Анализ опасности промышленных объектов на основе теории риска (РИСК)

Посмотреть архив целиком

19



5.АНАЛИЗ ОПАСНОСТИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ РИСКА


  1. Основные понятия и определения

При проведении экспертизы в области безопасности промышленных объектов, при анализе риска аварий на опасных производствах можно воспользоваться «Методическими указаниями по проведению анализа риска опасных промышленных объектов», утвержденных Госгортехнадзором России 12.07.96 г. (Постановление N29).

Увеличение количества и энергоемкости используемых в промышленности опасных веществ, усложнение технологий и режимов управления современными производствами требуют получения обоснованных оценок и критериев безопасности производств с учетом всей совокупности возникновения и последствий возможных аварий. Особенно важно учитывать данные обстоятельства при проведении анализа риска объектов, использующих пожаро-взрывоопасные и опасные химические вещества. Требования о необходимости проведения анализа риска содержатся в «Положении о декларации безопасности промышленного объекта Российской Федерации», в «Правилах безопасности в нефтяной и газовой промышленности».

Основной итог результатов анализа риска связан с необходимостью иметь объективную информацию о выявлении и исследовании наиболее опасных аварийных ситуаций по критериям «вероятность-тяжесть последствий) и разработкой рекомендаций по предотвращению или уменьшению опасностей для людей, материальных объектов и окружающей среды.

Под обеспечением промышленной безопасности понимают системный подход к принятию политических решений, процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизни человека, заболеваний или травм, ущерба имуществу и окружающей среде.

Основная задача анализа риска состоит в предоставлении объективной информации о состоянии промышленного объекта лицам, принимающим решения в отношении безопасности анализируемого объекта.

В этом случае необходимо провести идентификацию опасностей, анализ частоты возникновения этих опасных ситуаций и анализ последствий.

Анализ риска или риск-анализ это процесс оценки опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды, он заключается в использовании всей доступной информации для выявления опасности и оценки риска заранее определенного события (в нашем случае аварии и связанных с ней ситуаций), обусловленного этими опасностями. Под термином «Опасность» понимается состояние среды, окружающей человека, при котором при определенных условиях возможно возникновение нежелательных событий, явлений, процессов, воздействие которых на человека и окружающую среду может привести к одному из последствий или их совокупности:

-отклонению здоровья человека от среднестатистического уровня, то есть заболеванию или смерти;

-ухудшению состояния окружающей среды, обусловленному нанесением материального или социального ущерба.

Поскольку факторы опасности, которые могут возникнуть в окружающей среде, весьма разнообразны, их можно классифицировать по «источникам опасности» следующим образом:

1. Экологические факторы, обусловленные причинами природного характера;

2. Социально-экономические факторы, обусловленные причинами социального, экономического, психологического характера ( недостаточным уровнем питания, образования, здравоохранения, обеспечения материальными благами; недостаточно развитыми социальными структурами; нарушенными общественными отношениями).

3. Антропогенные производственные факторы, обусловленные хозяйственной деятельностью человека ( факторы загрязнения окружающей среды, различные физические факторы, необоснованными отчуждениями территорий под хозяйственную деятельность, чрезмерным вовлечением в хозяйственный оборот природных ресурсов и т.д.).

4.Военные факторы, обусловленные работой военной промышленности (транспортировкой военных материалов и оборудования, испытанием различного вида оружия и его уничтожения, функционированием военных объектов и всего комплекса военных средств в случае военных действий).

Все эти факторы и их воздействия следует рассматривать комплексно с учетом их взаимного влияния и связей иерархического характера.

Термин «опасность» описывает возможность осуществления некоторых условий природного, социального, технического или экономического характера, при наличии которых могут наступить неблагоприятные события или процессы (например, природные катастрофы или бедствия, аварии на промышленных предприятиях и т.д.). Опасность - это источник потенциального ущерба, вреда или ситуация с возможностью нанесения ущерба. Под опасным промышленным объектом понимают объект, производство, на котором используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют пожаро-взрывоопасные и (или) опасные химические вещества, создающие реальную угрозу возникновения аварии.

С понятием риска часто связывается представление о возможных или грозящих событиях с катастрофическими последствиями и потерями.

Слово РИСК заимствовано из итальянского языка и означает «опасность», «угрозу».Первоначально термин риск применялся в коммерции, причем в этом термине противопоставлялись возможные потери при неудаче какого-либо сопряженного со случайностью предприятия и величина преследуемого им выигрыша.

