ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2010, том 44, № 3, с. 341-353
УДК 65.012(66.013+519.72)
МЕТОДЫ И МОДЕЛИ АНАЛИЗА РИСКА И УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ © 2010 г. А. Ф. Егоров, Т. В. Савицкая
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва
egorov@muctr.ru Поступила в редакцию 02.04.2009 г.
Развиты теоретические основы анализа и оценки риска и управления безопасностью химических производств. Предложены логико-графические, логические и вероятностные модели анализа и оценки риска возникновения аварий для различных классов химически опасных объектов. Проведена классификация задач управления безопасностью химических производств и разработаны продукционные модели оперативного управления безопасностью химико-технологических систем, направленные на предотвращение возникновения отказов и аварийных ситуаций на установках химических производств. Приведены примеры практического использования моделей и методов для анализа производственных опасностей, оценки риска и управления безопасностью химических и нефтеперерабатывающих производств.
ВВЕДЕНИЕ
Химические, нефтеперерабатывающие и нефтехимические производства являются химически опасными объектами (ХОО), на территориях которых находится большое количество емкостей, хранилищ, резервуаров с газообразными и жидкими опасными химическими веществами (ОХВ) и технологических трубопроводов для их транспортировки.
Разработка теоретических основ безопасности химических, нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств должна вестись с учетом специфики реально протекающих технологических процессов в момент возникновения и развития аварий и комплексного характера последствий негативных воздействий на человека и окружающую среду.
Актуальность и необходимость анализа химических производств как источников опасности была научно обоснована в работах отечественных ученых школы академика Кафарова В.В. [1—4] и других отечественных исследователей [5, 6], а также зарубежных ученых [7—9].
Вместе с тем, на химических предприятиях для обеспечения безопасности долгое время использовался подход, основанный на анализе производственных опасностей и охране труда. Этот подход по своей основе далек от анализа риска как такового и не оперирует количественными оценками риска, включая в рассмотрение лишь вредные факторы и их негативные воздействия на производственный персонал.
Развитие информационных технологий в середине 1990-х годов открыло широкие возможности и перспективы для управления безопасностью химических производств. Основные научные исследова-
ния были направлены на создание баз данных для анализа производственных опасностей и оценки риска, использование интеллектуальных методов поддержки принятия решений по управлению безопасностью, предотвращение возникновения отказов и технологических нарушений, приводящих к аварийным ситуациям и снижение тяжести их последствий. Это способствовало развитию качественно нового подхода к управлению безопасностью химических производств с использованием современных информационных технологий, на основе системного подхода, методов анализа риска и принципов создания качественно новых интеллектуальных систем — интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ) безопасностью химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств [10].
Настоящая статья посвящена развитию теоретических основ безопасности химических производств, включающих комплексное решение проблемы анализа и оценки риска, последствий аварий и управления безопасностью химических производств.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
На основании обобщения методов анализа и оценки риска сложных систем нами развита методология анализа риска и управления безопасностью и предложен единый подход к обеспечению промышленной и экологической безопасности при-родно-промышленных комплексов на всех стадиях жизненного цикла, включающий решение задач: анализа химических производств как источников промышленной и экологической опасности; оценки их негативных воздействий на человека и окру-
жающую среду в результате нормального функционирования и в случае аварий на них; управления безопасностью химических производств [10—22].
Задачами обеспечения промышленной безопасности на нижнем уровне иерархии являются: мониторинг состояния технологических процессов, диагностика неисправностей, анализ производственных опасностей и причин их возникновения и управление технологическими процессами с целью предотвращения возникновения отказов и их развития в аварийные ситуации. На среднем уровне иерархии решаются задачи анализа и оценки риска, прогнозирования последствий аварий и управления безопасностью с целью локализации аварийной ситуации. На верхнем уровне иерархии — химическое производство рассматривается как объект техногенной опасности для человека и окружающей среды. Задачами промышленной безопасности являются: оперативное управление безопасностью по локализации и ликвидации последствий аварий и оценки ущербов для населения и окружающей среды, принятие долгосрочных управляющих решений по повышению безопасности на стадиях реконструкции и проектирования.
