Реферат ''Магистральные газопроводы''. Магистральные газопроводы
 Скачать 2.73 Mb.
|
|
2.3 Причины возникновения аварий на магистральных газопроводах С 1992 по 2001 г. на объектах магистральных трубопроводов произошло 545 аварий. Среднегодовой показатель аварийности составляет 50-60 аварий и в целом не имеет устойчивой тенденции к снижению [11]. Основные причины аварий на объектах магистральных трубопроводов: внешние физические (силовые) воздействия на трубопроводы, включая криминальные врезки, повлекшие утечки; нарушения норм и правил производства работ при строительстве и ремонте, отступления от проектных решений; коррозионные повреждения труб, запорной и регулирующей арматуры; нарушения технических условий при изготовлении труб и оборудования; ошибочные действия эксплуатационного и ремонтного персонала. Основной причиной аварий на действующих газопроводах за предыдущие годы является стресс-коррозия (табл.1.2). Отмечается тенденция роста аварий по этой причине. Если за период с 1990 по 2000 годы средний показатель аварий из-за коррозии под напряжением составил 22,5% от числа общих аварий, то 2000 году - 37,8% [7]. Таблица 1.2 - Основные причины аварий на газопроводах
2.4 Причины роста числа аварий на объектах нефтегазового профиля Переход в нашей стране к рыночным принципам хозяйствования, появление новых видов и форм собственности, резкое ухудшение на данном этапе развития материально-финансового положения большинства промышленных предприятий, значительное физическое и моральное старение оборудования и другие факторы привели в конечном итоге к значительному росту числа крупных аварий с социальными и экономическими последствиями и, в первую очередь, на объектах нефтегазового профиля. Перечисленные причины повышения аварийности были очевидны для специалистов, и пять, и десять лет назад. Тем не менее, на протяжении этих лет ситуация оставалась качественно неизменной, а по количественным параметрам ухудшалась. В связи с этим необходимо задаваться вопросом: почему сложившаяся ситуация воспроизводится. Это несмотря на то, что в период 1996 - 2002 гг. в отрасли был реализован целый комплекс мероприятий по внедрению достижений научно-технического прогресса. Можно выделить основные проблемы, решение которых позволит в некоторой степени уменьшить аварийность объектов газового профиля. Во-первых, основной упор делается на противодействие видимым (актуальным на сегодня) опасностям в ущерб деятельности по профилактике опасностей на стадии проектирования и ранних стадиях жизненного цикла объекта. Во-вторых, происходит многократное повторение и тиражирование однотипных ЧС, по причине отсутствия механизмов учета опыта расследования инцидентов, отказов и аварий в профилактике ЧС на стадиях проектирования, строительства, реконструкции и эксплуатации объекта. Кроме того, можно отметить недостаточную эффективность действующих служб мониторинга. Службы отслеживания фактической обстановки на предприятиях, как правило, ограничиваются фиксацией "физических" явлений и процессов, они не встроены в системы, обеспечивающие синтез и анализ наблюдений, принятие управленческих решений и корректировку собственной деятельности. 3. Методика анализа риска Методология анализа и управления риском позволяет учесть как вероятностную природу аварий, так и совокупное влияние всех факторов, которые определяют характер их развития и масштабы воздействий на человека и среду его обитания. Используя количественные показатели риска, возможно не только оценить потенциальную опасность, но и сравнить опасности различной природы. Риск рассматривается в качестве универсального средства измерения и сравнения различных опасностей в рамках одной шкалы. Методология анализа риска включает расчет вероятности появления нежелательного события и оценку последствий. Анализ риска рассматривают как часть системного подхода к принятию процедур и практических мер в решении задач предупреждения или минимизации опасностей для жизни человека, ущерба имуществу и окружающей среде. Анализ риска базируется на собранной информации и определяет меры по контролю безопасности технологической системы. Поэтому основная задача анализа риска заключается в том, чтобы обеспечить рациональное основание для принятия решений в отношении риска. Анализ риска, или риск-анализ, - это систематическое использование имеющейся информации для выявления опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды. Здесь риск - это сочетание частоты (вероятности) и последствий определенного опасного события. Понятие риска включает два элемента: частоту, с которой осуществляется опасное событие, и последствия опасного события [4]. Анализ риска заключается в выявлении (идентификации) опасностей и оценке риска. Под опасностью понимается источник потенциального ущерба или вреда или ситуация с возможностью нанесения ущерба. Идентификация опасности - процесс выявления и признания, что опасность существует, и определение ее характеристик. Таким образом, применение понятия риск позволяет переводить опасность в разряд измеряемых категорий. Анализ риска проводится по следующей схеме: Планирование и организация работ; Идентификация опасностей; Оценка риска; Разработка рекомендаций по управлению риском. 