Затем, в связи с возможностью применения этого понятия в разнообразных ситуациях, оно перешло в другие области.

Точное определение риска, пригодное для всех случаев, когда оно применяется, едва ли возможно вследствие их крайнего разнообразия.

При оценке промышленной безопасности под риском или степенью риска, понимают сочетание частоты (или вероятности) и последствий определенного опасного события, понятие риска всегда включает два элемента: частоту, с которой осуществляется опасное событие и последствия этого события.

При таком подходе риск R в виде усредненного оценочного значения может быть выражен:

R = H A, (5.1)

где Н- частота, повторяемость неблагоприятных событий во времени;

А - последствия (ущерб, людские, экономические, экологические и др.потери) неблагоприятного события.


5.2 Классификация различных видов рисков

В основу классификаций рисков могут быть полжены различные признаки.

Риск может быть: индивидуальный, коллективный, потенциальный, социальный, технологический, профессиональный.

Риск может быть дифференцирован по последствиям (для человека): риск смерти, инвалидности, потери возможности трудиться, травмирования, профзаболевания.

Индивидуальный риск - частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности. Можно выделить несколько степеней индивидуального риска: чрезмерная, высокая, средняя, низкая, незначительная. Степень индивидуального риска связана с «выгодностью» деятельности человека. Под выгодностью понимается компенсация (дополнительные блага, предоставляемые рискующим), получаемая человеком за единицу риска, фактически цена риска.

Стоимостное выражение ущерба здоровью человека:

у= R , (5.2)

где у- ущерб в долларах или рублях;

- цена риска (ущерб на единицу риска);

R - риск для одного человека в год.

На рис.5.1. представлена зависимость степени индивидуального риска человека от «выгодности» его деятельности.

вероятность гибели, q


10-2 Чрезмерная

Высокая

10-4 Неприемлемо Средняя

Незначительная

10-6 Приемлемо Низкая


10-7 выгодность, у.е.

1 2 3 4 5 6

Рис.5.1.Зависимость степени индивидуального риска от выгодности деятельности.


На рис.5.1 выделены две области «приемлемо», «неприемлемо», то есть при высокой выгодности деятельности, человек допускает даже чрезмерный риск.

Существует шкала риска смерти, обусловленная воздействием различных источников опасности для человека, включая естественную и искусственную среду, профессиональную и непрофессиональную деятельность, социальное окружение и т.д.

Все уровни риска приведены к одному часу деятельности или жизни одного человека, так как это дает наглядность при сравнении различных причин смерти. Сводка данных приведена в порядке возрастания масштабов риска от 10-12 до 10-4 .

Для каждого порядка имеются группы коэффициентов:

а (1-2);

б (2-5);

в (5-10),

на которые умножаются номинальные значения величины риска данного порядка. Например:

10-12 а) отдельные неприятные природные явления (мороз, ветер, ливни, гололед);

б) ураганы, торнадо (смерчи);

в) радиоактивное загрязнение окружающей среды.


10-4 а) экипажи военных вертолетов (условия максимального риска);

б) скачки с препятствием;

в) спортивные автогонки.

Чаще всего индивидуальный риск оценивается для групп людей, характеризующихся приблизительно одинаковым временем пребывания в различных опасных зонах и использующих одинаковые защитные средства. Обычно речь идет об индивидуальном риске для работающих и для населения окружающих районов или для более узких групп, например, для рабочих различных специальностей.

Коллективный риск является количественной интегральной мерой опасности. Он определяет масштаб ожидаемых последствий для людей от потенциальных аварий. Фактически коллективный риск определяет ожидаемое количество смертельно травмированных в результате аварий на рассматриваемой территории за определенный период времени.

Потенциальный территориальный риск - пространственное распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня.

Данная мера риска не зависит от факта нахождения объекта воздействия (например, человека) в данном месте пространства. Предполагается, что вероятность нахождения объекта воздействия равна единице (например, человек находится в данной точке пространства в течение всего рассматриваемого промежутка времени). Потенциальный риск не зависит от того, находится ли данный объект в многолюдном или пустынном месте, и может меняться в широком интервале. Потенциальный риск, в соответствии с названием, выражает собой потенциал максимально возможного риска для конкретных объектов воздействия, находящихся в данной точке пространства. На практике важно знать распределение потенциального риска для отдельных источников опасности и для отдельных сценариев аварий. Как правило, потенциальный риск оказывается промежуточной мерой опасности, используемой для оценки индивидуального и социального риска.

