WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы. Проведен обзор опубликованных работ по известным методам оценки и обоснования промышленной безопасности опасных производственных объектов. Обсуждены различные подходы к анализу опасностей и оценки риска промышленных аварий и катастроф, оценены их достоинства и недостатки. Отмечено, что методология учета безопасности при обосновании технических и управленческих решений по действующим и проектируемым объектам нефтегазового комплекса до сих пор остается не до конца разработанной, несмотря на самое пристальное внимание исследователей. Нет достаточных оснований считать, что эти вопросы нашли окончательное решение и за рубежом.

Основу исследований в диссертационной работе составили теоретические и практические труды в области анализа опасностей и оценки риска промышленных аварий, отечественных и зарубежных ученых, в числе которых: М.В. Бесчастнов, Н.Н. Брушлинский, А.А. Быков, А.Н. Елохин, В.А. Еременко, Р.Х. Идрисов, А.В._Измалков, В.И. Измалков, В.А. Котляревский, И.Р. Кузеев, И.И. Кузьмин, Х. Кумамото (Hiromitsu Kumamoto), В.И. Ларионов, В.А. Легасов, М.В. Лисанов, И.И. Мазур, В. Маршалл (V.C. Marshall), Н.А. Махутов, Г.Э. Одишария, C.M.

Пайтерсен (C.M. Pietersen), А.С. Печеркин, А.И. Попов, Б.Е. Прусенко, В.С. Сафонов, В.И. Сидоров, И.С. Таубкин, Э. Дж. Хенли (Ernest J. Henley), А.Н. Черноплеков, А.А. Шаталов, А.А. Швыряев и ряд других крупных специалистов, преимущественно в области промышленной безопасности.

В первой главе выполнен анализ и дано критическое осмысление общих теоретических принципов и основных положений современной концепции промышленной безопасности техносферы, изложены подходы автора к разрабатываемым в диссертации методам количественной оценки техногенных рисков и обоснованию инженерных решений, направленных на повышение промышленной безопасности в нефтегазовой отрасли. Получен комплекс математических моделей, и разработаны аналитические методы квантификации и анализа риска промышленных предприятий, как части управления промышленной безопасностью. Разработана методика определения экологических рисков на межобъектовых нефтепроводах, предложена и реализована математическая модель расчета риска развития аварии на прилегающей к объекту территории с возможным загрязнением экосистем с учетом параметрического закона их поражения. Выполнен анализ показателей уровня опасности промышленных аварий на объектах техносферы, и предложены для использования в расчетах критерии риска.

В плане развития теории техногенного риска разработана методика техникоэкономического обоснования инженерных решений обеспечения безопасности объектов нефтегазового комплекса. Предложен достаточно универсальный и приемлемый критерий выбора решений, направленных на изменение уровня промышленной и экологической безопасности, включающий величину интегрированного риска - комплексного показателя потенциальной опасности объекта, выраженного в едином стоимостном эквиваленте и позволяющего применить механизм исчисления экономической эффективности при сравнительном анализе по уровню промышленной безопасности конкурирующих вариантов на этапе проектирования, модернизации или реконструкции потенциально опасных производств нефтегазового комплекса. С учетом факторов промышленной безопасности математическая модель интегрированного риска имеет вид:

R(Y) = R(YC ) +R(YM ) +R(YЭ );

n m R(YC ) = R(EC )ijsk Nij P( N)ij YC k ;

i = s= k = 1 1 j= n m R(YM ) = R(E )ijsr YMijr ;

M (1) i = s = r = 1 1 j= n m In R(Y ) = R(E )ijsq Y ; Y = blim K Cq, ijq q q q i = s= q = 1 1 j= где R(Y ), R(Y ), R(Y ) - риск социального, материального и экологического ущерС М э ба, соответственно; R(E ), R(E ), R(E ) - потенциальный риск, соответственC ijsk М ijsr э ijsq но, для k-й степени поражения индивидуума, r-й степени разрушения материального объекта и q-й компоненты экосистемы на рассматриваемой элементарной площадке территории с ij-координатами вследствие воздействия s-го поражающего фактора; N - количество людей с примерно одинаковыми условиями поражения и ij временем пребывания на рассматриваемой ij-й элементарной площадке территории; P(N) - вероятности нахождения данных людей на рассматриваемой ij-й элеij ментарной площадке территории; Y – денежный эквивалент k-й степени поражеС.k ния индивидуума (летальный исход, нетрудоспособность, серьезные травмы, травмы средней и легкой тяжести); Y – материальный ущерб в денежном исчислении Мijr для r-й степени разрушения материального объекта на рассматриваемой ij-й элементарной площадке территории; Y - удельный экологический ущерб для q-й эijq компоненты экосистемы на рассматриваемой ij-й элементарной площадке территоblim рии; - повышающий коэффициент за сверхлимитное загрязнение q-й компоq In Kq ненты экосистемы; – коэффициент индексации при оценке ущерба для q-й компоненты экосистемы; С – комплекс, определяющий ставку платы за загрязнеq ние q-й компоненты экосистемы; n - число рассматриваемых элементарных площадок территории с ij-координатами, расположенных в пределах круга вероятного поражения; m - число возможных поражающих факторов, формирующихся в результате реализации на объекте существующих опасностей (взрыв, пожар, выбросы химически опасных веществ); - число степеней поражения; - число составляющих материального ущерба; - число составляющих экологического ущерба.