3.1 Существующие методы анализа риска Обычно выбор методов анализа риска строго не регламентируется. При выборе необходимо учитывать этап разработки системы, цели анализа, тип анализируемой системы и характер опасности, наличие ресурсов для проведения анализа и другие факторы. Метод риск-анализа должен удовлетворять следующим требованиям: метод должен быть научно обоснован и соответствовать рассматриваемой системе; метод должен давать результаты в виде, позволяющем лучше понимать характер риска и намечать пути борьбы с этим риском; метод должен быть повторяемым и проверяемым. Классификация методов анализа риска представлена на рис.2.1  Рисунок 2.1 - Классификация методов анализа рискаМетоды могут применяться изолированно или в дополнение друг к другу, причем, качественные методы могут включать количественные критерии риска (в основном, по экспертным оценкам с использованием, например, матрицы "вероятность - тяжесть последствий" ранжирования опасности). Рассмотрим коротко эти методы. Методы проверочного листа и "Что будет, если…?" или их комбинация относятся к группе качественных методов оценки опасности, основанных на изучении соответствия условий эксплуатации объекта или проекта действующим требованиям промышленной безопасности. Метод "Анализ опасности и работоспособности" кроме идентификации опасностей и их ранжирования, позволяет выявить неточности в инструкциях по безопасности и способствует их дальнейшему совершенствованию. Если для анализа отклонений от регламента лучше подходит метод "Анализ опасности и работоспособности", то для анализа оборудования лучшим является метод "Анализ видов и последствий отказов". Существенной чертой метода является рассмотрение каждого блока или составной части системы (элемента) на предмет того, как он стал неисправным (вид и причина отказа) и какое было бы воздействие отказа на техническую систему. Анализ вида и последствий отказа можно расширить до количественного "Анализа видов, последствий и критичности отказов". В этом случае каждый вид отказа ранжируется с учетом двух составляющих критичности - вероятности (частоты) и тяжести последствий отказа. Понятие критичности близко к понятию риска и может быть использовано при более детальном количественном анализе риска аварии. Определение параметров критичности необходимо для выработки рекомендаций и приоритетности мер безопасности. В табл.2.1 приведены рекомендуемые показатели уровня и критерии критичности по вероятности и тяжести последствий отказа. При этом необходимо выделять четыре группы, которым может быть нанесен ущерб от аварии: персонал, население, окружающая среда, материальные объекты. Таблица 2.1 - Пример матрицы "Вероятность - тяжесть последствий"
Ранг А соответствует наиболее высокой (неприемлемой) степени риска объекта, требующей незамедлительных мер по обеспечению безопасности. Показатели В, С отвечают промежуточным степеням риска, а ранг Д - наиболее безопасным условиям. Метод применяется для анализа проектов сложных технических систем или при модификации опасных производств. Метод ранжирования опасностей и определения степени риска промышленного объекта является смешанным количественным методом, сочетающим численные методы с экспертными оценками в виде штрафов в зависимости от опасности веществ и материалов, используемых в технологических процессах. Метод применяют для оценки потенциальной опасности узлов технологического оборудования в зависимости от характера и условий протекания технологических процессов и категорирования по критериям взрыво-, пожароопасности и токсичности. Таким образом, метод косвенно применим для количественной оценки экологических последствий. Крупные аварии, как правило, характеризуются комбинацией случайных событий, возникающих с различной частотой на разных стадиях возникновения и развития аварии. Для выявления причинно-следственных связей между этими событиями используют логико-графические методы анализа "Деревьев отказов" и "Деревьев событий". При анализе "деревьев отказов" выявляются комбинации отказов (неполадок) оборудования, инцидентов, ошибок персонала и нерасчетных внешних воздействий, приводящих к головному событию (аварийной ситуации). Метод используется для анализа возможных причин возникновения аварийной ситуации и расчета ее частоты (на основе знания частот исходных событий). Анализ "дерева событий" - алгоритм построения последовательности событий, исходящих из основного события (аварийной ситуации). Частота каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается путем умножения частоты основного события на условную вероятность конечного события. Конечным результатом оценки риска является перечень исходов для каждого рассматриваемого случая, при этом рассчитываются частота и последствия, т.