Научно-методические основы обеспечения безопасной эксплуатации опасных производственных объектов нефтегазового комплекса на основе управления системными рисками (стр. 5 )

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21
Топливный газ (алифатические углеводороды С1-С10)	4	Газ	0,555	—	Малорастворим	Нет	Да	минус 161,58	—	537	—	—	Нет	5,28	14,1	—	—	—	300	Обладает наркотическим действием
Маточный раствор (загрязненный гексан)	4	Жидкость	2,98	0,66	0,014	Нет	Да	68,74	минус 95	233	минус 26	минус 23	Нет	1,24	7,5	—	—	—	300	Обладает наркотическим действием. Раздражает верхние дыхательные пути, изменяя частоту и глубину дыхания. Характерны также функциональные и структурные нарушения в легких, печени, почках, сетчатке глаза, ЦНС, эндокринной и половой системах
Желто-оранжевый мастербетч (взято по пыли полиэтилена)	4	Пыль	—	910+965 кг/м3	Нет	Нет	Да	—	110… 130	аэрогеля 417	—	—	Нет	33 г/м3	—	—	—	—	10	Малотоксичен

Основной задачей условий применения современных методик оценки, идентификации и категорирования опасностей является изучение, в основном, последствий пожарной опасности, взрывоопасности и химической (токсической) опасности на технологических установках ОПО [9-53, 62-77, 81-111, 134-141, 158-162, 167, 168].

При этом к объектам повышенной категории опасности предъявляются более жесткие требования безопасности. Так, например, категорирование технологических модулей взрывоопасных комплексов осуществляется по энергетическому потенциалу согласно ПБ , а категорирование наружных комплексов, помещений и зданий осуществляется по пожарной опасности НПБ-105-03 и НПБ 10-95 [93-97, 115, 117].

Оценка степени опасности предусматривает предварительный прогнозный анализ риска с применением детерминированных и вероятностно-статистических моделей выбросов рассеяния опасных веществ с последующим построением контуров потенциально опасной зоны на искомом объекте на стадии проектирования.

В целом, необходимо отметить, что применение до настоящего времени на стадии декларирования промышленной безопасности ОПО различных методических подходов оценки технического риска сдерживается из-за невозможности оценки достоверности получаемых результатов по прогнозу аварийных ситуаций в результате отсутствия оперативного мониторинга нестационарных рисков, а традиционное представление о частоте возникновения и развития аварийных ситуаций в качестве стационарных процессов, имеющих нормальное распределение, является неверным [87]. При этом контроль надзорных органов носит зачастую формальный характер [93-97].

Оценка воздействия поражающих факторов предусматривает изучение механизмов воздействия путем построения «деревьев отказов» и «деревьев событий» для различных временных интервалов, что требует дополнительных исследований по моделированию ситуаций. Реализация системы управления минимизацией рисков, представленной на рисунке 1, позволяет осуществлять рациональный выбор технических, информационных и организационных мероприятий в зонах воздействия поражающих факторов, а при разработке предложенной автором методологии оценки показателей «относительного» риска осуществлять мониторинг раннего распознавания предаварийных ситуаций и управлять безопасной эксплуатацией ОПО как в режиме «Off-Line», так и в режиме «On-Line» на основе введения в систему обратных связей с объектами управления системой управления.

1.3 Принципы разработки информационной модели
управления минимизацией рисков опасных
производственных объектов нефтегазового комплекса

Расследование причин возникновения аварийных ситуаций на ОПО позволило выявить следующие основные поражающие факторы [87-139]:

- взрывопожароопасность, вызванная взрывами паров горючего, разрывов трубопроводов и технологического оборудования;

- детонация взрывчатых материалов и детонация, образующаяся при смешении жидкостей с различными температурами;

- токсическое заражение химически опасными веществами;

- термическое воздействие;

- воздействие осколками.