Потенциальный риск R(E), входящий в качестве множителя в уравнение (1), является вероятностной величиной и характеризует потенциал возможной опасности поражения реципиента на рассматриваемой ij-й элементарной площадке территории при условии возникновения аварийной ситуации на опасном производственном объекте (ОПО). При этом уровень потенциального риска на указанной элементарной площадке, прилегающей к объекту территории, зависит от целого ряда случайных событий, совокупность которых может привести к поражению реципиента. Случайные события разделены на две группы.

Первая группа событий относится к технической системе, то есть потенциально опасному объекту, и характеризует стохастический процесс реализации опасности (бесконтрольное высвобождение энергии или утечка вредных веществ). Основным показателем тяжести последствий реализовавшейся опасности является масса вещества (М), участвующая в создании поражающих факторов. Величина массы аварийного выброса является случайной величиной и характеризуется соответствующим вероятностным распределением с плотностью f(M).

Вторая группа - характеризует стохастический процесс поражения реципиента на рассматриваемой ij-й элементарной площадке, прилегающей к объекту территории при условии возникновения аварийной ситуации на ОПО, и описывается условной вероятностью координатного поражения реципиента P(Г/М).

Основываясь на сказанном, потенциальный риск представлен интегральной формулой полной вероятности, отвечающей существу проблемы анализа потенциальной опасности промышленного объекта и позволяющей рассчитать риск на любой заданной площадке рассматриваемой территории с учетом технологических и технических особенностей, схемных решений, специфики возникновения и развития аварийных ситуаций. В общем случае потенциальный риск выражается следующей зависимостью:

Mmax R(E) = (M) P(Г / М)dM, (2) f Mmin где f(M) - плотность распределения аварийных выбросов на объекте; P(Г/М) - вероятность поражения реципиента в рассматриваемой точке территории при условии аварийного выброса опасного вещества (определяется координатным законом поражения реципиента); Г – расстояние от места аварии до рассматриваемой точки территории; М - масса аварийного выброса опасного вещества; [М, М ] - диапаmin max зон изменения массы аварийных выбросов на потенциально опасном объекте.

Функция f(M), построенная для различных сценариев аварий с учетом массива Pij Мij данных по вероятности и массе аварийного выброса, является базовой характеристикой технической системы, определяющей опасность объекта как источника аварийных выбросов. Для определения величин P использованы инженерij ные методы оценки вероятности аварии и методы анализа статистических данных.

R = f т (M)dM – По своей сути функция f(M) определяет технический риск M[,] вероятность аварий в рассматриваемой сложной технической системе с последствиями M [, ] определенного уровня за определенный период функционирования, как правило, за год.

Разработана, обоснована и практически используется оригинальная методика, позволяющая на основе декомпозиции возможной аварийной ситуации и метода регрессионного анализа определить для рассматриваемой сложной технической системы модель и параметры функции f(M) - технического риска системы (рис.1).

Рис.1. Регрессионный анализ технической системы На следующем этапе количественной оценки потенциального риска R(Е) рассматриваются события, связанные с воздействием поражающих факторов аварии на реципиента (человека, материальные объекты, экосистемы) в рассматриваемой ij-й области прилегающей территории. При этом вероятность поражения реципиента в этой области определяется принятым в расчетах параметрическим законом поражения, зависящего от характера процесса и параметров поражающего фактора в рассматриваемой области территории.

Математическая модель и количественная интерпретация параметрического закона поражения определяются природой и конкретным механизмом действия поражающего фактора, а также видом и состоянием реципиента.

Показано, что задачи оценки последствий воздействия поражающих факторов на реципиента могут быть сведены к моделированию ситуации с помощью трехпараметрического распределения Вейбулла.

