НТСиТР_Акимов_учебник. Учебное пособие Надежность технических систем и техногенный риск
 Скачать 7.5 Mb.
|
|
Рис. 6.4.1. Схема технологической установки: 1 - расходная емкость; 2 - реактор; 3,4 - трубопроводы продуктов А и В; 5 - насосы; 6 - запорный клапан Пример простой технологической карты 1. Вещество А. 2. Вещество В. 3. Получаемый продукт С. 4. Реакция А + В = С. Предположим, что химия технологического процесса такова, что концентрация исходного материала А никогда не должна быть ниже концентрации материала В во избежание взрыва. Проектом определено, как должен работать участок трубопровода, по которому осуществляется перемещение материала А. Первое из появляющихся отклонений возникает при использовании ключевых слов "НЕ" или "НЕТ" применительно к проектному требованию. В данном случае получится: "НЕ ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ А". Затем рассматривается схема технологического процесса для установления причин, которые могли бы полностью прекратить подачу А. Обратимся к рис. 6.4.1. Начнем с трубопровода, идущего от всасывающего патрубка насоса, который перекачивает исходный материал А до того места, где он поступает в реактор. Причинами прекращения подачи А могут быть: 1. Расходный резервуар пуст. 2. Не действует насос из-за механической поломки, повреждения электросети или отключения насоса и т.д. 3. Разрыв трубопровода. 4. Закрыт запорный клапан. Очевидно, что, по крайней мере, некоторые из этих причин являются возможными и поэтому можно заключить, что они вызывают существенное отклонение А + В = С. Затем анализируются последствия. Полное прекращение доступа потока материала А скоро приведет к тому, что количество материала В в реакторе будет превышать количество материала А, что может привести к опасности взрыва. Таким образом, выявлены опасности в конструкции, и они отмечены для дальнейшего рассмотрения. Следующее ключевое слово: "БОЛЬШЕ". Отклонения выражаются следующими словами: "В РЕАКТИВНЫЙ СОСУД ПОСТУПИЛО БОЛЬШЕ ВЕЩЕСТВА А". Причиной этому могут быть технические характеристики насоса, которые при определенных обстоятельствах приведут к увеличению скорости потока одного из веществ. Если это вполне объяснимая причина, то рассматривают следующие последствия: 1. В результате реакции в реактивном сосуде образуется вещество С, загрязненное избытком вещества А, переходящее в таком виде в следующую стадию процесса. 2. Избыточный поток в реактивный сосуд предполагает, что часть вещества будет удалена через сливное устройство. Для решения вопроса о степени опасности таких обстоятельств нужна дополнительная информация. Следующее ключевое слово "МЕНЬШЕ". Отклонение сформулировано как: "В РЕАКТИВНЫЙ СОСУД ПОСТУПИЛО МЕНЬШЕ ВЕЩЕСТВА А". Причины этого события несколько отличаются от причин, вызвавших отклонение от режима в результате прекращения подачи А: 1. Запорный клапан открыт неполностью. 2. Частичная закупорка трубопровода. 3. Насос не справляется с подачей жидкости из-за снижения своих рабочих характеристик. Следствие аналогично тому, которое явилось результатом полного прекращения потока, и поэтому потенциальная опасность - это возможность взрыва. Затем оставшиеся ключевые слова по очереди применяются к проекту конструкции этой части, для того чтобы обеспечить исследование всех возможных отклонений. После проверки трубопровода, по которому в реактор поступает материал А, он отмечается на карте технологического процесса как прошедший проверку. Затем выбирается следующая часть конструкции для исследования, и это может быть трубопровод для подачи исходного материала В в реактор. Это повторяется (рис. 6.4.2) для каждой части конструкции, каждого трубопровода, вспомогательных устройств, например мешалок, любых средств обслуживания реактора (подача тепла и холода) и самого реактора. Вот почему этот метод иногда называют методом последовательной экспертизы.  