Сформулированы также задачи обеспечения экологической безопасности на всех уровнях иерархии объекта: химическое производство — окружающая среда.
На нижнем уровне рассматриваются две группы источников опасности: постоянно действующие источники систематических негативных воздействий и потенциальные аварийные источники экологической опасности. На среднем уровне иерархии рассматривается химическое, нефтехимическое и нефтеперерабатывающее производство как объект техногенной и экологической опасности в режимах нормального функционирования, в результате аварий и длительных негативных воздействий. На верхнем уровне иерархии рассматриваются качественные и количественные изменения в окружающей среде, связанные с негативными воздействиями химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий.
В ряде работ [12—17] авторами существенно развита методология анализа и оценки риска химически опасных объектов. Развиты понятия риска [14], аварийной ситуации, фактора риска, сценария развития аварии [13, 16]. Определены общие и специфические особенности анализа и оценки риска и управления безопасностью химических производств в режимах нормального функционирования и в случае аварий [10, 12]. Проведена систематизация и обобщение отечественных и зарубежных методов анализа риска [15] и развиты методы анализа риска в условиях неопределенности нестатической природы. Предложены основные этапы анализа и оценки риска [13] при авариях на химических предприятиях.
На основании проведенного анализа и обобщения моделей анализа и оценки риска [23—27] предложена классификация моделей количественной оценки риска [16]. Выделено пять групп моделей, каждая из которых учитывает одну из сторон анализа и/или оценки риска и не охватывает всего многообразия процессов возникновения и развития аварий на ХОО.
В настоящей статье предлагается комплекс моделей анализа и количественной оценки риска наиболее полно отражающих реальные механизмы возникновения и многоуровневого развития аварий для различных классов химически опасных объектов на стадиях проектирования и функционирования химических производств [20].
Предложенный комплекс моделей включает: логико-графические, логические и вероятностные модели анализа и оценки риска крупнотоннажных непрерывно действующих установок производств (химико-технологических систем) [20], периодических химических производств и технологического оборудования с опасными химическими веществами, расположенного на территориях предприятий. Эти модели предназначены для анализа и оценки рисков возникновения аварий и нанесения экономического, экологического и социального видов ущербов в результате аварий.
Остановимся коротко на терминологии, которая будет использована далее при изложении материала, связанного с анализом и оценкой риска химических производств.
Под аварийной ситуацией ($) понимается сочетание условий или обстоятельств, появление которых может привести к возникновению фактора (факторов) риска (!) — причины, движущей силы, способной привести к негативному воздействию на различных реципиентов. Каждая ]-я ситуация (Б) может привести к возникновению одного или нескольких 1-х факторов риска (/]■), которые в свою очередь могут приводить к вторичным факторам риска (!), далее развиваться по многоуровневому сценарию и в результате приводить к возникновению одного или нескольких видов риска (Як), в зависимости от характера наносимого ущерба (рис. 1).
Под сценарием развития аварийной ситуации понимается возможное развитие событий, действий, исходным состоянием которого является возникновение аварийной ситуации. Каждая аварийная ситуация может развиваться по нескольким сценариям и представляет собой последовательность возникновения и развития событий (факторов риска), определяемых соответствующими физическими, химическими и биологическими параметрами.
Логико-графические модели позволяют установить причинно-следственные взаимосвязи между исходными инициирующими событиями возникновения аварийных ситуаций и их развитием, приводящим к различным видам рисков.
Рис. 1. Обобщенная логико-графическая модель анализа риска химически опасных объектов.
Они представляются в виде: семантических сетей (или семантических графов) или сетей-сценариев. Вершины семантической сети (графа) отображают некоторые понятия предметной области (ситуации, факторы и т.п.).
Логико-графическая модель может быть условно разбита на ряд уровней, каждый из которых отображает определенный этап (стадию) возникновения и развития аварии или ее последствий. Обобщенная логико-графическая модель, отражающая основные уровни развития аварии и связи между ними, приведена на рис. 1.
Рассмотрим ее более подробно:
1. Первый уровень отражает причины возникновения аварийной ситуации (Р0, о = 1, О): технологическое отклонение или нарушение; организационное отклонение или нарушение; отказ систем управления (О — общее количество причин, приводящих к аварийным ситуация
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.