Выполнен анализ эмпирико-статистических данных о характере воздействия поражающих факторов на человека, технологическое оборудование, здания и сооружения и получены аналитические зависимости параметрических законов поражения реципиента, в основу которых положено трехпараметрическое распределение Вейбулла. Определены численные значения параметров соответствующих параметрических законов поражения реципиента.

На рис.2, в качестве примера, приведены параметрические законы поражения человека.

Рис.2. Параметрические законы токсического и фугасного поражения человека При решении проблем промышленной безопасности обоснование показателей риска от какого-либо объекта проводится в пределах зоны острых воздействий – круга вероятного поражения (КВП). В качестве КВП при авариях на опасных нефтегазовых объектах рассматривается территория, ограниченная изолинией с пороговыми значениями рассматриваемого поражающего фактора (ПФ) для токсодозы PCt, избыточного давления Р или интенсивности теплового излучения J.

пор пор Рассматриваемые события поражения человека (смертельный исход, тяжелая, средняя и легкая степени поражения) являются несовместными событиями, так как человек не может одновременно погибнуть, получить поражение той или иной степени тяжести или остаться не пораженным.

Для решения данной проблемы и расчета числовых характеристик различных последствий поражающего воздействия, определяющих структуру ожидаемых потерь на прилегающей к объекту территории, получена система функций, описывающих параметрический закон поражения для полной группы событий.

Зная параметрический закон поражения человека, мы не можем судить о характере распределения потенциального риска на прилегающей территории. Для оценки последствий аварий необходимо знать, как изменяется вероятность поражения человека по мере удаления от источника опасности, то есть от параметрического закона необходимо перейти к координатному закону поражения человека. Для решения данной задачи в диссертации использовались математические модели распространения поражающих факторов (дозы D или избыточного давления Р ) и меф тод обратных функций распределения. На основе вышесказанного автором получены аналитические зависимости для координатных законов токсического и фугасного поражения человека, представленные функциями распределения следующего вида:

а) для токсического поражения 1 при 0 < LCt100% P(Г) = ( ) - PCt (3) 1- exp - при <, LCt100% PCt б) для фугасного поражения max 1- exp - при 0 < rобл F(Г) = (4) ( ) - пор 1- exp - при rобл < ( пор ), где,, PCt и,, P - параметры трехпараметрических законов распределения пор Вейбулла соответственно для токсического и фугасного поражения; r - радиус обл облака газопаровоздушной смеси (ГПВС).

0 >, В пределах зоны абсолютной смертности LCt100% при получении человеком токсодоз (Г) LCt100%, превышающих абсолютно смертельную для рассматриваемого ядовитого вещества, летальный исход вследствие возможной аварии на ОПО можно считать достоверным событием с вероятностью Р(Г) = 1.

При взрывах газопарового облака в «открытых», неограниченных пространствах максимальное избыточное давление может изменяться в широких пределах и зависит в значительной степени от вида горючего вещества и режима взрывного превращения облака ГПВС. В этой связи, для координатных законов фугасного поражения человека, вероятности летального исхода F(Г) даже в пределах быстро сгорающего газопарового облака (дефлаграция) могут оказаться значительно меньше единицы. Данная особенность координатных законов фугасного поражения человека существенно отличает их от координатных законов токсического поражения, рис.3.

Рис.3. Координатные законы токсического и фугасного поражения человека С учетом того, что при воздействии поражающего фактора на человека существует граничный (пороговый) уровень токсодозы или избыточного давления, ниже которого вероятность летального исхода исчезающе мала, в уравнения (3) и (4) введены параметры граничного, порогового воздействия: РСt – пороговая токсодоза для рассматриваемого ядовитого вещества и P – порог поражения избыточным пор давлением.

В качестве примера на рис. 4 показаны результаты расчетов распределения вероятностей летальных исходов вследствие токсического поражения человека на прилегающей к объекту территории (координатные законы поражения), при реализации максимальной гипотетической аварии с выбросом сжиженного хлора на реальном производственном объекте нефтегазового комплекса.

Рис.4. Координатные законы распределения вероятностей летальных исходов при поражении человека хлором на прилегающей к объекту территории:

1 – функция Р(Г), учитывающая параметр порогового воздействия PCt;

2 – функция Р(Г), без учета параметра порогового воздействия PCt Из сравнительного анализа координатных законов, представленных на рис. 4, видно, что функция вероятностей летальных исходов Р(Г), учитывающая параметр порогового воздействия PCt, стремится к нулю, при асимптотическом приближении к внешней границе КВП.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»