Рис. 6.4.2. Последовательность проведения экспертизы Только при исключительных обстоятельствах на каждом этапе анализа составляется письменный отчет, придерживаясь рассмотренной структуры описания ПАО. Более обычным является проведение анализа с записью только потенциальных опасностей и их причин, например по форме, представленной в табл. 6.4.1, и последующим устным их обсуждением. Таблица 6.4.1 Изучение опасностей и функционирования системы  Значения ключевых слов. Необходимо четко представлять их значения, определяемые толковым словарем, и придерживаться единообразия при исследовании системы. Ключевые слова (фразы, выражения) применяются для характеристики системы, где имеется информация (описание, техкарта и пр.), как должно действовать оборудование или протекать технологический процесс. На примере были продемонстрированы принципы, лежащие в основе этого метода, и было показано, как применять первые три ключевых слова. Обычно они используются в своем прямом значении и дают четкую характеристику отклонения от технологического режима. Остальные слова требуют некоторых дополнительных пояснений. Их значение также рассмотрены на примере (рис. 6.4.1). Следующие два отклонения от проекта имеют качественный характер. Ключевыми словами являются ТАК ЖЕ КАК, а отклонение - ТАК ЖЕ КАК ПЕРЕМЕЩЕНИЕ А. Это может означать: 1. Перемещение какого-либо компонента в дополнение к А. Анализ технологического процесса (рис. 6.4.1) показывает наличие дополнительного трубопровода с запорным клапаном насоса. Если этот клапан не закрыт, вместе с А в реактор может поступать другой компонент. При этом появляется возможность того, что этот компонент либо будет оказывать характерное для него действие, либо будет играть роль инертного разбавителя А. 2. Перемещение А куда-нибудь еще кроме реактора. При анализе карты технологического процесса мы видим, что это возможно. Он мог бы перемещаться вверх по трубопроводу до всасывающего отверстия насоса через Т-образный участок. 3. Другие процессы, происходящие одновременно с перемещением А. Например, может ли происходить кипение или разложение А в трубопроводе или насосе? Другим отклонением может быть такое отклонение, которое явилось причиной неполной реализации проектного замысла. Ключевыми словами являются ЧАСТЬ ЧЕГО-ЛИБО и ОТКЛОНЕНИЕ ЧАСТИ ПЕРЕМЕЩАЕМОГО А. Это могло бы означать: 1. Компонент А отсутствует. В данном случае необходимо иметь данные о составе А для правильной оценки эффекта отсутствующего компонента. 2. Пропуск одного или более реакторов в том случае, если насос подает А в несколько реакторов. Эти последние два отклонения снова имеют качественный характер, однако ни один из проектных замыслов не сохраняется. Первое из отклонений противоречит проекту. Ключевое слово ОБРАТНЫЙ и отклонение формулируется КАК ОБРАТНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ А. Это означает, что поток направляется из реактора через насос. С помощью технологической схемы (карты) рассматриваются вероятность и возможные последствия такой ситуации. 3. Изучается возможность полной замены проектного замысла чем-нибудь еще. Ключевые слова - ДРУГОЕ а НЕ, а отклонение - ЧТО-ТО ДРУГОЕ, а НЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ А. Это могло бы означать: 3.1. Перенос материала, отличающегося от А. На технологической карте изучается возможность этого. Такое замещение могло бы произойти, например, при ошибочной подаче другого материала через насос. Необходима дополнительная информация о возможных материалах и их действии. 3.2. Изменение запланированного назначения оборудования. Например, подача компонента А не в реактор, а в другую емкость. Изучение карты технологического процесса показывает, что это может произойти через Т-образный отрезок трубопровода. 3.3. Изменение в характере действия вещества и его состоянии. Например, может ли А загустевать вместо того, чтобы перемещаться в трубопроводе? Дополнительные рекомендации по применению ключевых слов. В предыдущем разделе ключевые слова были представлены в виде набора стандартных терминов, которые могут применяться при рассмотрении проектной документации для того, чтобы сформулировать возможные значимые отклонения. Их значение и применимость зависят от проектных решений, к которым они применяются, и возможного характера отклонений от запланированного процесса или конструкции. При общем описании могут применяться ключевые слова. При детальном описании они также могут применяться в качестве фраз. Однако при использовании этих слов для более подробных описаний необходимы некоторые ограничения и даже модификации. Когда они применяются для обозначения таких видов действий, как РЕАГИРОВАТЬ и ПЕРЕМЕЩАТЬ, обычно можно использовать все ключевые слова для четкой формулировки отклонений от заданного режима. Иногда с помощью одного ключевого слова можно описать несколько отклонений. Все ключевые слова, за исключением, возможно, слова ОБРАТНЫЙ, могут также применяться к веществам. В данном случае также можно сформулировать два или несколько отклонений. Например, БОЛЬШЕ ПАРА может означать увеличение количества пара или повышение скорости его потока (увеличение расхода пара) или же повышение давления пара (возрастание интенсивности). При более длительном изучении проекта могут возникнуть ограничения в результате снижения возможности отклонений. Например, рассматривается система, предназначенная для эксплуатации при температуре 100(С. Единственно возможными отклонениями (если не принимать во внимание абсолютный нуль) являются БОЛЕЕ, т.