бжд. Практикум Издательство Иркутского государственного технического университета 2015
 Скачать 2.74 Mb.
|
|
1 Министерство образования и науки РФ Иркутский государственный технический университет С.С. Тимофеева МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ АВАРИЙНЫХ РИСКОВ Практикум Издательство Иркутского государственного технического университета 2015 2 УДК 658.345 Т 41 Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом ИрГТУ Рецензенты: доктор биологических наук профессор кафедры гидробиологи ИрГТУ Д.И. Стом; канд. техн. наук доцент кафедры экологии и БЖД ИрГУПС С.Е. Съемщиков Тимофеева С.С. Методы и технологии оценки аварийных рисков : практикум.– Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2015. – 155 с. Практикум соответствуют требованиям ФГОС-3 для подготовки ма- гистрантов по направлению «Техносферная безопасность». В практикуме предлагаются практические работы по методам и тех- нологиям оценки аварийных рисков. Отражены современные достижения в области оценки аварийных рисков. Рассмотрены теоретические и практи- ческие сведения об аварийных опасностях. Представлен перечень дей- ствующих нормативно-правовых документов по оценке рисков. Практикум предназначен для магистрантов, обучающихся по направлению «Техносферная безопасность», также слушателями курсов повышения квалификации и профессиональной переподготовки кадров, специалистов по охране труда промышленных предприятий и широкого круга заинтересованных читателей. © Тимофеева С.С., 2015 © Иркутский государственный технический университет, 2015 3 Введение Область профессиональной деятельности выпускников по направле- нию подготовки «Техносферная безопасность» включает обеспечение без- опасности человека в современном мире, формирование комфортной для жизни и деятельности человека техносферы, минимизацию техногенного воздействия на природную среду, сохранение жизни и здоровья человека за счет использования современных технических средств, методов кон- троля и прогнозирования. Данное практическое пособие разработано в соответствии с требованиями направления подготовки. В настоящем пособии приведены расчетные работы, позволяющие магистрантам вузов освоить современные методы оценки аварийных рисков, анализировать и оценивать степень опасности аварийных ситуаций на человека и среду обитания. Освоение методов расчетов аварийных рисков позволит магистрантам формировать умение и способности прогнозировать, определять зоны повышенного техногенного риска и зоны повышенного загрязнения, реализовывать на практике в конкретных условиях известные мероприятия (методы) по защите человека в техносфере. Практикум предназначен для магистрантов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность», профилю подго- товки «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» программа «Наро- досбережение. Управление профессиональными, экологическими и ава- рийными рисками». Практикум может быть полезен бакалаврам и магистрантам технических специальностей, а также специалистам различных предприятий. 4 Общие методические указания к практическим работам Приведенные в пособии практические работы рассчитаны на двухча- совые занятия в аудитории подготовленных магистров. Работы могут вы- полняться одновременно несколькими звеньями магистров по отдельным заданиям . Для выполнения расчетных работ магистрам выдаются необходимые методические указания и, в случае необходимости, дополнительные спра- вочные и нормативные материалы. Выполненная работа предоставляется преподавателю в виде отчета установленной формы (см. форму отчета). ОТЧЕТ по практической работе (указываются тема работы и номер задания ) 1. Цель и задачи работы. 2. Краткое описание сущности методики исследований/расчетов 3. Таблицы с результатами исследований/расчетов. 4. Расчеты. 5. Графики. 6. Выводы по работе. Работу выполнил студент группы Ф.И.О. Проверил Ф.И.О. Полностью оформленный отчет представляется преподавателю на проверку и защиту выполненной работы. 5 1. Теоретические основы оценки аварийных рисков 1.1. Основные понятия аварийных рисков Понятия, источники, причины классификация, стадии развития техногенных опасных и чрезвычайных ситуаций Опасность – объективно существующая возможность негативного воздействия на объект или процесс, в результате которого может быть причинен какой-либо ущерб, вред, ухудшающий состояние, придающий развитию нежелательные динамику или параметры (характер, темп, формы и т. д.); состояние, когда не обеспечена защищенность жизненно важных средств субъектов от возможности снижения пользы или причинения вреда. Опасность техногенная – состояние внутренне присущее техниче- ской системе, промышленному или транспортному объекту, реализуемое либо в виде поражающих воздействий источника техногенной опасности на человека и окружающую среду при его возникновении, либо в виде прямого или косвенного ущерба для человека и окружающей среды в про- цессе нормальной эксплуатации объектов [2]. Опасность существует всегда, даже в состоянии нормальной эксплу- атации технических объектов или в повседневной жизнедеятельности. Мерой опасности является риск – величина, учитывающая как веро- ятность появления опасности, так и наносимый ею ущерб (вред), у.