных выше подходов.
Надо отметить, что из перечисленных подходов к определению интенсивностей (вероятностей) аварий на ХТО наибольшее распространение получил подход, опирающийся на анализ совмещенных ДОиДС.
1.4.2. Применение подходов ДО и ДС дляколичественной оценки
опасности объектов
Получение количественных оценок потенциальной опасности промышленных объектов или различных явлений включает в себя решение следующих задач [49]:
построение всего множества сценариев возникновения и развития аварии;
оценку частот реализации каждого из сценариев возникновения и развития аварии;
построение полей поражающих факторов, возникающих при различных сценариях развития аварии;
оценку последствий воздействия поражающих факторов аварии на человека (или другие материальные объекты).
Множество причин возникновения аварийной ситуации можно поделить на четыре класса:
отказы оборудования;
отклонения от технологического регламента;
ошибки производственного персонала;
внешние причины (стихийные бедствия, катастрофы, диверсии и т.д.).
Для каждого из приведенных классов существуют методы, позволяющие или построить сценарий развития аварии или определить частоту ее возникновения.,
Для анализа фазы инициирования аварий, вызываемых отказами оборудования наиболее часто используется метод дерева отказов (ДО) [12,13]. Одним из главных достоинств метода является систематичное, логически обоснованное построение множества отказов элементов системы, которые могут приводить к аварии. Метод ДО требует от исследователя полного понимания функционирования системы и характера возможных отказов ее элементов.
Метод разбивает аварию на составляющие компоненты, определяемые отказами оборудования. Данный метод является методом "обратного осмысливания".
Результатом анализа дерева отказов является перечень комбинаций отказов оборудования. Каждая такая комбинация является минимальным набором отказов оборудования, одновременная реализация которых приводит к аварии.
Дерево отказов- это графическое представление логических связей между отказами оборудования и аварийными ситуациями.
Отказы, входящие в структуру дерева неполадок, могут быть поделены на три группы:
первичные отказы;
вторичные отказы;
отказы управления.
К первичным отказам относятся отказы оборудования, которые произошли при условиях, в которых обычно функционирует данное оборудование. Вторичные отказы происходят вследствие изменений условий работы оборудования, в частности из-за отклонений от технологического регламента. Отказы управления имеют место, когда нормально функционирующее оборудование не получает по каким-либо причинам управляющих сигналов, что приводит в конечном счете к его неправильной работе.
Все три вида отказов могут присутствовать в структуре дерева неполадок.
Подробное описание анализа дерева отказов дано в работе [51]. Построенное дерево отказов дает много полезной информации, заключающейся в отображении взаимодействий неполадок оборудования, которые могут привести к возникновению аварии. Однако, за исключением самых простых деревьев отказов, даже самый квалифицированный исследователь не может определить непосредственно из дерева все комбинации отказов элементов, приводящие к аварии. Для этих целей разработаны специальные компьютерные коды [49,52].
Каждый технологический процесс характеризуется некоторым набором переменных процесса, отклонения которых от своих рекомендованных значений могут приводить к непредвиденным химическим реакциям, превышению рабочего давления и/или температуры и, как следствие, к повреждению (разрушению) технологического оборудования. Для оценки устойчивости процесса используют различные методы, указанные в подразделе 2.6.
При построении сценариев развития аварии учитываются как указанные выше отклонения, так и ошибки персонала, а также внешние события.
Внешние события могут инициировать аварии на различных объектах. Хотя частота наступления таких событий достаточно мала, они могут приводить к крупномасштабным последствиям. Внешние события могут быть поделены на две категории:
природные явления: землетрясения, наводнения, ураганы и т.д.
явления, возникающие в результате деятельности людей: авиакатастрофы, падение ракет, деятельность соседних промышленных объектов диверсии и т.д.
Включение в дерево отказов внешних причин требует от исследователя не только понимания особенностей функционирования анализируемой системы, но и ее взаимосвязей с другими системами и природными явлениями. Прогнозирование многих природных явлений, и особенно оценка их количественных характеристик, связана со значительными трудностями.
Оценка частоты реализации различных сценариев аварии определяется с использованием метода деревьев событий (ДС) [19,51].
Во многих случаях информация о частоте аварий может быть получена непосредственно из записей о работе исследуемой системы или из записей о работе других подобных систем. Число зарегистрированных отказов должно быть поделено на общую длительность времени работы для определения частоты отказов. Численным результатом данного метода является математическое ожидание частоты, а не вероятность. Использование статистических данных не требует понимания механизмов инициирования аварии, как это требуется в случае применения дерева отказов.
