Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

111

ние из него примесей) происходит в десорбере; остальные тракты служат для

постоянной циркуляции абсорбента в установке.

Рассмотрим следующую ситуацию: предположим, по какой-то причине в

абсорбер для очистки стал поступать запыленный газовый поток. Ситуация

вполне возможная, поскольку в реальности взвешенные вещества той или иной

дисперсности и количества всегда присутствуют в газовом потоке. Разница

лишь в том, что неприятности по этой причине могут произойт

и раньше или

позже.

События могут развиваться следующим образом. Газовый поток прохо-

дит через слой насадки, смоченной абсорбентом. При этом газовый поток бу-

дет очищаться от пыли, часть которой будет смываться абсорбентом, а часть –

оставаться в слое насадки, что приведет к дополнительному загрязнению аб-

сорбента и увеличению гидравлического сопротивления слоя насад

ки.

Загрязненный пылью абсорбент далее поступает в теплообменник, где

часть пыли будет оседать в его каналах, что приведет к росту гидравлического

сопротивления теплообменника. Остающаяся в абсорбенте пыль может нару-

шить распыл абсорбента в десорбере по причине нарушения работы распыли-

вающих форсунок или полного их от

каза. Часть пыли, остающаяся в абсорбен-

те может нарушить работу испарителя и осаждаться в тракте возврата абсор-

бента в теплообменнике. Аналогичные последствия возможны в тракте холо-

дильника и при распыле абсорбента в абсорбере.

Отсутствие или неполадки измерительной аппаратуры, контролирующей

ход процесса, или невнимательность обслуживающего персонала могут при-

вести при этом к печальным последств

иям.

Закупорка слоя насадки пылью может привести к тому, что газовый по-

ток, поступающий в абсорбер, не сможет проходить через слой насадки, а пой-

дет по тракту абсорбента к теплообменнику. В случае, если тракт теплообмен-

ника способен пропустить газожидкостную смесь (газовый поток + абсорбент)

и форсунки десорбера еще пол

ностью не забились пылью, недоочищенный га-

зовый поток будет поступать в десорбер, а оттуда газ попадет в тракт отвода

примеси. В случае закупорки прямого тракта теплообменника в нижней части

112

абсорбера, трубопроводе абсорбер-теплообменник и в самом теплообменнике

возможен рост давления, что может привести к разрыву тракта, т.е. аварии.

При этом могут пострадать люди, а в случае опасного загрязнителя газового

потока произойдет загрязнение окружающей среды. Рост давления возможен и

в других частях установки по причинам нарушения работы форсунок в десор-

бере, трактов испарителя и холодильника, обратного тракта теплообменника.

Возможн

ые разрушения в них приведут к следующим последствиям:

- неочищенный газовый поток через тракт холодильника сможет посту-

пать в тракт очищенного газа, а через него, минуя слой насадки – в атмосферу

или дальнейшую технологическую цепочку;

- неочищенный газ может привести к загрязнению воды охлаждения в

холодильнике и пара в испар

ителе;

- травмированию и отравлению людей.

Рассмотренные рассуждения представим в виде древовидной структуры

(см. рис.). Что она иллюстрирует?

Во-первых, видно, что метод «Древовидные структуры» вобрал в себя

графоаналитические методы-предшественники и является дальнейшим их раз-

витием. В частности, возможны несколько головных событий (в нашем приме-

ре они обведены двойной рамкой); допускает

ся влияние последующих собы-

тий на предшествующие (т.е. «прокрутка» части событий во времени); разви-

тие событий по разным «Ветвям» структуры в зависимости от изменения те-

кущей ситуации.

Во-вторых, возможен равноправный учет всех компонентов системы

«человек-машина-среда» в рамках одной структуры.

В-третьих, появился операто

р «совокупность событий», о котором ранее

даже намека не было. Это позволяет более свободно включать в анализ аспек-

ты психологии, экономики и других дисциплин.