е./год: R = W·Y, (1.1) где W – частота, т. е. вероятность появления опасности за определенный промежуток времени, обычно один год, год -1 ; Y – величина наносимого ущерба, выражаемая в рублях, долларах, условных единицах. Рассмотрим количественные показатели риска [2]. Технический риск – вероятность отказа технических устройств с по- следствиями определенного уровня (класса) за определенный период функционирования опасного производственного объекта. Потенциальный риск – ожидаемая частота поражения определенной тяжести реципиента в результате воздействия совокупности поражающих факторов всех возможных источников чрезвычайной ситуации при усло- вии постоянного нахождения реципиента в этой точке. Индивидуальный риск – частота поражения определенной тяжести представителя выделяемой категории реципиентов в данной точке в ре- зультате воздействия совокупности поражающих факторов источников чрезвычайной ситуации с учетом доли времени нахождения в рассматри- ваемой точке территории за выбранный период, особенностей физиологи- ческого восприятия негативного воздействия, адекватности действий при чрезвычайной ситуации, наличия и эффективности систем защиты от соот- ветствующего поражающего фактора. 6 Коллективный риск – сумма произведений индивидуальных рисков на число реципиентов, подвергшихся этому риску. Социальный риск – зависимость частоты событий, в которых постра- дало на том или ином уровне число людей, больше определенного числа людей. Приемлемый риск – риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из экономических и социальных соображений развития общества. Понятие приемлемого риска было введено в 1981 г. Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ), и в настоящее время только одна страна – Нидерланды – законодательно зафиксировала величину при- емлемого риска Rпр = 1 · 10 -6 год -1 , т. е. недопустимо никакое строитель- ство, модернизация, проектирование, если допустима вероятность гибели одного человека из миллиона. Приемлемый риск в промышленности Рос- сии составляет 10 -4 год -1 , т. е. на два порядка выше, чем в Нидерландах. Анализ риска – процесс идентификации опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды. Оценка риска – процесс, используемый для определения степени риска анализируемой опасности для здоровья человека, имущества или окружающей среды. Оценка риска предусматривает анализ частоты появ- ления события, последствий его появления и их сочетания. Опасная ситуация при определенных условиях может перерасти в чрезвычайную. Чрезвычайная ситуация (ЧС) – это обстановка на определенной тер- ритории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей [3]. В ГОСТ Р 22.0.02–94 [4] термин чрезвычайная ситуация трактуется как состояние, при котором в результате возникновения источника ЧС на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормаль- ные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде. Техногенная чрезвычайная ситуация (ТЧС) – состояние, при котором в результате возникновения источника ТЧС на объекте, определенной тер- ритории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятель- ности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде (ГОСТ Р 22.0.05–94) [2] . Источник техногенной чрезвычайной ситуации – опасное техноген- ное происшествие, в результате которого на объекте, определенной терри- тории или акватории, произошла ТЧС [2]. 7 Опасность в чрезвычайной ситуации – состояние, при котором со- здалась или вероятна угроза возникновения поражающих факторов и воз- действий источника ЧС на население, объекты экономики и окружающую среду. Защищенность в чрезвычайной ситуации – состояние, при котором предотвращают, преодолевают или предельно снижают негативные по- следствия возникновения потенциальных опасностей в ЧС для населения, объектов экономики и окружающей среды. Зона чрезвычайной ситуации – территория или акватория, на кото- рой в результате возникновения источника ЧС или распространения его последствий из других районов возникла ЧС. Прогнозирование ЧС – опережающее отражение возникновения и развития ЧС на основе анализа возможных причин ее возникновения, ее источника в прошлом и настоящем. Потенциально опасный объект – объект, на котором используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют радиоактивные, пожаро- и взрывоопасные, опасные химические и биологические вещества, создающую реальную угрозу возникновения источника