Методы и средства повышения безопасности технических систем и технологических процессов

1. Методы и средства повышения безопасности технических систем и технологических процессов

СГАУ им. Н.И. Вавилова
Зав. Кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»
Юдаев Н.В.

2. Примеры крупных промышленных аварий

7 июня 2001 г., США, Норко
Крупнейший в мире пожар на резервуаре
Емкость- 51675 m3 (325 000 баррелей)

3. Примеры крупных промышленных аварий Вид огненного шара от автоцистерны с 120 м3 СНГ, Крескент Сити (шт. Иллинойс, США), 21 июня 1970. Масштаб катас

Примеры крупных промышленных аварий
Вид огненного шара от автоцистерны с 120 м3 СНГ, Крескент Сити (шт. Иллинойс, США), 21
июня 1970. Масштаб катастрофы можно оценить по ориентирам: водонапорной башне (слева) и поезду (справа).
Источник: Взрывные явления. Оценка и последствия. Бейкер У. и др. М.: Мир, 1986

4. Примеры крупных промышленных аварий PUERTOLLANO, SPAIN, 14-AUG-2003:

PUERTOLLANO, SPAIN,
14-AUG-2003: Picture
shows smoke coming from
a Repsol-YPF
petrochemicals complex
following an explosion in
Puertollano, 230
kilometers (140 miles)
south of Madrid August
14, 2003. Three people
were killed and seven
seriously injured August
14 when an accidental
explosion ripped through a
Spanish petrochemicals
complex, the oil company
said. [Photo by Stringer,
copyright 2003 by AFP,
Getty Images, and
ClariNet]

5.

Россия, Уфа, 4 июня
1989 г. Авария на
магистральном
газопроводе. Погибло
или тяжело пострадало
1224 человека.
Площадь, покрытая
облаком – 2.5 кв. км.

6.

-
Северное море, 06.07.88. Авария на
платформе «Piper Alpha»
Погибло 164 чел.

7.

Англия, Лондон, 11 декабря 2005 г самый большой со времён второй
мировой войны промышленный
пожар на нефтехранилище
Bansfield . В общей сложности
огнем были охвачены 20
резервуаров с топливом.
Пострадало 43 человека.

8. 22 августа 2009 г. Ханты-Мансийском АО авария на ЛПДС "Канда"

22 августа 2009 г. Ханты-Мансийском АО авария на ЛПДС "Канда"

9. 22 августа 2009 г. Ханты-Мансийском АО авария на ЛПДС "Канда"

22 августа 2009 г. Ханты-Мансийском АО авария на ЛПДС "Канда"

10. Энерго-энтропийная концепция природы аварийности и травматизма:

• Производственная деятельность связана с
энергопотреблением
(выработка, хранение, преобразование различных видов энергии);
• Уменьшение энергетических потенциалов сопровождается
совершением работы
• Диссипация - одно из основных свойств энергии: энтропия
(мера хаоса) закрытой системы самопроизвольно
увеличивается
(Второе начало термодинамики);
• Неуправляемое высвобождение накопленной энергии
приводит к аварии
(«с точки зрения энергии» это направление более простое, чем
совершение полезной «для человека» работы)

11. Штатное функционирование опасного производственного объекта(ОПО)

выбросы
производственный
объект
Технологическая
операция 2
Технологическая
операция 1
СЫРЬЕ
НАЧАЛО
технологического
ЦИКЛА
ОПАСНЫЙ
Технологическая
операция N
ЗАПАС
ЭНЕРГИИ
КОНЕЦ
технологического
ЦИКЛА
ПОЛЕЗНЫЙ
ПРОДУКТ

12. Нештатное функционирование ОПО (авария)

ОПО
СЫРЬЕ
НАЧАЛО
технологического
ЦИКЛА
Технологическая
операция Х
ЗАПАС
ЭНЕРГИИ

13. Основные причины и факторы аварийности и травматизма

• Ошибки человека
• Отказы техники
• Нерасчетные внешние воздействия
Причины
происшествий
зависящие
от работающих
70%
ошибки неподругих 20%
средственных 50% ошибки
участников работ
исполнителей
100%
не зависящие
от работающих
30%
недостатки
технологии
отказы
техники
нерасчетные
внешние
воздействия

14. Оценка Риска аварии - определение ЧИСЛОВЫХ характеристик случайной величины ущерба Y от аварии