Несмотря на то, что данный метод не позволяет строить сценарии фазы инициирования аварий, тем не менее, он может быть полезен при приближенной оценке частот реализации инициирующих событий на различных объектах.
Наиболее часто для анализа возможных сценариев развития аварии используют метод дерева событий. Данный метод позволяет проследить возможные аварийные ситуации, возникающие вследствие реализации отказа оборудования или прерывания процесса, которые выступают в качестве исходных событий. В отличие от метода дерева отказов анализ дерева событий представляет собой "осмысливаемый вперед" процесс,то есть процесс, при котором пользователь начинает с исходного события и рассматривает цепочки последующих событий, приводящих к аварии.
Метод дерева событий хорошо приспособлен для анализа исходных событий, которые могут приводить к различным эффектам. Каждая ветвь дерева событий представляет собой отдельный эффект (последовательность событий), который является точно определенным множеством функциональных взаимосвязей.
Основная процедура анализа дерева событий включает в себя четыре стадии:
1. Определение перечня исходных событий.
Определение "безопасных действий" для каждого исходного события.
Построение дерева событий.
Описание общей последовательности событий. Важной частью метода является первая стадия - выбор исходных событий. Как правило, для этих целей используют методы, описанные выше.
Исследователь должен определить все безопасные действия, которые могут изменить результат реализации исходного события, причем в той хронологической последовательности, в которой их предусмотрено принимать. Успех или неуспех безопасных действий включается в дерево событий.
На первом шаге построения дерево событий перечисляются исходное событие и безопасные действия. Далее исследователь должен определить: как успех или неуспех безопасного действия влияет на ход развития процесса.
Последним этапом процедуры построения дерева событий является описание последовательности событий, приводящих к аварии и которые должны представлять множество всех последствий, сопровождающих исходное событие.
Изложенные методические подходы к оценкам частот реализации различных сценариев возникновения и развития аварии предполагают наличие полной информации о частотах первичных отказов, взаимных влияниях отказов элементов и др. Однако в силу объективных причин это имеет место не всегда.
Особенно это относится к случаям, когда прогнозируются последствия аварий и катастроф на уникальных объектах, где используются нестандартные технологии, высокотоксичные и взрывчатые вещества, на объектах, относительно которых отсутствует статистическая информация об авариях. Недостаток статистической информации заменяется знаниями и интуицией эксперта. Интуицией, основанной на знаниях о физических и химических процессах, протекающих при возникновении предпосылок и развитии аварийных ситуаций на объекте.
Вероятности событий, рассчитанные на основе информации, накопленной за определенный интервал времени в прошлом, могут быть экстраполированы на будущее с использованием закона распределения во времени случайных величин. Вид закона распределения определяется многими факторами. Действительно, события, входящие в аварийный сценарий, могут иметь различную природу: события, связанные с работой технических устройств, события, связанные с природными катаклизмами, события, связанные с «человеческим фактором». Событиям различной природа будут отвечать различные законы распределения частот. Соответственно и распределения вероятностей событий будут описываться различными функциями распределений.
Случайная величина функция распределения которой отвечает вероятности появления г-го аварийного сценария, имеет составное распределение [54]:
6 =С +?i +т
где Ci - случайная величина, распределенная по показательному закону и отвечающая за вероятность аварии вследствие технических неполадок, у,- - случайная величина, отвечающая за аварию вследствие природных катаклизмов,rji - случайная величина, отвечающая за аварию, связанную с «человеческим фактором». Распределения двух последних случайных величин устанавливаются эмпирическим путем.
Если F - частота появления некоторого события в течение года, связанного с авариями вследствие технических неполадок, то для вероятности события £ используется формула:
Pa(t)=l-eFt
Здесь Ра (t) — вероятность того, что за время t событие апроизойдет хотя бы один раз. Обычно под F понимается частота отказов, которая совпадает с условной интенсивностью отказов для случая постоянной частоты.
В качестве первого приближения, распределения для случайных величин уь аппроксимируются равномерным распределением. Тогда соответствующие вероятности
Pa(t)^F t
Отметим, что распределения случайных величин Си Уьвобщем случае, так же имеют составной характер. Если известны распределения случайных величин, входящих в величины С Уи Ць то возможен более детальный анализ аварийных сценариев. При этом возможно выделение последствий аварий, связанных с конкретными причинами технического характера, с конкретными природными явлениями, с причинами, относящимися к «человеческому фактору».