Кроме того, следует выделять отдельные поражающие факторы, связанные с образованием агрессивных веществ, приводящих к коррозии металла, воздействием горючих жидкостей и низких температур и др. [93-97].

Выявление источников опасных ситуаций и связанных с ними рисков включает в себя следующую информационную последовательность операций:

- экспертиза промышленной безопасности ОПО;

- составление деклараций промышленной безопасности ОПО, включая результаты анализа рисков аварийных ситуаций, результаты проведения экспертизы разработанных деклараций надзорными органами;

- расследование и анализ причин аварийных ситуаций, включая анализ отказов технологического оборудования, с последующей разработкой организационных и технических мероприятий по раннему распознаванию и предупреждению аварий;

- мониторинг эксплуатационной надежности технологического оборудования ОПО с целью раннего распознавания аварийных ситуаций и получения информации о наиболее опасных участках;

- оценка ожидаемого ущерба и энергоэффективности производства;

- оценка интегральной вероятности возникновения аварийных ситуаций с учетом имеющихся информационных потоков, являющихся основой для поставленной задачи управления минимизацией рисков.

В этом случае информационную основу управления промышленной безопасностью ОПО будет составлять автоматизированная информационно-управляющая система «ИУС-Безопасность», принципы построения которой предложены и разработаны автором [39-53, 142, 150-153], создание которой должно соответствовать требованиям проектирования и эксплуатации ОПО с позиций безопасности их функционирования, включая минимизацию экологического ущерба.

Следует особо выделить информационные потоки, связанные с отказами технологического оборудования и с нарушениями задаваемых технологических процессов в потенциально опасных технологических установках.

Учитывая, что согласно вышеизложенной стандартной методологии анализа риска (глава 1.2), развитие аварийной ситуации обусловлено, в основном, характеристиками пожаровзрывоопасных и токсически опасных веществ (таблица 4) и характером аварийных выбросов, где необходимо выделить аварийные ситуации, связанные с разрывом емкостей, содержащих газ или жидкие углеводороды под давлением или в криогенном виде. Подобные аварийные ситуации происходят из-за подогрева (зачастую в результате горения нефтепродуктов) и характеризуются образованием «огненного шара» или газовым взрывом. В этом случае происходит полное разрушение технологического оборудования, содержащего сжиженный газ или газ под давлением.

Наиболее часто встречающиеся аварийные ситуации на ОПО с неполным разрушением оборудования связаны с истечением опасного вещества через отверстия, образовавшиеся в емкости. Рассматриваемые в этом случае аварийные ситуации включают в себя как разрывы технологических трубопроводов, так и утечки через неисправные вентили, муфты и дефекты герметичности, вызванные коррозией или превышением сроков эксплуатации ОПО.

Разработанная автором информационная модель управления безопасностью потенциально опасных технологических объектов с использованием современного уровня развития методологии анализа системных рисков и прогнозных сценариев развития нестационарных аварийных ситуаций представлена на рисунке 2 [1-53, 150-153].

Отличительными особенностями представленной модели является наличие информационного модуля анализа нестационарности эксплуатационных характеристик ОПО (изменение во времени качества сырья и производительности установок энергоэффективности силовых воздействий, давления, температуры, скорости коррозии, вибраций и др.) и модуля управления минимизацией системных рисков, позволяющих повысить достоверность оценки опасности и разработать мероприятия и алгоритмы минимизации риска для отдельных стадий аварийных ситуаций при помощи дополнительного введения в систему обратных связей с объектом управления.

Рисунок 2 ‒ Информационная модель управления безопасностью

ОПО с использованием методологии анализа системных рисков

Выводы по главе 1

На основе проведенного анализа современного уровня развития технологий и систем безопасности ОПО нефтегазового комплекса можно сделать выводы о том, что задачи исследований, посвященных инновационному подходу для оценки опасности производственных объектов как динамических нестационарных систем, для достижения цели работы поставлены впервые в практике обеспечения промышленной безопасности и управления минимизацией технологических рисков, что, в целом, обеспечивает не только безопасность функционирования производственных объектов, но за счет снижения затрат на предотвращение и ликвидацию аварийных ситуаций позволяет повысить их энергоэффективность.