е. величины ожидаемых последствий. Суммирование произведений из всех последствий определяет серьезность аварии. Количественный анализ риска наиболее эффективен на стадии проектирования и размещения опасных объектов; при оценке безопасности объектов, имеющих однотипное оборудование (в частности, магистральные газопроводы); при необходимости получения комплексной оценки воздействия аварий на людей, материальные объекты и окружающую природную среду. Недостатками количественного анализа риска являются невысокая точность результатов, вследствие чего использование количественных показателей (в частности, вероятности возникновения аварии) в качестве критериев безопасности для сложных производств, какими являются магистральные газопроводы, как правило, не оправдано. Для анализа или модернизации сложных проектов (в частности, управления безопасностью магистральных газопроводов) целесообразно применять методы анализа "деревьев отказов" и "деревьев событий". Объекты транспорта газа относятся к организационно-ситуационным и обладают рядом свойств, отличающих их от традиционных объектов управления: уникальностью, неформализованностью описания, функциональной ситуационностью, неполнотой исходной информации. При работе с такими объектами не эффективно использовать традиционные методы управления, поэтому целесообразно применять ситуационный подход. 3.2 Идентификация опасностей Установлено, что расследуется и анализируется не более 20-30% от общего количества аварийных ситуаций. Кроме того, нередко допускаются неточности в классификации аварийных ситуаций, таких как "утечки" или неполадки. Поэтому возникает необходимость правильно и полно классифицировать возможные отказы линейной части магистральных газопроводов. Отказы разделяются по нескольким критериям. По этапам формирования: проектный, производственный, эксплуатационный. По виду отказавшего конструктивного элемента: отказ трубных секций, сварных соединений, изоляционного покрытия, траншей, балластирующих устройств, грунтовой засыпки, ЭХЗ. По влиянию на эффективность функционирования магистрального газопровода: полный отказ, частичный отказ. По взаимному влиянию отказов: зависимый и независимый. По последствиям отказов: отказ с незначительными, значительными и критическими последствиями. Отказ линейной части магистрального газопровода наступает в основном из-за совокупного влияния дефектов конструктивных элементов. Регистрируемые в настоящее время отказы линейной части магистрального газопровода являются в основном отказами двух его основных конструктивных элементов - металла трубопровода или сварных соединений. Классификация дефектов трубных секций представлена на рис.2.2.  Рисунок 2.2 - Классификация дефектов трубных секций Классификация дефектов сварных швов представлена на рис.2.3.  Рисунок 2.3 - Классификация дефектов сварных соединений Различают отказы двух принципиально разных групп: Отказ линейной части магистрального газопровода вследствие отказа металла трубных секций или отказа сварных соединений - элементы группы А. Отказ линейной части магистрального газопровода вследствие отказа остальных конструктивных элементов, выражающийся в потере герметичности металла трубных секций или металла сварных соединений - элементы группы Б. Число состояний объекта, состоящего из семи конструктивных элементов, находящихся в одном из двух состояний - работоспособном и неработоспособном - равно:  . Так как к отказу могут привести только такие комбинации отказовых состояний, при которых имеет место отказ металла или сварного соединения, то количество отказовых состояний равно  .Значит, 31 состояние системы приводит к отказам магистрального газопровода. Отказовое состояние регистрируется в случаях: разрушения основного металла труб; разрушения сварных соединений газопровода. Причем  , где  - вероятность отказа из-за разрушения металла труб,  - вероятность отказа из-за разрушения сварных соединений.В свою очередь,  , где - вероятности отказа из-за прямого отказа конструктивных элементов группы А; - вероятности отказа из-за отказов конструктивных элементов группы Б.На основе статистических данных установлено, что  ,  . Следовательно,  .На основе полученных данных можно прогнозировать среднее время безотказной работы магистральных газопроводов. Для реализации концепции принятия решения с целью воздействия на факторы риска с позиции мотивации безопасной деятельности необходимо использовать метод, обеспечивающий сравнение факторов на основе какого-либо рода экспертных оценок - метод анализа иерархий, состоящий в декомпозиции проблемы на более простые составляющие части и дальнейшей обработке последовательности суждений лиц, принимающих решение, по парным сравнениям. Наиболее опасными с точки зрения разгерметизации магистрального газопровода являются следующие дефекты: трещина и технологическая трещина в металле трубы [12]. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-