е. свыше 100(С, или МЕНЕЕ, т.е. ниже 1000С. В тех случаях, когда ключевые слова применяются к временным аспектам, слова БОЛЕЕ или МЕНЕЕ могут означать увеличение или уменьшение продолжительности или увеличение или снижение частот. Однако для характеристики последовательности действий или событий или абсолютного времени более информативными являются ключевые слова СКОРЕЕ или ПОЗЖЕ, чем ИНАЧЕ (ПО-ДРУГОМУ). Таким же образом при изучении таких аспектов, как положения, источник или назначение, более пригодным является ГДЕ ЕЩЕ, чем ИНАЧЕ ЧЕМ. И снова в этом случае более информативными будут слова ВЫШЕ и НИЖЕ, чем БОЛЕЕ или МЕНЕЕ, при характеристике отклонений, связанных с повышением параметров. При комплексном изучении проекта, предусматривающем характеристику показателей температуры, скорости, состава, давления и т.д., рекомендуется применение всей последовательности ключевых слов отдельно по каждому элементу вместо применения каждого ключевого слова ко всему диапазону характеристик. При использовании ключевых слов в предложениях также рекомендуется применять последовательность ключевых слов отдельно к каждому слову или фразе, начиная с той части, которая характеризует действие. 6.5. МЕТОДЫ ПРОВЕРОЧНОГО ЛИСТА (CHECK-LIST) И "ЧТО БУДЕТ ЕСЛИ ...?" ("WHAT - IF") Помимо рассмотренного метода используются методы, способствующие выявлению критических точек системы, могущих вызвать отказ системы (элемента) или обусловить аварийное состояние производства. Эти методы (чаще - их комбинация) относятся к группе качественных методов оценки опасности, основанных на изучении состояния условий эксплуатации системы (объекта) или проекта действующим требованиям промышленной безопасности. Они дают представления об отклонениях от нормы и могут служить основой для более подробных (в т.ч. и численных) методов анализа, позволяют выработать корректирующие воздействия не только со стороны системы контроля и управления безопасностью, но и внести коррективы в технологический процесс или модернизировать систему. Метод использует промежуточные признаки состояния системы и способствует предотвращению опасных событий. На рис. 6.3 приводится схема использования промежуточных признаков для предотвращения развития опасной ситуации, приводящей в последствии к авариям и несчастным случаям. В плане методического содержания эту схему можно применить к любому производству. В каждом конкретном случае могут изменяться признаки. Опытный специалист по безопасности может заметить промежуточный признак, который не виден лицу, эксплуатирующему оборудование, так же как и оператор технической системы или технолог могут увидеть отклонения от нормы, которые не понятны специалисту по безопасности. Например, в качестве промежуточного признака может выступать излишняя вибрации, шум в отдельных частях агрегата и др. Результат проверочного листа - перечень вопросов и ответов о соответствии исследуемой системы требованиям безопасности и указания по обеспечению безопасности (контрмеры). Метод проверочного листа отличается от "Что будет, если...?" более обширным представлением исходной информации и результатов о последствиях нарушений безопасности. Исследование существенно упрощается, если его обеспечить вспомогательными формами, унифицированными бланками, облегчающими на практике проведение анализа и представление результатов. Методы недороги и наиболее эффективны при исследовании безопасности хорошо изученных объектов с известной технологией или объектов с незначительным риском крупных аварий.  