Причем следует отметить, что существующие методики анализа рисков касаются лишь отдельных видов опасностей и не позволяют осуществлять учет взаимосвязи зависимых и независимых случайных процессов при эксплуатации нефтегазового оборудования с учетом всех факторов риска.

Необходимость совершенствования методики оценки синергетического риска и технологии управления минимизацией рисков (при решении задач проектирования и эксплуатации ОПО на основе анализа технологических систем (динамических нестационарных систем) с изменяющимися во времени параметрами рисков и постоянно меняющимися во времени нестационарными рисками) поставила перед автором необходимость решения задач, направленных на разработку и реализацию новой концепции промышленной безопасности ОПО, которые в дальнейшем позволили разработать нормативно-правовое обеспечение в соответствующих технологических регламентах и в декларациях промышленной безопасности:

- обоснование необходимости использования методологии управления нестационарными системными рисками для решения задач промышленной безопасности ОПО, включая транспортирование взрывопожароопасных сред;

- научно-методические основы создания информационной модели проектирования и эксплуатации ОПО на основе идентификации нестационарных системных рисков;

- типовые нестационарные корреляционные модели идентификации и оценку аварийных ситуаций на взрывопожароопасных объектах;

- требования и принципы построения адаптивной информационно-управляющей системы распознавания и предупреждения аварийных ситуаций на основе использования корреляционного анализа при эксплуатации ОПО как динамических нелинейных систем;

- принципы построения системы оперативного мониторинга и управления промышленной безопасностью технологических трубопроводных систем для транспортирования углеводородных сред;

а также организовать опытно-промышленное применение разработанной технологии при реализации мониторинга и управления минимизацией рисков на пилотных объектах нефтегазового комплекса.

ГЛАВА 2 Научно-методические основы прогнозирования
аварийных ситуаций и управления минимизацией
рисков с учетом нестационарности опасных
производственных объектов нефтегазового комплекса

2.1 Исследование и анализ нестационарности возникновения
и развития потенциально опасных ситуаций
при эксплуатации опасных производственных объектов

По данным проведенного мониторинга методологии анализа рисков при эксплуатации ОПО [87, 89, 93-97, 99-103, 139-141], следует подчеркнуть, что проблема учета нестационарности технологических процессов при решении задач управления минимизацией рисков в нефтегазовом комплексе ставится в России впервые.

Практически реализация существующей до настоящего времени недостижимой концепции «абсолютных» показателей опасностей, когда не учитываются нестационарность условий эксплуатации технологического оборудования и нестационарность эксплуатационных рабочих параметров технологических процессов, приводит к существенному накоплению повреждений в оборудовании и обуславливает во многих случаях неподготовленность служб безопасности предприятий нефтегазового комплекса к эффективным действиям по предотвращению и ликвидации аварийных ситуаций.

Данные исследований, приведенные в работах [87, 89, 93, 99-103, 141], показывают, что аварии и инциденты на предприятиях нефтегазового комплекса страны не снижаются.

В приведенной таблице 5 представлены показатели и факторы, приводящие к нестационарности эксплуатации технологических установок и протекающих технологических процессов на предприятиях нефтегазовой отрасли. Самым решающим фактором, влияющим на нестационарность эксплуатации технологических установок, является суточное потребление сырья и загрузка технологических мощностей. Так, например, суточное потребление сырья на отдельных установках может отличаться на 30…35%, что приводит к существенной нестационарности условий работы технологического оборудования. При этом возникающая нестационарность рабочих параметров процесса (давление, температура и др.) приводит к существенному накоплению повреждений и, как следствие, к аварийным ситуациям.