Вопрос оценки риска возникновения аварий на производстве сегодня, как никогда, актуален. В стране вводятся в действие нормативные акты, гармонизованные с европейскими. Формируется единый подход к оценке профессиональных рисков. Не случайно в связи с проведением Всемирного дня охраны труда в текущем году согласно рекомендации МОТ темой объявленной акции выбрано «Управление профессиональными рисками». Продолжаем публиковать работы ученых и специалистов на эту тему, надеемся на широкое участие в обсуждении этого вопроса.
Риск — степень вероятности
определенного негативного события,
которое может свершиться в
определенное время или при
определенных обстоятельствах на
территории ОПО и/или за его
пределами (Методика определения
рисков и их приемлемых уровней для
декларирования безопасности ОПО,
утвержденная приказом Минтруда от
14.12.2002 г. № 637).
Риск промышленного предприятия —
вероятность реализации
потенциальной опасности, которая
инициируется промышленным
предприятием, и/или негативных
последствий этой реализации (ДСТУ
2156-93 «Безопасность промышленных
предприятий. Термины и
определения»).
Риск (risk) — сочетание возможности
и последствия (последствий)
специфического опасного
происшествия (3.14 ДСТУ-П OHSAS 18001:2006
«Системы управления безопасностью
и гигиеной труда. Требования»).
Оценивание риска (risk assessment) —
целостный процесс оценивания
степени риска и решения вопроса
возможности рисков (3.15 ДСТУ-П ОHSAS
18001:2006 «Системы управления
безопасностью и гигиеной труда.
Требования»).
Риск (risk) — сочетание вероятности
наступления опасного события и
тяжести травмы или ущерба для
человеческого здоровья, вызванных
этим событием (ILO-OSH 2001
«Руководство по системам
управления охраной труда»).
Оценка риска (risk assessment) — процесс
оценивания рисков для безопасности
и здоровья, связанных с
воздействием опасностей на работе
(ILO-OSH 2001 «Руководство по системам
управления охраной труда»).
Риск — вероятность нанесения
ущерба с учетом его тяжести (ДСТУ
2293-99 «Охрана труда. Термины и
определения основных понятий»).
Со времени вступления в силу Закона
«Об объектах повышенной опасности»
Госгорпромнадзор и МЧС Украины
ведут учет объектов повышенной
опасности (ОПО) и контролируют
мероприятия по их безопасной
эксплуатации. Количество ОПО в
Украине составляет около 6000 единиц,
данные объекты принадлежат
примерно 2500 субъектам
хозяйствования, осуществляющим
деятельность в 10 основных отраслях
национальной экономики. В
металлургической отрасли сегодня
существует около 70 ОПО. Согласно
требованиям НПАОП 0.00-6.22-02
«Порядок декларирования ОПО»
субъекты хозяйствования
разрабатывают для ОПО декларацию
безопасности. При этом для объектов
I класса опасности декларация
должна включать оценку уровня
риска возникновения и развития
аварий, которая выполняется в
соответствии с Методикой
определения рисков и их приемлемых
уровней для декларирования
безопасности ОПО [1].
Сегодня управление риском на
протяжении всего времени
функционирования предприятия
является основой обеспечения его
безопасности.
В настоящее время методология
оценки риска возникновения аварий
при разработке деклараций
безопасности сводится к следующим
этапам:
идентифицируется ОПО по количеству
опасных веществ на объекте и
расстоянию к «третьим лицам»;
из структурных подразделений
предприятия выделяется
определенный технологический
объект (цех, отделение, установка и
т. п.), который разбивается на
технологические блоки. Для каждого
из блоков производится оценка
опасных факторов и изучаются
сценарии развития возможных
аварий;
для технологических блоков и
объектов обычно прописываются
«деревья отказов» с целью
количественного и качественного
анализа риска возникновения
аварий.
Проблемы у разработчиков
деклараций безопасности возникают
как раз на третьем этапе, когда они
сталкиваются с этим «достаточно
изученным» и в то же время не в
полной мере прописанным методом. В
основном авторы книг и методик
занимаются анализом простых
объектов, редко когда можно
встретить в литературе конкретные
примеры построения «деревьев
отказов» реальных
производственных объектов
нефтегазовой отрасли, не говоря об
объектах металлургической и
коксохимической промышленности.
