- высокая методическая погрешность, обусловленная низким качеством построения «деревьев событий и отказов», использующих экспертную оценку опасных ситуаций;
- недостаточный сбор входной информации;
- декларирование безопасности ОПО как статических систем;
- неучет многочисленных факторов динамического изменения информационных параметров и окружающей среды во временном представлении;
- отсутствие надлежащего контроля за субъективной экспертной оценкой рисков, что в ряде случаев обуславливает низкую достоверность информации, не соответствующей действительности;
- отсутствие учета нестационарности технологических процессов во времени;
- отсутствие учета взаимосвязи зависимых и независимых случайных процессов при эксплуатации оборудования и транспортировании взрывопожароопасных сред;
- невозможность оценки влияния нестационарных режимов эксплуатации на реальных ОПО экспериментальным путем.
1.2 Современное состояние разработки методологии анализа
системных рисков при проектировании и эксплуатации нефтегазового оборудования опасных производственных
объектов
Известно, что современный уровень развития методологии анализа системных рисков базируется на рассмотрении ОПО и технологических процессов как статических систем с неизменяющимися во времени параметрами. Постоянно меняющиеся риски возникновения и развития аварийных ситуаций обуславливают значительные методическую и инструментальную погрешности распознавания опасных ситуаций, и при идентификации признаков предаварийных ситуаций снижают достоверность и однозначность получаемой информации.
Проанализируем кратко современный уровень методологии анализа рисков, представленный в работах [59-64, 87, 139-141, 177-203].
Принятие Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» ( от 01.01.01 г.) и разработка руководящего документа (РД ) [109, 163] позволили разработать основные методические принципы анализа показателей риска, включая индивидуальный, социальный, коллективный, потенциальный территориальный риски и ожидаемый ущерб. При этом результаты анализа современного уровня методологии анализа риска при проектировании ОПО показывают, что в основном, вся концепция методических основ строится на принципах качественной экспертной оценки опасных ситуаций. Методологические приемы количественной оценки показателей рисков в процессе эксплуатации ОПО находятся в стадии разработки и на данный момент не внедрены в систему нормативно-правовых и методических основ промышленной безопасности.
При анализе зарубежных исследований аналогами разработанной в РФ методологии анализа рисков являются [169-203]:
· стандарт МЭК «Руководство по анализу риска технологических систем» (Guidelines for the Risk Analysis of Technological Systems. International Standard IEC 300-3-9, 1995);
· стандарт безопасности и охраны труда на рабочих местах 1910.119 США «Управление безопасностью процессов с высокоопасными химикатами» / (Process Safety Management of Highly Hazardous Chemicals; Explosives and Blasting Agents; Final Rule. — Federal Register / Vol. 57, No. 36 / Monday, February 24, 1992 / Rules and Regulations. 29 CFR Part 1910);
· нормативный документ Норвежского нефтяного директората «Правила применения анализа риска в нефтяной промышленности» (Regulations Relating to Implementation and Use of Risk Analyses in the Petroleum Activities, 4/12/1990);
· нормативный документ нефтегазовой фирмы AMOCO (США) «Процесс управления безопасностью» (Process Safety Management. Perfomance Baseline. Process Hazard Analysis // Amoco p., Rev. 0, 05/15/93, 36 р.);
· нормативный документ нефтегазовой фирмы AMOCO (Норвегия, США) «Руководство по анализу риска» (Risk Analysis Guideline. // AMOCO Norway Oil Company / SAF-G-001, 09/28/93, 50 р.).
Следует отметить, что в этих документах практически не содержится методология количественной оценки опасностей при эксплуатации ОПО. В основном, изложены принципы, требования и рекомендации по проведению анализа опасностей и риска на качественном уровне [93].
Рассмотрим основные положения и обоснование современных принципов построения концептуальных основ методологии анализа рисков.
Потенциальный коллективный риск
При зонировании территории по уровню потенциального риска вероятность поражения людей вследствие воздействия поражающего фактора определяется по известной формуле [87]:
, (1)
где Nл ‒ количество людей на элементарной площадке; Р[Ф(х, у)] ‒ вероятность поражения людей в точке с координатами (х, у) при воздействии поражающего фактора Ф; Y(х, у) ‒ плотность людей в пределах площадки; f(L) и j(b) ‒ функции плотностей распределения вероятности соответственно дрейфа облака топливовоздушной смеси и повторяемости направления ветра за год; S ‒ площадь территории.
Плотности вероятностей f(L) и j(b) не зависят от х и у, также L не зависит функционально от b, и наоборот.
В этом случае формула (1) примет вид [87]:
. (2)
Интеграл от плотности распределения вероятности в пределах всего диапазона изменения случайной величины равен единице:
= 1; 
=1, (3)
следовательно, выражение (1) примет вид [87]:
, (4)
где 
‒ ожидаемое число смертельных исходов или коллективный риск (смертей/год) в пределах рассматриваемой территории площадью S.