ЧС. Экстремальное событие – это отклонение от нормы процессов или явлений. Авария – это экстремальное событие техногенного характера, про- исшедшее по конструктивным, производственным, технологическим или эксплуатационным причинам, либо из-за случайных внешних воздействий, и заключающееся в повреждении, выходе из строя, разрушении техниче- ских устройств или сооружений. Крупная авария, как правило, с человеческими жертвами является катастрофой. Производственная или транспортная катастрофа – это крупная авария, повлекшая за собой человеческие жертвы, значительный матери- альный ущерб и другие тяжелые последствия. Опасное природное явление – это стихийное событие природного происхождения, которое по своей интенсивности, масштабу распростране- ния и продолжительности может вызвать отрицательные последствия для жизнедеятельности людей, экономики и природной среды. Стихийное бедствие – это катастрофическое природное явление (или процесс), которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые послед- ствия. Экологическая катастрофа (экологическое бедствие) – чрезвычай- ное событие особо крупных масштабов, вызванное изменением (под воз- действием антропогенных факторов) состояния суши, атмосферы, гидро- сферы и биосферы, сопровождающееся массовой гибелью живых организ- мов и экономическим ущербом. 8 Предупреждение чрезвычайной ситуации – совокупность мероприя- тий, проводимых органами исполнительной власти Российской Федерации и субъектов РФ, органами местного самоуправления и организационными структурами Единой государственной системы предупреждения и ликви- дации чрезвычайных ситуаций и направленных на предотвращение ЧС и уменьшение их масштабов в случае возникновения [4]. Предотвращение чрезвычайной ситуации – комплекс правовых, ор- ганизационных, экономических, инженерно-технических, эколого- защитных, санитарно-гигиенических, санитарно-эпидемиологических и специальных мероприятий, направленных на организацию наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды и потенциально опасных объ- ектов, прогнозирования и профилактики возникновения источников ЧС, а также на подготовку к ЧС [4]. Важным в проблеме предотвращения ЧС является управление риском, которое происходит на основе экспертизы безопасности, осу- ществляемой с использованием критериев безопасности человека, окру- жающей среды и общества. Критерии безопасности устанавливаются на основе концепции устойчивого развития (Рио-де-Жанейро, 1992 г, Российская Федерация, 1994 г.), целей социально-экономического развития, целей безопасности и принципов приемлемости. Критерий безопасности (КБ) – некоторая величина (параметр), ограничивающая сверху негативное воздействие опасных и вредных фак- торов среды обитания на объект опасности так, чтобы его состояние не от- клонялось от существующего более чем на заданную величину. Для человека, как объекта опасности, существует индивидуальный критерий безопасности (ИКБ), для общества – социальные, правовые, де- мографические, технические КБ, для окружающей среды – биологические, экологические, ландшафтные, географические и др. Индивидуальный критерий безопасности (медицинский или сани- тарно-гигиенический) ограничивает сверху негативное воздействие среды обитания на человека. В качестве частных ИКБ используются общеизвест- ные величины – ПДК (ограничивает уровень токсического воздействия и запыленности), эффективную дозу радиационного воздействия Е эфф (ради- ационное воздействие), интенсивность шума L a (акустическое воздействие) и т. п. При выборе технического критерия безопасности (ТКБ) могут быть использованы разные подходы в зависимости от того, что является прио- ритетным: здоровье человека (в Великобритании – недопустимость аварий с гибелью более 100 человек), окружающая среда (аварии, при которых более 5 % различных видов животных подвергаются негативному воздей- ствию), технические системы (аварии с расплавлением активной хоны ре- 9 актора, т. е. «запроектированные» радиационные аварии, аварии, сопро- вождающиеся взрывами и т. п.). Классификация объектов экономики по потенциальной опасности В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопас- ности опасных производственных объектов» [5] опасными производствен- ными объектами являются предприятия или их цехи, участки, а также иные производственные объекты, на которых: а) получают, используют, перерабатывают, образуют, хранят, транс- портируют, уничтожают следующие опасные вещества: • воспламеняющиеся вещества – газы, которые при нормальном дав- лении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20оС или ниже; • окисляющие вещества – вещества, поддерживающие горение, вы- зывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции; • горючие вещества – жидкости, газы, пыли, способные самовозго- раться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно го- реть после его удаления; • взрывчатые вещества – вещества, которые при определенных ви- дах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространя- ющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов; • токсические вещества – вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить их к гибели и имеющие следующие характе- ристики: – средняя смертельная доза при введении в желудок – от 15 до 200 мг/кг массы тела, – средняя смертельная доза при нанесении на кожу – от 50 до 400 мг/кг массы тела, – средняя смертельная концентрация в воздухе – от 0,5 до 2 мг/л; • высокотоксичные вещества – вещества, способные при воздей- ствии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики: – средняя смертельная доза при введении в желудок – не более 15 мг/кг массы тела, – средняя смертельная доза при нанесении на кожу – не более 50 мг/кг массы тела, – средняя смертельная концентрация в воздухе – не более 0,5 мг/л; • вещества, представляющие опасность для окружающей среды – вещества, характеризующиеся в водной среде следующими показателями острой токсичности: 10 – средняя смертельная доза при ингаляционном воздействии на рыбу в течение 96 ч – не более 10 мг/л; – средняя концентрация яда, вызывающая определенный эффект при воздействии на дафнии в течение 48 ч – не более 10 мг/л; – средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водорос- ли в течение 72 ч – не более 10 мг/л. б) используют оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа или при температуре нагрева воды более 115 °С; в) применяют стационарно установленные грузоподъемные меха- низмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры; г) получают расплавы черных и цветных металлов и сплавы на осно- ве этих расплавов; д) ведут горные работы, работы по обогащению полезных ископае- мых, а также работы в подземных условиях. Для опасных производственных объектов (ОПО) обязательно лицен- зирование деятельности, сертификация применяемых технологических устройств на соответствие требованиям промышленной безопасности, страхование ответственности за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей среде в случае аварии и доя особо опасных производств декларирование безопасности. Основные причины возникновения техногенных чрезвычайных ситуаций и техногенных аварий Чрезвычайные ситуации возникают при стихийных явлениях (земле- трясениях, наводнениях, оползнях и т. п.) и при техногенных авариях. В наибольшей степени аварийность свойственна угольной, горнорудной, хи- мической, нефтегазовой и металлургической отраслям промышленности, геологоразведке, объектам котлонадзора, газового и подъемно- транспортного хозяйства, а также транспорту. Основными причинами возникновения техногенных чрезвычайных ситуаций являются: • нерациональное размещение потенциально опасных объектов про- изводственного назначения, хозяйственной и социальной инфраструктуры; • технологическая отсталость производства, низкие темпы внедрения ресурсо-энергосберегающих и других технически совершенных и безопас- ных технологий; • износ средств производства, достигающий в ряде случаев предава- рийного уровня; • увеличение объемов транспортировки, хранения, использования опасных или вредных веществ и материалов; 11 • снижение профессионального уровня работников, культуры труда, уход квалифицированных специалистов из производства, проектно- конструкторской службы, прикладной науки; • низкая ответственность должностных лиц, снижение уровня произ- водственной и технологической дисциплины; • недостаточность контроля за состоянием потенциально опасных объектов; • ненадежность системы контроля за опасными или вредными фак- торами; • снижение уровня техники безопасности на производстве, транспор- те, в энергетике, сельском хозяйстве; • отсутствие нормативно-правовой базы страхования техногенных рисков. Возникновение чрезвычайных ситуаций в промышленных условиях и в быту часто связано с разгерметизацией систем повышенного давления (баллонов и емкостей для хранения или перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов, газо- и водопроводов, систем теплоснабжения и т. п.). Причинами разрушения или разгерметизации систем повышенного давления могут быть: внешние механические воздействия; старение систем (снижение механической прочности); нарушение технологического режи- ма; ошибки обслуживающего персонала; конструкторские ошибки; изме- нение состояния герметизируемой среды; неисправности в контрольно- измерительных, регулирующих и предохранительных устройствах. Разрушение или разгерметизация систем повышенного давления в зависимости от физико-химических свойств рабочей среды может приве- сти к появлению одного или комплекса поражающих факторов: – ударная волна (последствия – травматизм, разрушение оборудова- ния и несущих конструкций