В-четвертых, отнюдь не полная, а лишь иллюстративная древовидная

структура более объемна (если так можно сказать) принципиальной схемы ус-

тановки по которой она создана. Причина в том, что «структура» требует чет-

кой формализации рассматриваемой проблемы.

113

В этом и трудность, и преимущество метода. Трудность в том, что надо

четко представлять все тонкости проблемы, уметь отделять главное, суметь со-

единить все события в единую структуру. Преимущество – логично построен-

ная структура «не позволяет» упустить из рассмотрения какие-то важные мо-

менты; наглядно демонстрирует важные взаимосвязи событий. В частности,

приведенная структура четко демонстрирует (часто и так вроде бы понятные

вещи):

- рано или поздно установк

а по отмеченным причинам выйдет из строя;

- подготовленный и внимательный обслуживающий персонал способен

предотвратить нежелательные последствия или уменьшить их тяжесть;

- возможность принятия персоналом адекватных обстановке решений

определяется совокупностью условий в тех или иных обстоятельствах;

- человеческий фактор в работе систем играет весьма важную роль на

всех эт

апах их жизненного цикла;

- всегда полезно иметь «путь к отступлению» (в нашем примере: наличие

резервной системы очистки или возможность остановки технологического

процесса).

Древовидной структуре свойственно противоречие: ее трудно состав-

лять, а потом удивляться – и чего тут сложного? Важно помнить, что простота

приходит после по

лного осмысления проблемы. Собственно этому и служат

«Древовидные структуры».

В качестве примера на рис. 7. представлен анализ опасностей, свя-

занных с эксплуатацией магистральных газопроводов.

114

Прекращение

очистки

достаточная проч-

ность узлов

рост давления газа

внутри установки

прекращение

циркуляции

абсорбента

ухудшение качества очистки

продолжение работы установки

невнимательность

персонала

анализ ситуации

возможность принятия

персоналом адекватных

решений

изменение параметров

работы установки

техническая

подготовка

персонала

психологи-

ческая под-

готовка пер-

сонал

способность про-

гнозировать раз-

витие событий

накопление пыли в тракте

циркуляции абсорбента

наличие резервной

системы очистки

установка в работе

возможность оста-

новки процесса по-

ступления НГ

запыленный НГ

да нет

Авария Загрязнение атмосферы

нет да

или

да нет

Очистка НГ

или

да нет

нет да

Остановка производственного процесса

115

Рис. 7. Опасности, связанные с эксплуатацией магистральных газопрово-

дов

116

3.16 АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ И ВЫБОР РЕШЕНИЙ

Детальный анализ опасностей заканчивается установлением ко-

личественной мерой величины риска. Величина риска устанавливается незави-

симо от метода проведения детального анализа. Причем, установленная коли-

чественная мера опасности не является однозначной. Однозначной она будет

только на стадии констанции, когда определяется величина риска, исходя из

конкретных значений надежности и

сходных элементов, вероятности реализа-

ции различных событий. Но при выборе различных решений, приходится срав-

нивать несколько альтернативных вариантов, имеющих различную конечную

величину риска. Следовательно, перед разработчиком и специалистами встает

вопрос сравнения полученного значения величины риска с каким-либо базовым

значением и сопоставление между собой величин риска для нескольких вари-

антов решений. В настоя

щее время отсутствует нормативная база для оценки

риска опасных факторов, такая, например, как при оценке различных вредных

факторов в виде ПДК, ПДУ и др. Единственной количественной нормативной

мерой риска является установленная по ГОСТ 12.1.004-76 «Пожарная безопас-

ность» и по ГОСТ 12.1 010 -76 «Взрывобезопасность. Общие требования», ве-

роятность возникновения взрывов и пожаров на предприятии за год не превы-

шала величины 10

-6

, а вероятность воздействия опасных факторов на людей в

течение года не превышала величины 10

-6

на человека. Эти нормативные зна-

чения не охватывают всего многообразия опасных факторов, воздействующих

на человека, не учитывают возможного масштаба и последствий неблагоприят-

ных событий, кроме того не учитывают материально-технического ущерба при

различных масштабах действия опасного фактора.