Отношение числа ожидаемых летальных исходов в пределах рассматриваемой территории (коллективного риска) к общему числу рискующих Nл на этой территории является средним показателем индивидуального риска Rсрind.
Общий риск. В промышленной безопасности в ряде случаев используется понятие «общий риск» ‒ общее число смертей в год в расчете на тысячу человек среднего по возрасту населения. Общий риск включает в себя социально-экономический и техногенный риски [87].
Социально-экономическим риском Rс-э можно считать общее число смертей в год в расчете на тысячу человек, обусловленных недостаточным уровнем развития экономики, уровнем питания, уровнем жизни. Величину Rс-э можно представить как функцию, зависящую главным образом от годового дохода человека [87]:
Rс-э= 
, (5)
где А = 280; L ‒ годовой доход человека.
Техногенный риск ‒ это величина общего числа смертей в расчете на тысячу человек, обусловленных хозяйственной деятельностью [87].
Индивидуальный риск определяется частотой гибели людей от поражающих факторов (или их совокупности) в определенной точке пространства и рассчитывается по известной формуле [87]:
, (6)
где 
‒ вероятность воздействия на человека в точке с координатами (х, у) Ql-ого поражающего фактора с интенсивностью, соответствующей гибели (поражению) человека при условии реализации Аm-ого события (аварии, опасного природного явления); F(Am) ‒ частота возникновения Am-ого события в год; М ‒ множество индексов, которое соответствует рассматриваемым событиям; L ‒ множество индексов, которое соответствует перечню всех поражающих факторов.
Социальный риск определяется зависимостью частоты возникновения событий, вызывающих поражение определенного числа людей, которое рассчитывается по известной формуле [87, 93-97]:
, (7)
где Р(N/Ql) ‒ вероятность гибели N людей от Ql-ого поражающего фактора; Р(Ql/Am) ‒ вероятность возникновения Ql-ого поражающего фактора при реализации Аm-ого события; F(Am) ‒ частота возникновения Аm-ого события.
Средний за определенное время риск от события А определяется согласно формуле [87]:
R(A) = Р(А) × У(А), (8)
где Р(А) ‒ повторяемость события А, имеющая размерность, обратную времени; У(А) ‒ возможный одномоментный ущерб от события А, имеющий размерность потерь.
Повторяемость в формуле (8) численно равна частоте или статистической вероятности события А и выражается числом аварийных случаев за единицу времени (отказов/месяц, аварий/год и т. д.) Риск, определенный по формуле (8), предлагается называть комбинированным или приведенным (к единице времени) в соответствии с классификатором риска [87].
В работе [87] вводятся понятия стоимостного R* и событийного рисков (R*).
Событийный риск представляет собой одну из характеристик опасности негативного события. В отличие от него, стоимостной риск является показателем уязвимости объекта системы при воздействии опасности определенной интенсивности [87, 104, 127, 129, 132].
Стоимостной риск, или размеры ущерба, в каждом конкретном случае зависят от интенсивности негативного события и от уязвимости поражаемого объекта. Уязвимость ‒ это степень возможных потерь объекта или его отдельных элементов, обусловленных действием на него поражающих факторов определенной интенсивности.
Степень уязвимости определяют, как правило, отдельно для каждого объекта по эмпирическим зависимостям ущерба в социальной, экономической или экологической сферах от интенсивности этих процессов, полученным по результатам статистической обработки фактических данных или по данным моделирования негативных событий [87, 127, 129, 132].
С учетом степени уязвимости объекта формула (8) для комбинированного риска примет известный вид [87]:
R(A) = Р(А)Су(А)Уп(А), (9)
где Су(А) ‒ степень уязвимости объекта при событии А определенной интенсивности; УП(А) ‒ условный полный ущерб от события А, равный численности населения, количеству или стоимости всех объектов в зоне поражения.
Социальный риск представляет собой количество людей, подверженных летальному исходу (пораженных и т. д.), чел./год. Этот показатель можно вычислить по следующей модифицированной известной формуле [87]:
Rc = Р(А)Р(Н)ССу(А)Н, (10)
где Р(Н) ‒ вероятность нахождения группы людей (населения, работников отрасли, туристов и т. д.) в зоне поражения; ССу ‒ степень социальной уязвимости этой группы; Н ‒ численность группы, соответствующая условному полному ущербу УП(А) в формуле (9).
Как было отмечено выше, индивидуальный риск представляет собой вероятностную характеристику возможности гибели, ранения и(или) потери здоровья одного человека из определенной группы в определенный отрезок времени по естественным причинам или в результате негативного воздействия [87, 127, 129, 132]:
Rи(А) = Р(А)Р(Н1)Р(И)ССу(А)Н, (11)
где Р(Н1) ‒ вероятность нахождения конкретного или типичного индивидуума в зоне поражения, соответствующая фактору занятости; Р(И) ‒ вероятность оцениваемого негативного события для одного индивида из определенной группы.