В результате реализации опасности на промышленном объекте образуются поражающие факторы (ПФ) для населения, персонала, окружающей среды и самого объекта. Анализ последствий реальных аварий в промышленности [21] позволяет определить наиболее характерные поражающие факторы (ПФ). К ним относятся:
воздушная ударная волна взрывов облаков топливовоздушных смесей (ТВС) и конденсированных взрывчатых веществ;
тепловое излучение огневых шаров и горящих разлитий;
токсические нагрузки;
фрагменты, образующиеся при разрушении зданий, сооружений, технологического оборудования;
осколки остекления.
Построение полей ПФ - сложная и трудоемкая научно-техническая задача. Ее решению посвящено значительное число научных работ, существует также рад утвержденных различными ведомствами методик.
1.4.3. Анализ и оценка возможных последствий аварий (АП)- его назначение - произвести прогноз и оценку последствий возможных аварий на ХТО при условии, что вероятность их реализации равна 100% [40].
Количественный анализ аварийных событий базируется на использовании математических моделей и методов математического моделирования. На этом этапе используются математические модели разных классов. Основными среди них являются те, которые описывают поведение вредных примесей в окружающем пространстве.
Конечной целью данного этапа анализа аварийного риска является количественный прогноз, сравнительная оценка возможного ущерба от аварий на ХТО. Это важно и необходимо не только для разработки и реализации соответствующих рекомендаций по снижению возможного ущерба от аварии, но и для составления соответствующих планов реагирования на чрезвычайные ситуации.
При формировании математических моделей проявления инцидентов большое значение придаётся правильному выбору моделей источников. К подобным моделям относятся прежде всего модели истечения вещества. Их форма зависит от ряда признаков: агрегатного состояния вещества (газ, жидкость, газожидкостная смесь); распределение вещества во времени (утечка мгновенная, непрерывная, полунепрерывная); распределение вещества в пространстве (утечка точечная, линейная, площадная, объёмная) и др.
Для математического описания инцидентов, связанных с выбросами перегретых жидкостей и сжиженных газов, важную роль играют модели вскипания и испарения жидкости с поверхности. Эти модели позволяют охарактеризовать источник, вызывающий образование облака паров опасных веществ. К моделям источников относят также и модели растекания жидких веществ по поверхности. Имитационное моделирование возможных реализаций инцидентов опирается на использование моделей источников, моделей полей поражающих факторов, моделей описания реципиентов, моделей смягчающих факторов и моделей поражения.
Модели полей поражающих факторов включают модели концентрационных полей токсичных веществ в разных средах; модели температурных полей, возникающих в случае пожаров и взрывов, модели распределения давления и осколков при взрывах. Для оценки последствий токсических аварии строят модели переноса токсикантов в воздушной среде (в атмосфере, в воздухе закрытых помещений); в поверхностных водах; в почве, включая грунтовые воды и в биоте. Всё более важное значение придаётся моделям межсредного переноса поллютантов.
Под моделями описания реципиентов подразумеваются модели их распределения по видам и факторам уязвимости. К ним примыкают модели смягчающих факторов, в которых отражается защищённость реципиентов от воздействия поражающих факторов.
К моделям поражения относят модели токсического поражения людей, биоты; модели термического поражения, а также модели барического и осколочного поражения.
В результате имитационного моделирования должны быть получены прогнозные значения потерь для разных реципиентов для каждой возможной реализации инцидента (аварии).
Затем предполагается оценка полученных значений прогнозируемого ущерба от разных возможных аварий и сравнение их с допустимыми критическими значениями.
1.4.4. Прогноз, сравнительная оценка и управление аварийным риском
Определение величины аварийного риска, порождаемого ХТО, и разработка рекомендаций по его снижению играют исключительно важную роль во всей методологии анализа риска, связанного с авариями. Эти процедуры логически завершают и увенчивают множество различных подходов, методов и приемов, входящих в арсенал методологии анализа аварийного риска.
Можно условно разбить этот этап анализа риска на две части: прогноз и сравнительная оценка риска (ПОР) и управление аварийным риском(УАР) [40].
Назначение ПОР- произвести прогноз величины совокупного аварийного риска с учётом возможного ущерба от каждой отдельной аварии и её интенсивности и сравнить его с допустимым критическим значением.