Социальный риск - зависимость частоты событий F, в которых пострадали на том или ином уровне число людей, больше теоретически определенного числа людей N от этого числа людей N. Социальный риск фактически характеризует масштаб возможных аварий и катастроф. Распределение потенциального риска и плотности населения в исследуемом районе позволяет получить количественную оценку социального риска для населения. Для этого нужно определить число пораженных при каждом сценарии от каждого источника опасности и затем определить зависимость событий F от N. Масштаб же возможных аварий и катастроф определяется функцией, у которой есть установившееся название F/N - кривая. В зависимости от задач анализа под N можно понимать и общее число пострадавших, и число смертельно травмированных или другой показатель тяжести последствий. Соответственно, критерий приемлемой степени риска будет определяться уже не числом для отдельного события, а кривой, построенной для различных сценариев аварии. В настоящее время общераспространенным подходом для определения приемлемости риска является использованием двух кривых, когда в логарифмических координатах определены F/N - кривые приемлемого и неприемлемого социального риска смертельного травмирования, а область между этими кривыми определяет промежуточную степень риска, вопрос о снижении которой следует решать с учетом специфики производства и местных условий путем согласования с органами надзора и местного самоуправления.

Приемлемый риск - риск, уровень которого допустим и обоснован, исходя из экономических и социальных соображений. Риск эксплуатации промышленного объекта является приемлемым, если его величина настолько незначительна, что ради выгоды, получаемой от эксплуатации объекта, общество готово пойти на этот риск. Для промышленных объектов приемлемым считается риск 10-4 , а для промышленных объектов, содержащих пожаро-взрывоопасные вещества 10-6 . Основой для определения приемлемой степени риска в общем случае служат законодательство по промышленной безопасности, правила, нормы безопасности в анализируемой области, сведения об имеющихся аварийных событиях и их последствиях, опыт практической деятельности.

Проблема определения приемлемого риска в различных сферах деятельности современного человека имеет социальные, экономические, психологические и другие аспекты.

Социальный аспект может проявляться, например, в том, что преимущества от применения новой, более совершенной технологии концентрируется у одних членов общества, а риск неблагоприятных последствий, связанных с ее недостатками, распределяется на других членов или на все общество в целом.


  1. Основные элементы методики анализа риска

Так как риск является неизбежным сопутствующим фактором промышленной деятельности, то он является фактической мерой опасности, поэтому риском необходимо управлять. Целью управления риском является предотвращение или уменьшение травматизма, разрушений материальных объектов, потерь имущества и вредного воздействия на окружающую среду. Следовательно, для управления риском его необходимо проанализировать и оценить. В анализ и оценку риска входит выявление существующих опасностей, определение уровней риска выявленных нежелательных событий (по частоте и последствиям) и возможность реализации мер по уменьшению риска в случае превышения его приемлемого уровня. Анализ риска может быть количественным и качественным. Количественный анализ включает в себя результаты показателей риска, вероятностей возникновения того или иного нежелательного события и всей совокупности событий в целом. При качественном анализе результаты представляют, как правило, в виде таблиц, текстового описания, диаграмм, путем применения качественных методов анализа опасностей и экспертных оценок.

Анализ риска включает в себя:

1. Предварительный анализ опасностей (ПАО);

2. Выявление последовательности опасных ситуаций, «построение дерева событий и отказов»;

3.Анализ последствий.


5.4 Предварительный анализ опасностей

Предварительный анализ опасностей включает в себя предварительное выявление элементов системы или событий, которые ведут к опасным ситуациям. Он состоит из двух этапов.

На первом этапе система разбивается на подсистемы для выявления участков или компонентов, которые являются вероятными источниками бесконтрольных утечек ядовитых веществ, взрывов, пожаров, электротравм и др., то есть выявляются источники опасности.

На втором этапе определяются те части системы, которые могут вызвать эти опасные состояния (химические реакторы, емкости, энергетические установки, хранилища и т.д.).

Для этого проводится инженерный анализ и детальное рассмотрение опасных состояний, процесса работы и самого оборудования.

Инженерный анализ включает в себя:

  1. определение степени токсичности различных химических веществ, которые могут попасть в воздух рабочей зоны или атмосферный воздух;

  2. определение условий взрыва различных веществ;

3) определение условий возгораемости;

4) анализ условий прохождения химических реакций;

5) анализ правил безопасности;

  1. анализ возможности протекания коррозионных процессов.