По аналогии с индивидуальным риском вводится дополнительно понятие удельного экономического риска от события А [87, 127, 129, 132]:
, (12)
где RМ(А) ‒ экономический (материальный) риск от события А; S ‒ площадь зоны поражения при этом событии.
Данная характеристика особенно интересна для реализации объемного отображения результатов анализа рисков с целью выявления пространственных закономерностей изменения экономического риска. Подобные удельная и индивидуальная характеристики могут быть использованы и при анализе риска ОПО нефтегазового комплекса.
Риск от любого негативного события по-разному проявляется в социальной, экономической и экологической областях. Полный социально-эколого-экономический риск от события А будет равен сумме рисков от этого события в указанных областях [87, 127, 129, 132]:
Rп(А) = Rс(А) + Rм(А) + Rэ(А). (13)
Полный риск определяется по результатам детальных исследований для отдельных объектов в случае выражения всех полученных для разных факторов показателей риска в единых стоимостных показателях [87].
Анализ системных рисков при проектировании опасных объектов нефтегазового комплекса подробно рассмотрен в работах [87, 127, 129, 132, 99-103, 137-141].
За последние годы отмечается большое количество исследований в данном направлении, в том числе выполненных автором [33-53, 142, 149-153, 155-157] в течение 2000 – 2013 гг.
На основании выполненного анализа автором предложена функциональная схема методологии анализа риска, приведенная на рисунке 1. Реализация представленной функциональной схемы позволяет количественно оценить не только степень риска, но и дает возможность оценить развитие аварийных ситуаций по данным «деревьев отказов» и «деревьев событий» [132—136, 109—113].
В приведенной функциональной схеме методологии анализа риска (рисунок 1) отличительной особенностью (по сравнению с уже известными схемами) является наличие предложенных автором [39-53, 142, 149-153] модуля определения показателя относительного риска, позволяющего учесть изменение во времени условий возникновения и развития аварийных ситуаций, и модуля управления минимизацией риска, позволяющего управлять приемлемой величиной риска по количественному критерию раннего распознавания предаварийной ситуации.
На основании проведенного анализа в целом следует отметить, что система оценки системных рисков, также как и оценка воздействий (ущерба), представляет сложную иерархическую систему с нестационарными технологическими процессами, происходящими на различных стадиях реализации проектных решений в различных временных интервалах [99-103, 108-114, 127, 129, 132, 144-151, 158, 159].
Рисунок 1 ‒ Функциональная схема построения системы анализа «технического риска»
Анализируя данные проведенных исследований, классификацию технологических процессов на ОПО нефтегазовой отрасли можно представить в виде данных таблицы 1 [93].
Причины возникновения и количество аварий на ОПО приведены в таблицах 2 и 3 соответственно [93, 102].
В качестве примера приводятся результаты обследования взрывопожароопасных и токсических свойств сырья, готовой продукции и отходов производства, представляющих опасность при эксплуатации ОПО (таблица 4) [93].
Таблица 1 ‒ Классификация технологических процессов на ОПО
нефтегазовой отрасли
ОПО | Наименование | Воздействие | Характерные |
1 | 2 | 3 | 4 |
Транспортирование, хранение и переработка взрывопожароопасных сред | Прием, использование, переработка, транспортирование, утилизация опасных веществ; хранение жидких отходов в шламонакопителях | Выбросы опасных | Гибель персонала, населения, в том числе массовое поражение людей при выбросе токсичных веществ; экологические катастрофы |
Транспортирование, хранение и переработка химически | Переработка, хранение, транспортирование взрывопожаро- | Выбросы опасных | Гибель персонала, населения, в том числе массовое поражение людей при выбросе |
окончание таблицы 1
1 | 2 | 3 | 4 |
опасных сред | опасных сред и воспламеняющегося газа | зданий, оборудования | токсичных веществ; экологический ущерб |
Трубопроводы | Транспортирование взрывопожароопасных сред | Выбросы опасных | Гибель персонала, населения, в том числе массовое поражение людей при выбросе токсичных веществ; экологический ущерб |
Товарно-сырьевые парки и резервуары | Хранение взрывопожароопасных веществ | Выбросы опасных | Гибель персонала, населения, в том числе массовое поражение людей при выбросе токсичных веществ; экологический ущерб |
Таблица 2 ‒ Распределение количества аварий по видам
технологического оборудования на ОПО [93, 102]
Оборудование | Доля аварий, % |
Технологические трубопроводы | 31,2 |
Насосно-компрессорное оборудование | 18,9 |
Емкостные аппараты (сепараторы, теплообменники и др.) | 15,0 |
Нагревательные модули | 11,0 |
Колонны | 11,2 |
Промканализация | 8,5 |
Резервуары | 3,8 |
Таблица 3 ‒ Основные причины аварийных ситуаций на нефтегазовом оборудовании ОПО [93, 102]
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