Случайная
величина
Дискретная СВ
Людские
потери
аварии
N
Числовая
характеристика
СВ ущерба от аварии
Y
при Математическое
ожидание N
Дискретные СВ
Математическое
Людские
потери
при
аварии и число рискующих, ожидание
частного N и U
NиU
Формальное описание
k
Традиционное
название
в риск-анализе
Rêîë M N ni pi
Коллективный риск
N
1
Rèíä M M [ N ] M K n1 u
U
U
Индивидуальный риск
i 1
Rкол
Rинд
Математическое R M G gf ( g )dg
Непрерывная СВ
$
0
Материальные потери при ожидание G
аварии
G
Мода G
Смешанная СВ
Сумма
Людские и материальные
математических
потери при аварии
N, G
ожиданий N и G
Значение G=g, при котором
f ( g ) max
R H ni pi gF ' ( g ) dg
i
где H – стоимостная оценка человеческой жизни.
Ожидаемый ущерб
Наиболее вероятный
ущерб
Полный ожидаемый
вред/ущерб
от
аварии R

15. Методы анализа опасности и оценки риска

Методы количественной оценки риска
оценка вероятности
аварии
• Статистические данные
по аварийности и
надежности
• «Дерево отказа»
(Fault Tree)
• «Дерево событий»
(Event Tree)
• Имитационное
моделирование
оценка последствий
аварии
• «Дерево событий»
• Моделирование
развития аварийных
процессов совместно
с критериями
поражения
• Модели поражения
(«доза-эффект»)

16. Схема развития аварийных ситуаций с проявлением поражающих факторов

ВЫБРОС ОПАСНОГО ВЕЩЕСТВА
ЖИДКОСТЬ, ГАЗ
СЖИЖЕННЫЙ ГАЗ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
СЖИЖЕННЫЙ ГАЗ ПРИ ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
ГОРЯЩЕГО БАССЕЙНА,
ГОРЯЩЕЙ СТРУИ
ТЕПЛОВОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
ИСПАРЕНИЕ
ЖИДКОСТИ
ОБРАЗОВАНИЕ СТРУИ ИЛИ
ОБЛАКА
РАССЕЯНИЕ СТРУИ ИЛИ
ОБЛАКА
ВЗРЫВ ПАРОВ
ВСКИПАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
“ОГНЕННЫЙ ШАР”
РАЗРУШЕНИЕ
ЕМКОСТИ
ВЗРЫВ, ГОРЕНИЕ ТВС
ТОКСИЧЕСКОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ УДАРНЫХ
ВОЛН
ТЕПЛОВОЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ ОСКОЛКАМИ

17. Варианты выброса газа при разрушении магистрального газопровода

а) в виде 2-х независимых струй из концов разрушенного трубопровода;
б) в виде интегрального шлейфа из образовавшегося «котлована».

18. Анализ «дерева событий» Event Tree Analysis – FTA Установка АТ-6 (разрушение электродегидратора, 26.6 т нефти, Т=5585 С, P=0,6 МПа)

Анализ «дерева событий»
Event Tree Analysis – FTA
Установка АТ-6
(разрушение электродегидратора, 26.6 т нефти, Т=55 85 С, P=0,6 МПа)
Прекращение горения (ликвидация пожара)
0,02
Истечение нефти с мгновенным
воспламенением
0,05
Факельное горение струи
0,04
С1-1
Тепловое воздействие на соседний электродегидратор
0,02
Опасных последствий нет
С1-3
0,001
С1-2
Огненный шар
0,01
Разгерметизация
электродегидратора и
выброс нефти
1,0
Истечение нефти без
мгновенного воспламенения
0,95
Воздействие на соседний электродегидратор С1-4
0,009
Прекращение горения (ликвидация пожара) С1-5
0,10
Воспламенение
пролива (пожар)
Тепловое воздействие на соседний электродегидратор
0,20
С1-6
Прекращение горения (ликвидация пожара) С1-7
Образование
пролива нефти
0,10
0,02
0,45
Горение парогазового облака
0,05
Термическое воздействие на соседнее оборудование
Воспламенение
парогазового облака
0,03
Испарение и образование
парогазового облака
0,10
Разрушений нет
С1-9
0,25
Взрыв парогазового облака 0,02
0,05
Рассеяние парогазового облака
С1-11
Воздействие ударной волны на соседнее оборудование
0,15
0,03
Прекращение горения (ликвидация пожара) С1-12
Горение парогазового облака 0,04
(пожар-вспышка)
0,08
Термическое воздействие на соседнее оборудование
С1-13
Воспламенение облака
0,04
Образование парогазового 0,10
облака
Разрушений нет
С1-14
0,50
Взрыв парогазового облака
0,01
0,02
Рассеяние парогазового облака без опасных
последствий
С1-16
Воздействие ударной волны на соседнее оборудование С1-15
0,40
0,01
С1-8
С1-10

19. «риск-теория». некоторые ВЫВОДЫ

Затраты
Оптимизация решения
Риск

20. Оптимизация решения

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