Рис 6.5.1. Методика использования промежуточных признаков для предотвращения аварий Эти методы состоят из двух этапов - общего анализа опасностей и детального в рамках ПАО. Цели общего анализа опасностей - выявить отклонения, разработать план действий последующего анализа и количественных оценок, определить корректирующие воздействия (контрмеры), которые следовало бы применить немедленно. Может оказаться так, что нет необходимости количественной оценки и, более того, в результате общего анализа удается выявить и предложить дешевые и простые контрмеры. Поскольку анализ выполняется на общем уровне, то и правила его проведения выглядят качественно и, возможно, субъективно. Но это необходимый шаг для использования в последующем количественных методов (на этом этапе следует иметь в виду возможную оценку соотношения затраты - прибыль). Описание каждой из выявленных опасностей следует заносить в карту (табл. 6.5.1). Таблица 6.5.1 Карта общего анализа опасностей  На карте проставляется дата, что дает возможность устанавливать хронологи выявления (развития) опасностей, указывается подразделение (цех, участок, подсистема, агрегат и пр.), что дает возможность проследить топографию опасностей. Остальная часть разбита на четыре рубрики. Каждая из них представлена несколькими категориями. Категории располагаются так, что те из них, которые требуют наибольшего внимания при анализе, находятся внизу перечня. Например, если серьезность опасности катастрофическая, вероятность аварии - неминуемая, а затраты - номинальные, то необходимо немедленное действие. Каждая опасность характеризуется длительностью экспозиции, серьезностью и вероятностью возникновения. Здесь имеется в виду относительная вероятность для того же интервала времени, для которого рассматриваются и другие опасности. Альтернативы в момент составления карты еще не определены, затраты по ним не известны. В этот момент следует ориентироваться на предположительные относительные оценки, которые не претендуют на абсолютную точность. Они могут быть сделаны опытными специалистами. Столбец "Действия" не заполняется до тех пор, пока не будут собраны и отсортированы все карты. Категории в картах представлены не количественно, и к ним непосредственно не применимы такие операции, как умножение, сложение и т.д. Их содержание полезно для дальнейшего анализа. При заполнении названных четырех частей карты следует учесть мнение всех заинтересованных служб предприятий. Таким образом, решение о том, что считать опасностью, не требующей экстренных мер, является отчасти групповым решением. Действия по ликвидации менее существенных опасностей откладываются до устранения опасностей, требующих экстренного вмешательства. Большинство опасностей относится к категории, требующих дальнейшего анализа перед принятием решения. Анализ занимает некоторое время. Первыми анализируются самые неотложные и серьезные проблемы. Для этого карты анализа располагаются в порядке срочности требуемых действий, используя признак серьезность - вероятность - затраты, придерживаясь следующей процедуры. 1. Предварительная сортировка. Отбираются все карты с катастрофически серьезными опасностями, затем карты с серьезностью, соответствующей критической, а далее с предельно допустимой и вызывающей беспокойство. Внутри каждой из этих категорий карты сортируются по вероятности аварий соответственно: неотвратимая, значительная, умеренная и небольшая. Наконец, внутри каждой группы проводится аналогичная сортировка по затратам. Так карты окажутся рассортированными по затратам внутри вероятности аварии, а далее - внутри категорий серьезности. При сортировке придается наибольшее значение серьезности, а затратам - наименьшее. 2. Пересмотр и ранжирование опасности. Следует по порядку пересмотреть все карты. Надо сверить первую карту со второй, задавшись вопросом: "Действительно ли первая опасность серьезней второй"? и "Что будет, если...?" Тут уже выносится субъективное решение на базе всей имеющейся информации. Если покажется необходимым, то карты меняют местами. После контроля первых двух карт вторая сравнивается с третьей. Таким образом, за один просмотр колоды карт достигается упорядоченность оценок опасности. 3. Составление приоритетного перечня. Перекладка карт здесь уже не имеет места. По картам составляется перечень опасностей для проведения более детального анализа в рамках ПАО. При этих методах анализа имеется два комплекса проблем во время анализа опасностей: изучение самих опасностей и изучение опасных элементов системы, но их можно рассматривать совместно. Эту связь можно оформить в виде таблицы (табл. 6.5.2). Каждая карта общего анализа обусловит несколько форм детального анализа: одну для исходного действия и по одной для каждого варианта контрмер или их комбинаций. Формы должны иметь поэлементное соответствие друг с другом. |