Определяющим в выборе решений из нескольких альтернативных вари-

антов является использование кривых Фармера. Фармер предложил в 1967 году

использовать для оценки без

опасности атомных реакторов специальную кри-

вую зависимости между вероятностью, т.е. величиной риска и количеством ра-

диоактивных утечек, являющейся масштабом последствий. Эта кривая базиру-

ется на опытных данных, взятых из статистики различных происшествий. По-

117

лученная зависимость является предельной кривой, связывающей величину

риска с уровнем последствий. В дальнейшем идею Фармера распространили на

другие объекты. Таким образом кривые Фармера могут служить базовыми для

сравнения величин риска, вычисленных на втором этапе. Все значения риска,

ниже кривой Фармера, могут считаться допустимыми для данного вида обору-

дования или технологического процесса. Построение кривой Фармера мож

ет

базироваться или на лучшие образцы мирового уровня по имеющейся стати-

стике отказов и аварий в мире, или на базе статистических данных по разработ-

кам данного класса оборудования одной страны. Область, расположенная выше

кривой Фармера, считается областью недопустимого риска. Другими словами,

кривая Фармера может служить критерием безопасности данного к

ласса обору-

дования, системы или технологического процесса, разделяющая область при-

емлемого риска от области недопустимо большого риска. Пример построения

кривой Фармера можно проиллюстрировать для случая при анализе возможно-

го риска или загорание в помещении с оборудованием и магистралями с ЛВЖ.

рис.8 Гистограмма вероятности реализации различных событий и

значимости этих событий (величин масштаба)

118

Базируясь на имеющейся статистике, в виде гистограммы строится зави-

симость вероятности каждого из событий (A,B,C,D,E) и величины масштаба

этих событий.

Если провести огибающую кривую по средним значениям каждого собы-

тия, то получится кривая Фармера для события, описанного в данном примере.

Кривые Фармера позволяют оценивать степень безопасности анализи-

руемого существующего оборудования или вновь создав

аемого. Кривые Фар-

мера позволяют отвергать те технические решения, у которых величина риска

располагается в области недопустимых значений, выше кривой. Таким образом,

они позволяют отбрасывать крайние значения технических решений, приводя-

щих к необоснованно высоким показателям степени риска. Следует отметить,

что кривые Фармера для конкретных систем и оборудования являются мерой

сравнения и ориентира, но не нормативной мерой риска. Может быт

ь такая си-

туация, когда существует статистически достоверная кривая, но уровень риска,

на которой достаточно высокий и не удовлетворяет потребителей по степени

надежности и безопасности. В этих случаях можно скорректировать кривую

Фармера в сторону уменьшения величин риска, принимая эту новую кривую за

базовую и сравнив

ать с ней новые разработки и технические решения. Естест-

венно, ужесточение требований безопасности, исходя из новой кривой, потре-

бует от разработчиков поиска новых технических решений, схем, материалов,

усиления конструкции, введения дополнительных средств безопасности и др.

Если выбранные технические решения обеспечивают величину риска на кривой

Фармера, это означает, что степень безопасност

и данной разработки находится

на уровне достигнутых на данное время значений безопасности аналогичных

видов технических устройств.

Однако после сопоставления с кривой Фармера и отбрасывания крайних

вариантов с недопустимым уровнем риска, однозначного решения может не

существовать, т.к. может быть несколько альтернативных вариантов техниче-

ских решений с различным уровнем риска, ниже кривой Фармера, которые

119

имеют различные достоинства и недостатки. Для выбора окончательного реше-

ния приходиться решать многокритериальную задачу.