На третьем этапе необходимо ввести ограничение на анализ.

Определяют события, которые нет необходимости включать в детальное изучение риска.

Таким образом, после проведения указанных трех этапов выявляют в общих чертах потенциальные опасности.

Затем определяется последовательность событий, превращающая опасность в происшествие, вырабатываются корректирующие мероприятия для устранения последствий.

Обычно выявленные опасности разбиваются на группы или классы в соответствии с вызываемыми ими последствиями:

класс I - пренебрежимые эффекты;

класс П - граничные эффекты;

класс Ш - критические ситуации;

класс IV - катастрофические последствия.

Опасности класса I - это состояния, связанные с ошибками персонала, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также неправильным ее функционированием, которые не приводят к существенным нарушениям и не вызывают повреждений оборудования и несчастных случаев с людьми.

Опасности класса П - это состояния, которые приводят к нарушениям в работе, но могут быть взяты под контроль без повреждения оборудования или несчастных случаев с персоналом.

Опасности класса Ш - это состояния, приводящие к существенным нарушениям в работе, повреждению оборудования и создают опасную ситуацию, требующую немедленных мер по спасению персонала и оборудования.

Опасности класса IV - это состояния, которые полностью нарушают работу и приводят к последующей потере оборудования и (или) гибели или массовому травмированию персонала. Обычно намечаются предупредительные меры и корректирующие мероприятия, чтобы исключить аварии класса IV и классов Ш и П. Возможные решения, которые следует рассмотреть обычно представляют в виде «дерева решений» (рис 5.2). Вообще процедура принятия решения чрезвычайно важна и включает операцию подразделения полученных вариантов на три группы решений:

  1. решения, связанные с уменьшением риска;

  2. решения, связанные с минимизацией риска;

  3. решения, связанные с оптимизацией риска.




Опасности найдены и определены

Решения устранить или уменьшить опасность

Введение исправлений в проект


Выполнение

анализа

опасностей




Опасности не найдены

Решения примириться с опасностью

Обеспечение нештатных действий

Оба мероприятия





Рис.5.2. «Дерево решений»


Решения, связанные с риском, всегда остаются для инженера сомнительными, так как нельзя заранее определить затраты для четкого разделения во всех случаях оправданного и неоправданного риска. Проконтролировать, был ли оправдан данный риск, удается всегда только после наступления нежелательного события, и возможно это только при оправданных убытках.

Данные по ПАО можно свести в таблицу по следующим пунктам:

1. Аппаратура или элемент, подвергаемый анализу;

2. Соответствующая фаза работы системы или вид операции;

  1. Анализируемый элемент или операция, являющиеся по своей природе опасными;

  2. Нежелаемое событие или ошибка, которые могут быть причиной того, что опасный элемент вызовет определенное опасное состояние;

5. Опасное состояние, которое может быть создано в результате взаимодействий элементов в системе и системы в целом;

6. Нежелательные события или дефекты, которые могут вызвать опасное состояние, ведущее к определенному типу возможной аварии;

7. Любая возможная авария, которая возникает в результате определенного опасного состояния;

8. Возможные последствия потенциальной аварии в случае ее возникновения;

9. Качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного состояния в соответствии с выбранными критериями;

10. Рекомендуемые защитные меры для исключения или ограничения выявленных опасных ситуаций или аварий.

Следовательно, ПАО - первая попытка выявить оборудование и отдельные события, которые могут привести к возникновению опасностей.




5.5. Правила построения «дерева событий и отказов»

На втором этапе при изучении риска выявляются последовательности опасных ситуаций, приводящие к нежелательному событию или аварии. На второй стадии методики изучения риска строят «дерево событий и отказов».

«Дерево событий и отказов» довольно сложная система которая служит для определения причинных взаимодействий между исходными аварийными событиями, приводящими к аварии в системе и определения способов устранения вредных воздействий, а также способов и средств защиты.

Существуют следующие правила построения «дерева событий и отказов»:

1. Нежелательное событие (конечное событие) помещается сверху и соединяется с рядом более элементарных исходных отказов путем констатации событий и логических символов.

2. Анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии.

3. События разделяются на более элементарные, и точно определяются причины этих событий.

4. Анализ системы производится до тех пор, пока на всех ветвях не появятся первичные отказы.