Назначение УАР- разрабатывать в ходе проведения всех предшествующих этапов анализа риска рекомендации по снижению возможного ущерба и интенсивностей прогнозируемых аварий, чтобы достичь приемлемого критического значения совокупного аварийного риска при минимальных экономических затратах.
Анализ аварийного риска содержит ряд последовательно выполняемых процедур. Прежде всего предполагается, что должен быть выбран тип или вид аварийного риска и соответствующая ему мера.
Соответственно видам риска существуют и меры риска. Наибольшее распространение получили аварийный риск для одного человека - локальный и индивидуальный риск,риск для группы людей -коллективный риск и индексы риска.
Следующая процедура - выбор формы представления риска. Все виды риска могут бьггь представлены с помощью чисел (точечные оценки) и/или графически.
После того, как форма представления риска выбрана, составляют модель прогноза и производят необходимые вычисления.
Затем следует процедура сравнительной оценки уровня аварийного риска, когда исследователь должен принять решение, приемлем риск или нет. Это решение принимается на основе сопоставления найденных значений риска с фоновыми и критическими значениями. Под фоновым рискомдля человека, например, понимается риск, которому подвержен человек в безаварийных условиях от различных природных, бытовых опасных событии в данной области, в данном регионе. Фоновый риск служит отправной точкой для назначения критического уровня риска. Критический уровень определяет границу, превышение которой недопустимо. Величина критического уровня базируется на международном опыте и закладывается в нормативные документы [23].
Если уровень аварийного риска приемлем, анализ аварийного риска заканчивается. В противном случае, когда риск (или возможные потери) признаются недопустимо высокими. Производится исследование чувствительности, степени неопределенности и значимости составляющих аварийного риска. Выявляется "наиболее узкое звено" в системе обеспечения безопасности объекта. И сообразно этому, а также с учетом экономических аспектов, разрабатываются рекомендации по снижению уровня риска. Реализация подобных рекомендаций позволит снизить уровень опасности объекта.
Итак, к настоящему времени в мере сложились научные основы теории оценки опасности чрезвычайных событий, составляющие суть теории анализа риска.
Разработаны методы оценки частот реализации различных сценариев возникновения и развития аварии, построены модели образования полей поражающих факторов, а также модели воздействия поражающих факторов на человека, здания, сооружения, основные производственные фонды (критерии поражения).
В следующих главах пособия проводится описание особенностей и этапов реализации подхода широко применяемого лабораторией безопасности химических производств Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Этот подход включает следующие основные этапы:
• идентификация опасностей;
вычисление (расчет) риска;
анализ результатов расчета риска.
ЛИТЕРАТУРА К ВВЕДЕНИЮ И РАЗДЕЛУ 1.
Терещенко Г.Ф. России необходима программа химической безопасности. Химическая технология. 2002. Х°10, стр.2-7
Легасов В.А. Из сегодня в - завтра. Мысли вслух. М., 1996, 226с.
Легасова М.М. Путь к концепции безопасности. Журнал ВХО им.Менделеева, 1990, т.35, №4, с.405-408
Lees P.P. Loss prevention in the process industries: hazard identification, assessment and control. 2nd ed., 1996.
Guidelines for Safe Storage and Handling of High Toxic Hazard Materials. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1988.
Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1989,585p
Сафонов B.C., Одишария Г.Э, ШвыряевA.A. Теория и практика анализа риска в газовой промышленности. М.: Изд-во «Олита», 1996,208с.
Меньшиков В.В., Малыгин В.В. Внедрение принципа предотвращения экологической опасности. / Сб. науч. трудов: Управление техногенными рисками на уровне региона. Российский и международный опыт. - Иркутск: ИСЭМСО РАН, 1999, с.с. 5375.
Меньшиков В.В., Швыряев А.А., Захарова Т.В. Анализ риска при систематическом загрязнении атмосферного воздуха опасными химическими веществами. Учебн. пособ. - М.: Изд-во Химия, фак. Моск. ун-та, 2003, 120с.
Ю.Кузьмин И.И., Махутов Н.А., Хетагуров С.В. Безопасность и риск: эколого-экономические аспекты. Спб.: Изд-во Санкт- Петербургского ун-та экономики и финансов. 1997, 164с.
11 .Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Функционирование и развитие сложных народно-хозяйственных, технических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. Разд.1. М.: МГФ «Знание», 1998,448с.
Rassmussen lens. Human error analysis in risk analysis. Paper abstract for IAEA-NASA workshop. Laxenburg, Austria. 1987
Report of the president's commission on the accident at Three mile island. Pergamon press. NY, 1979.