На этапе ПАО описывалась процедура принятия решения с построением

дерева решений. В разделе ПАО решения принимаются предварительные и от-

носятся к различным видам выявленных опасных факторов. Решения в ПАО

принимаются без количественного анализа, а только базируясь на качественной

оценке, исходя из факторов ранжирования, определяющими из которых явля-

ются веро

ятность и последствия.

Здесь речь пойдет о выборе конкретных решений из нескольких альтер-

нативных вариантов для одной ранжированной опасности, для которой прове-

ден этап ДАО. Процедура и последовательность выбора решений выглядит

следующим образом.

Предположим, что конкретной технической системы имеются результаты

детального анализа опасностей для различных вариантов технических решен

ий.

Эти результаты анализа нанесены на имеющуюся кривую Фармера, характер-

ную для данных типов систем. Значения вероятностей P

…P

получены в ре-

зультате расчета различных возможных реализаций событий, при анализе ка-

ким-либо методом (дерево событий, дерево отказов и т.д.).

Сопоставление величин риска P

…P

с кривой Фармера позволяет сразу

исключить из рассмотрения технические решения с необыкновенно высоким

уровнем риска – P

, P

, даже если у этих технических решений есть и какие-

то преимущества. Это следует сделать потому, что чрезмерно повышенный

риск и опасность для людей не может быть оправдана какими-то другими при-

чинами. Для анализа остаются технические решения, обеспечивающие величи-

ны риска P

, P

. Значение P

нельзя исключить из рассмотрения, т.к. это

техническое решение обеспечивает допустимую величину риска, находящуюся

на кривой Фармера. Следовательно, необходимо осуществлять выбор из четы-

рех возможных технических решений P

, P

. Эти четыре варианта могут

иметь различные положительные и отрицательные стороны и ни один из не

может иметь преимуществ сразу по всем критериям. А критерии могут быть

весьма разнообразными. С точки зрения безопасности наиболее предпочти-

120

тельным вариантом является P

с наименьшим риском, т.е. наименьшей веро-

ятностью появления данного неблагоприятного события. Но данное техниче-

ское решение имеет самый худший показатель по последствиям данного собы-

тия, которыми могут быть человеческие жертвы, материальные потери, мас-

штабные разрушения и т.п.

Кроме того, могут быть и другие не менее важные показатели, например,

производительность, удобство в эксп

луатации, ремонтопригодность, сложность

в изготовлении, дороговизна и др. Поэтому задача оценки вариантов техниче-

ских решений является многокритериальной. Однозначного решения для по-

добных многокритериальных задач не существует и всегда окончательный вы-

бор варианта будет достаточно субъективен, в зависимости от того, какому по-

казателю отдает предпочтение лицо, принимающее решение.

Для решения подобной многокритери

альной задачи возможно использо-

вать прием, часто используемый на практике, при котором многокритериаль-

ную задачу сводят к однокритериальным. Достигается это за счет того, что из

множества показателей выделяют один в качестве главного и его стараются

максимизировать (минимизировать). Все остальные показатели ограничивают

определенными требованиями, например, чтобы они не были больше или

мень

ше определенных величин. Например, при оценке безопасности можно

выбрать в качестве главного показателя минимум риска. Однако, на величину

затрат можно наложить разумные ограничения, чтобы они не превышали опре-

деленных допустимых величин. Определенные ограничения и требования мож-

но наложить и на другие показатели, такие как надежность, работоспособность,

сложность в обслуживании, целый ряд технологических характеристик.

Возмож

ен и другой методический подход к выработке компромиссного

решения. Этот метод можно назвать «методом последовательных уступок». Со-

гласно этой методике все показатели, фигурирующие в анализе, выстраиваются

в определенной иерархии, в порядке убывающей важности. После этого выби-

рается решение, при котором наибольшее (наименьшее) значение имеет наибо-

лее значимый показатель. Например, в качестве наиболее значимог

о показателя

выбран критерий безопасности. Поэтому, базируясь на вышеприведенном при-