5. Каждому логическому элементу присваивается буквенный символ.

6. Каждое исходное событие нумеруется.

Основные логические знаки представлены в табл.5.1.






Таблица 5.1

Логические знаки

Описания

Выходное событие В происходит, если все входные события А12....Аn случаются одновременно. Вероятность возникновения В:

Выходное событие В происходит, если случается любое из входных событий

А12....Аn.

Вероятность

Наличие входа вызывает появление выхода тогда, когда происходит условное событие

Выходное событие имеет место, если все входные события происходят в нужном порядке слева направо

Выходное событие происходит, если случается одно (но не оба) из входных событий



Выходное событие происходит, если случается m из n входных событий

ПРИМЕЧАНИЕ: любой логический знак может иметь один или несколько входов, но только один выход (выходное событие).

Основные блоки «дерева событий и отказов».

1. Событие, вводимое логическим элементом. Это событие возникает в результате более элементарных исходных отказов и описывается символом:




  1. Исходное базовое событие или исходный отказ (первичный отказ) отдельного элемента. Это событие обеспечено достаточными данными (сведениями по интенсивности отказов) и обозначается символом:





3. Вторичный отказ элемента обозначается символом:




На рис.5.3 приведен элементарный блок описания отказа элемента.

Отказ

элемента





«или»






Первичный Вторичный Ошибочная

отказ отказ команда


Рис.5.3. Элементарный блок описания отказа элемента

Первичный отказ - нерабочее состояние элемента, причиной которого является он сам. Для расчета вероятности возникновения конечного события, круглые блоки должны представлять события, для которых имеются данные по надежности. Обычно исходное событие обуславливается определенным элементом и когда оно происходит, этот элемент надо отремонтировать или заменить.

Вторичный отказ происходит, когда сам элемент не является причиной отказа, а выходит из строя из-за избыточных напряжений на элемент, которые могут быть вызваны неправильными действиями персонала, выходом из строя соседних элементов, а также окружающей средой.

Ошибочные команды означают, что элемент находится в нерабочем состоянии из-за неправильного сигнала управления или какой-либо помехи.

Итак, «дерево событий и отказов» - это графоаналитический способ представления информации о возможных отказах системы. Он позволяет качественно и количественно оценить надежность системы. На рис.5.4. приведен пример построения «дерева событий и отказов» с конечным событием «пожар в помещении».

Возможные аварийные сочетания сценарии аварии):

и т.д.

Итак, перечислим основные этапы анализа «дерева событий и отказов».

  1. Определяют вершину дерева - аварийное событие (пожар, взрыв, разрыв емкости, поражение электрическим током и т.д.);

  2. Строят последовательность событий, которые ведут к конечному событию, используя символы событий и логические символы, т.е. строят совокупности сценариев аварий;

  3. Проводят количественный и качественный анализ дерева.




Рис. 5.4. Пример построения «дерева событий и отказов»


Качественный анализ состоит в сопоставлении различных маршрутов, ведущих от исходных к конечному событию. Определяют наименьший набор исходных событий, приводящих к аварии.

Количественный анализ состоит в расчете вероятности возникновения аварии для всех маршрутов или частоты ее возникновения.

Ниже приведен пример расчета вероятности возникновения пожара для «дерева событий и отказов на рис. 5.4.


  1. Методика расчета вероятности возникновения пожара Р(В).


Вероятность возникновения пожара для равновероятных событий


. (5.3)


Вероятность образования горючей смеси


(5.4)

Вероятность наличия окислителя для воздуха производственных помещений

(5.5)

(5.7)



где и определяются, как правило, из статистических данных:

рассчитывается исходя из переполнения емкости жидкостью.


Вероятность появления источника зажигания:

(5.8)


где - вероятность реализации воспламенения горючей смеси для i- го источника зажигания (i = 4; 5; 6).


где - вероятность появления i- го источника зажигания;

- условная вероятность того, что энергия i- го источника зажигания достаточна для воспламенения смеси;

- условная вероятность того, что время контакта источника с горючей смесью достаточно для ее воспламенения.

На третьем этапе анализа риска разрабатывают основные мероприятия по уменьшению опасности и риска, разрабатываются рекомендации по выполнению изменений в системе с целью улучшения показателей безаварийности.





Случайные файлы

Файл
73996-1.rtf
10352.rtf
129539.rtf
31027-1.rtf
169666.rtf