и т. д.); – возгорание зданий, материалов (последствия – термические ожоги, потеря прочности конструкций и т. д.); – химическое загрязнение окружающей среды (последствия – уду- шье, отравление, химические ожоги и т. д.); – загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами. Чрезвычайные ситуации возникают также в результате нерегламен- тированного хранения и транспортирования взрывчатых веществ, легко- воспламеняющихся жидкостей, химических и радиоактивных веществ, пе- реохлажденных и нагретых жидкостей и т. п. Следствием нарушения ре- гламента операций являются взрывы, пожары, проливы химически активных жидкостей, выбросы газовых смесей. При взрывах поражающий эффект возникает в результате воздей- ствия элементов (осколков) разрушенной конструкции, повышения давле- ния в замкнутых объемах, направленного действия газовой или жидкост- ной струйки, действия ударной волны, а при взрывах большой мощности 12 (например, ядерный взрыв) вследствие светового излучения и электромаг- нитного импульса. Наибольшую опасность представляют аварии на объектах ядерной энергетики и химического производства. Так, авария на четвертом энерго- блоке Чернобыльской АЭС в первые дни после аварии привела к повыше- нию уровней радиации над естественным фоном до 1000 – 1500 раз в зоне около станции и до 10 – 20 раз в радиусе 200 – 250 км. При авариях все продукты ядерного деления высвобождаются в виде аэрозолей (за исклю- чением редких газов и йода) и распространяются в атмосфере в зависимо- сти от силы и направления ветра. Размеры облака в поперечнике могут из- меняться от 30 до 300 м, а размеры зон загрязнения в безветренную погоду могут иметь радиус до 180 км при мощности реактора 100 МВт. Одной из распространенных причин пожаров и взрывов особенно на объектах нефтегазового и химического производства и при эксплуатации средств транспорта являются разряды статического электричества. Статическое электричество– совокупность явлений, связанных с образованием и сохранением свободного электрического заряда на по- верхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ. Причиной возникновения статического электричества являются про- цессы электризации. Естественное статическое электричество образуется на поверхности облаков в результате сложных атмосферных процессов. Заряды атмосферного (естественного) статического электричества образу- ют потенциал относительно Земли в несколько миллионов вольт, приво- дящий к поражениям молнией. В промышленности процессы электризации возникают при дробле- нии, измельчении, обработке давлением и резанием, разбрызгивании (рас- пылении), просеивании и фильтрации материалов-диэлектриков и полу- проводников, т. е. во всех процессах, сопровождающихся трением (пере- качка, транспортирование, слив жидкостей-диэлектриков и т. д.). Величина потенциалов зарядов искусственного статического электричества значи- тельно меньше атмосферного. Искровые разряды искусственного статического электричества – ча- стые причины пожаров, а искровые разряды атмосферного статического электричества (молнии) – частые причины более крупных чрезвычайных ситуаций. Они могут стать причиной как пожаров, так и механических по- вреждений оборудования, нарушений на линиях связи и энергоснабжения отдельных районов. Большую опасность разряды статического электричества и искрение в электрических цепях создают в условиях повышенного содержания го- рючих газов (например, метана в шахтах, природного газа в жилых поме- щениях) или горючих паров и пылей в помещениях. В чрезвычайных ситуациях проявление первичных негативных фак- торов (землетрясение, взрыв, обрушение конструкций, столкновение 13 транспортных средств и т. п.) может вызвать цепь вторичных негативных воздействий (эффект «домино») – пожар, загазованность или затопление помещений, разрушение систем повышенного давления, химическое, ра- диоактивное и бактериальное воздействие и т. п. Последствия (число травм и жертв, материальный ущерб) от действия вторичных факторов часто превышают потери от первичного воздействия. Характерным примером этому является авария на Чернобыльской АЭС. Основными причинами крупных техногенных аварий являются: отказы технических систем из-за дефектов изготовления и нару- шений режимов эксплуатации (многие современные потенциально опас- ные производства спроектированы так, что вероятность крупной аварии на них весьма высока и оценивается величиной риска 10 и более; ошибочные действия операторов технических систем (статистиче- ские данные показывают, что более 60 % аварий произошло в результате ошибок обслуживающего персонала); концентрация различных производств в промышленных зонах без должного изучения их взаимовлияния; высокий энергетический уровень технических систем; внешние негативные воздействия на объекты энергетики, транс- порта и др. |