Меньшиков B.B. Анализ риска - подход для решения проблем безопасности населения и окружающей среды. / Науч. труды, вып. 4, серия «Реймерсовские чтения». М.: МНЭГГУ, 2000, с.с. 27-37.
Количественная оценка риска химических аварий. / Под ред. Колодкина В.М. Ижевск: Издательский дом «Удмуртский университет», 2001. - 228с.
Маршалл В. Основные опасности химических производств. // Пер с англ. // Под ред. Б.Б. Чайванова и А.Н. Черноплекова. М.: Мир, 1989, 671с.
Major Accident Hazards of Industrial Activities ("Seveso Directive"). European Economic Community Council Directive 82-501-EES Official Journal Reference NL230.5.8.1982, October 1982.
Басанина Т.Г., Кловач E.B. Директива ЕЭС «О предупреждении крупных аварий (Директива Севезо)» / Безопасность труда в промышленности, 1993, №10, с.с. 30-47
Горский В.Г. и др. Новый подход к проблеме классификации химически опасных объектов. // Химическая технология, №10, 2002, с.с.23-28
Соловьянов А.А. Оценка опасности и прогнозирование аварий, связанных с выбросом химических веществ. // Рос. хим. журнал, 1993, №4, с.с.66-74
Хенли Э. Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска. // Пер. с англ. // Под ред. B.C. Сыромятникова. М.: Машиностроение, 1984, 528с.
Предупреждение крупных аварий. Практическое руководство. // Пер. с англ. // Под ред. Э.В. Попова. М.: МП «Рарог», 1992,256с.
Ренн О. Три десятилетия исследования риска: достижения и новые горизонты. Вопросы анализа риска, 1999, т.1, с.с.80-99
Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. 2nd Edition with Worked Examples. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1992, 46lp.
Guidelines for Technical Process Safety. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers. N.Y., 1987.
Горский В.Г. и др. Научно-методические аспекты анализа аварийного риска. - М.: Экономика и информатика, 2002, 260с.
Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Словарь терминов и определений. Изд. 2-е. Доп. М.: МГФ «Знание», 1999, 361с.
Еременко В.А., Печеркин А.С., Сидоров В.И. Описание и адаптация «Руководства по опасным работам в промышленности голландской фирмы TNO». Хим. промышленность, 1992, №7, с.с.432-437.
29.Оценка риска, связанного с объектами хранения химического оружия на территории Удмуртской республики. Под ред. Колодкина В.М. Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1996, 218с.
ЗО.Швыряев А.А., Меньшиков В.В. Методология анализа риска опасных производственных объектов. / Сб. материалов «Организация и методология проведения экспертизы в системе МЧС России» под ред. Е.А. Козлова. М.: АГЗ МЧС, 2002, с.с. 122131.
31 .Сильнодействующие ядовитые вещества и защита от них. // Под ред. В.А. Владимирова. М.: Воениздат, 1989,176с.
Сильнодействующие ядовитые вещества. // Под ред. B.C. Юлина. М.: Военные знания, 1992, 63с.
Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф, стихийных бедствий в РСЧС (Книга 1 и 2). - М.: МЧС России, 1994.
Измалков В.И. Экологическая безопасность, методология прогнозирования антропогенных загрязнений и основы проектирования химического мониторинга окружающей среды. Спб.: НИЦ экологической безопасности РАН, 1994, 132с.
Измалков В.И, Измалков А.В. Безопасность и риск при техногенных воздействиях. М.-Спб.: НИЦ экологической безопасности РАН, 1994,250с.
Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. Киев: КМУГА, 1997, 428с.
Быков А.А., Мурзин Н.В. Проблемы анализа безопасности человека, природы и общества. Спб.: Наука, 1997, 248с.
Безопасность и предупреждение чрезвычайных ситуаций. Механизмы регулирования и технические средства. Каталог- справочник. М.: Институт риска и безопасности, 1997,251с.
Перелет Р.А., Сергеев Г.С. Технологический риск и обеспечение безопасности производства. -М.: Знание, 1988,64с.
Научно-методические аспекты анализа аварийного риска. - М.: Экономика и информатика, 2002. - 260 с.
Елохина А. И др. Методы оперативной оценки последствий аварии с токсическим выбросом. // Труды конференции. М.: ИБФ, 1990, с.24.
Авалиани C.JI. и др. Окружающая среда. Оценка риска для здоровья (миров
|
|
|
Скачать 37.18 Kb.