Декларации безопасности
разрабатываются в Украине уже
около 6 лет, однако следует
отметить, что методически вопрос
анализа риска аварий обеспечен
недостаточно.
При количественном анализе риска
проблемы возникают уже на этапе,
когда разработчик начинает
подставлять в «дерево отказов» в
качестве основных событий отказы
оборудования и его основных частей
и в результате получает
вероятность аварии, близкую 1
(особенно если досконально уделять
внимание отказам фланцевых
соединений, запорной арматуры и т.
п.).
Начинается поиск других решений. А
поскольку в литературе
распространенным является мнение о
том, что построение «деревьев
отказов» — это своего рода
искусство, разработчики начинают
индуктивным методом прописывать
такие события, как «взрыв коксового
газа внутри бензольного скруббера
(возникновение искры при падении
тарелок)» и т. п., которые не вяжутся
со статистикой реально
происходящих на предприятиях
аварий. Эти обстоятельства, ввиду
отсутствия отраслевых
методических документов и
достоверных статистических оценок
по аварийности, зачастую приводят к
неверным оценкам опасности.
Существует ряд компьютерных
программ для анализа риска, однако
их стоимость несоизмерима с
затратами на разработку декларации
безопасности, а содержание часто
ставит под сомнение правильность
выбора.
Поскольку процедура
количественной и качественной
оценки риска весьма трудоемка,
необходима автоматизация
соответствующих работ и разработка
компьютерных программ (желательно
отраслевых), в которых заложены
основные принципы анализа
опасностей. Программный продукт
должен позволять осуществлять
задание технологических
параметров оборудования и
технологического процесса для
получения конкретных оценок
опасности. Важным для
распространения опыта среди
специалистов является наличие
демонстрационных примеров при
анализе риска конкретных опасных
производственных объектов.
Продемонстрируем возможность
использования существующих
программных продуктов для оценки
риска возникновения аварии на
установке гидроочистки цеха
ректификации бензольных продуктов
коксохимзавода.
Характеристика технологии
гидроочистки
фракции сырого бензола
Данная технология применяется для
переработки сырого бензола в
чистый продукт путем выделения из
фракции сернистых соединений и
других примесей. Подобная
технология и схема очистки
коксохимических продуктов
подробно описана в литературе [2]. В
Украине существует одна такая
установка в ОАО «Ясиновский
коксохимический завод».
Технологическая схема процесса
гидроочистки включает прохождение
фракции бензол-толуол-ксилол
(БТК) через ряд технологических
аппаратов (компрессоры, насосы,
сосуды, работающие под давлением,
теплообменники, реакторы,
смесители и т. д.) и трубопроводов
при повышенном давлении и
температуре. Именно поэтому
технологическая установка
является довольно сложным,
потенциально опасным объектом. В
этом случае на примере
моделирования аварийных ситуаций
можно наглядно показать
применимость объектных подходов
при построении «дерева отказов»
для реального опасного
промышленного производства.
Использование метода «дерева
отказов»
при оценке опасностей установки
гидроочистки
В результате проведенной работы
была разработана модель «дерева
отказов» для установки
гидроочистки фракции БТК (рис. 1).
Это — логико-вероятностная модель
причинно-следственных связей
отказов исследуемой системы с
отказами ее элементов и прочими
воздействиями, приводящими к
выбросу технологической
взрывопожароопасной среды. Методом
«обратной логики» выделены 5
наиболее существенных причин,
приводящих к конечному событию,
каждая из которых подробно
рассматривается в данном
«дереве».
Объектная модель для оценки риска
установки
гидроочистки в среде Simulink
На основе приведенной модели
«дерева отказов» установки
гидроочистки разработана
объектная модель для оценки риска
опасности производства в среде Mathlab
Simulink. Блок-диаграмма модели
приведена на рис. 2. В данной
блок-диаграмме используются блоки
Logical Operator для выполнения логических
операций и/или, подпрограммы
генераторов опасных событий Subsystem,
виртуальные осциллографы и
дисплеи. Наиболее важным элементом
данной модели является объектный
генератор опасных событий. Он
генерирует опасные события,
связанные с отказами оборудования,
вероятностное распределение
которых характеризуется
Пуассоновским законом [3]. Генератор
настраивается под реальные виды
оборудования в диапазонах
интенсивности его отказов l и
выдает логический сигнал отказа с
увеличивающейся во времени
частотой по заданному закону, что
позволяет работать с динамическим
потоком событий.
Вся блок-диаграмма настроена под
конкретные параметры оборудования
гидроочистки с использованием
типовых блоков графической
библиотеки Simulink.
Результаты статистических
экспериментов
Статистический эксперимент
проводился для конкретного
отделения гидроочистки цеха
ректификации ОАО «ЯКХЗ», при этом
учитывалось время существования,
режимы пуска, остановки и ремонта
оборудования.
При имитационном моделировании
объектная модель для
технологических блоков данного
производства запускалась 150 раз.
Была сымитирована работа 150
установок, аналогичных
рассматриваемой, в течение 6500 ч/год.
Получена вероятность реализации
рассматриваемой аварии 3Е-3 (рис. 1),
что соответствует трем выбросам
опасной среды в год в массиве из 1000
установок, работающих в условиях,
аналогичных рассматриваемой.
В результате анализа установлено,
что эмпирические распределения
имитируемых потоков опасных
событий подчиняются распределению
Пуассона (см. рис. 3 и таблицу):
получено то же распределение, что и
после обработки статистических
данных по авариям в
металлургической отрасли [4].
Следует отметить, что на
рассматриваемой установке за все
время ее существования был
зафиксирован один смертельный
несчастный случай во время ремонта
оборудования (1998 г.), произошедший
по причине ошибки обслуживающего
персонала, и один случай аварийной
остановки циркуляционного
компрессора коксового газа,
сопровождавшийся срабатыванием
защиты и четкими действиями
персонала по ликвидации аварийной
ситуации. Данные происшествия не
повлекли за собой рассматриваемое
в данной объектной модели опасное
событие «выброс технологической
среды рафинат+циркуляционный газ».
Подобная авария может привести к
катастрофическим последствиям:
взрыву, «огненному шару», пожару на
установке и распространению
токсичного облака бензольных
продуктов, продуктов горения и, как
следствие, травмированию персонала
предприятия.
Выводы
Основная проблема оценки опасности
для ИТР и проектантов лежит в
необходимости представления
возможных аварийных ситуаций на
реальных технологических объектах
в виде Булевой логики «дерева
отказов», методология которой
довольно специфична. Создание
программного продукта может
автоматизировать «рутинные»
процессы прогнозирования
возникновения опасных событий, что
позволит существенно расширить
методическую базу оценки риска
возникновения аварий. Сегодня
информационные технологии
позволяют создавать в специальных
средах типовые объекты
промышленных производств для
анализа риска. При реализации
данного направления на практике
трудоемкость разработки
деклараций безопасности ОПО резко
снизится, что позволит ИТР и
проектантам разрабатывать
декларации самостоятельно.
Подобная практика будет
положительно влиять на качество
работы и безопасность самого
производства.
Актуальным сегодня является
применение процедур оценки риска
уже на стадии проектирования, когда
закладываются основные
мероприятия безопасности для
выбора оптимального (приемлемого)
риска, аварийной защиты и
минимизации последствий аварий на
ОПО. Эффективную систему
безопасности в первую очередь
должно формировать само
государство без создания
неприемлемых условий
коммерциализации данного вида
деятельности. Поэтому
соответствующее методическое
обеспечение должно
разрабатываться
Госгорпромнадзором, а затем
передаваться проектным
организациям и на все предприятия,
имеющие ОПО.
Литература
1. Методика определения рисков и их
приемлемых уровней для
декларирования безопасности ОПО,
утвержденная приказом
Министерства труда и социальной
политики Украины от 04.12.2002 г. №
637.
2. Г. Д. Харлампович и А. А. Кауфман.
Технология коксохимического
производства.— М.: Металлургия,
1995.
3. E. Дж. Хенли, Х. Кумамото.
Надежность технических систем и
оценка риска: Пер. с англ. / Под ред.
В. С. Сыромятникова.— М.:
Машиностроение, 1984.— 528 с.
4. Г. В. Аверин, В. М. Москалец. Анализ
состояния и безопасности объектов
повышенной опасности
металлургической отрасли // Вестник
Донецкого университета. Серия А.
Естественные науки.— 2008.— № 1.
Г. АВЕРИН, докт. техн. наук, проф.
(Донецкий национальный технический
университет), В. МОСКАЛЕЦ, эксперт
технический по промышленной
безопасности ГП «Донецкий ЭТЦ»
