Научная статья на тему 'Некоторые аспекты прогнозирования аварийного риска объектов химического профиля'

Некоторые аспекты прогнозирования аварийного риска объектов химического профиля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
228
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Хлуденев С. А., Хлуденев А. Г., Рябчиков Н. М.

Разработана методика вероятностного прогнозирования характеристик надежности технологического оборудования, необходимых для частотного анализа риска, на примере накопления эрозионно-коррозионных повреждений, обусловливающих общий равномерный износ оборудования. Разработана методика кинетического моделирования процесса износа технологического оборудования; в качестве экспериментального материала для разработки кинетических моделей использованы реализации износа оборудования, отработавшего проектный ресурс. Получены кинетические модели износа для различных типов нефтехимического оборудования. На основе кинетических моделей и методики вероятностного прогнозирования характеристик надежности построены и проанализированы «деревья отказов» для технологического оборудования с учетом степени его износа. Выполнено индивидуальное прогнозирование интенсивности отказов на примере емкостного оборудования в реальных условиях его эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Хлуденев С. А., Хлуденев А. Г., Рябчиков Н. М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Некоторые аспекты прогнозирования аварийного риска объектов химического профиля»

УДК 66.013.62-192

С.А. Хлуденев, А.Г. Хлуденев, Н.М. Рябчиков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АВАРИЙНОГО РИСКА ОБЪЕКТОВ ХИМИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

Разработана методика вероятностного прогнозирования характеристик надежности технологического оборудования, необходимых для частотного анализа риска, на примере накопления эрози-онно-коррозионныгх повреждении, обусловливающих общий равномерный износ оборудования.

Разработана методика кинетического моделирования процесса износа технологического оборудования; в качестве экспериментального материала для разработки кинетических моделей использованы реализации износа оборудования, отработавшего проектный ресурс. Получены кинетические модели износа для различных типов нефтехимического оборудования. На основе кинетических моделей и методики вероятностного прогнозирования характеристик надежности построены и проанализированы «деревья отказов» для технологического оборудования с учетом степени его износа.

Выполнено индивидуальное прогнозирование интенсивности отказов на примере емкостного оборудования в реальных условиях его эксплуатации.

Функционирование опасных производственных объектов (ОПО) химического профиля сопряжено с риском разрушительного высвобождения энергии или выброса химически опасных веществ, что может повлечь за собой материальный, гуманитарный и экологический ущербы.

При прогнозировании риска эксплуатации ОПО в общем случае необходим одновременный учет как аварийного Ra, так и штатного Яшт рисков [1]:

R — Ra + ^^шт. (1)

Оценка риска при штатном Rmr функционировании ОПО - достаточно изученный вопрос и осуществляется как при проектировании, так и на стадии эксплуатации объекта (процедуры ОВОС, тома ПДВ, ПДС и т.д.). Более сложной является процедура оценки аварийного риска Ra.

116

Между тем связь аварийности на объектах химического профиля с экологической безопасностью очевидна. Отмечается [2], что доля загрязнения воздуха за счет аварий составляет 20-30 % от общего объема загрязнений. Токсодоза, полученная человеком от аварийного выброса, всегда превышает ее значение от стационарного источника [3]. Зоны действия поражающих факторов при авариях на химико-технологических объектах зачастую не ограничиваются производственной площадкой. Наглядным примером могут служить расчеты, выполненные нами в ходе декларирования промышленной безопасности ряда химикотехнологических объектов (ХТО) Пермского края.

На рис. 1 показано распределение вероятности смертельного поражения при формировании и дрейфе токсичного облака хлора в результате разгерметизации железнодорожной цистерны. Как видно на рисунке, определяющее влияние на динамику дрейфа токсичного облака

Mm ■ 99 ■ зо so 70 Щ 60 ■ so Щ 40 зо ^^ВВ го Щ ю

99 90 99 70 60 50 40 30 30 <0 1

Доля поражения, %

Рис. 1. Вероятностные зоны токсического поражения при разрушении ж/д цистерны с хлором (масса выброса - 57 т): А - наиболее опасное направление; состояние атмосферы - инверсия; скорость ветра 1 м/с; B - наиболее вероятное направление ветра; состояние атмосферы - конвекция; скорость ветра 3,6 м/с; С - вероятностная зона поражения при дрейфе облаков хлора

в соответствии с розой ветров

117

оказывают параметры окружающей среды: метеорологические параметры атмосферы (температура воздуха, географическое направление и сила ветра, класс устойчивости атмосферы), а также шероховатость земной поверхности и т.п. В этом случае при неблагоприятных условиях рассеяния зона поражения с 99%-ной вероятностью гибели людей простирается далеко за пределы предприятия и составляет 1360 м. При реальных атмосферных условиях и скоростях ветра эта зона составит уже около 300-400 м.

Обобщенная форма записи показателей аварийного Ra риска имеет вид

Оценка последствий аварий на ОПО не вызывает принципиальных затруднений. Несколько сложнее обстоит дело с частотной оценкой риска аварий. Повышенная опасность объектов химического профиля диктует необходимость углубленного частотного анализа аварийного риска, т.е. определения первого сомножителя в уравнении (1) -частоты отказов.

В практике частотного анализа риска сформировались два различных подхода к определению частоты отказов. В соответствии с одним из них [4] интенсивность (частоту) отказов принимают как среднестатистическую по отрасли для данного типа ОПО:

где N - число аварий; n - число объектов; Т - период наблюдения.

Определяемая на основе анализа ретроспективной информации среднеотраслевая характеристика Хотр является малопригодной для оценки риска ХТО, так как не всегда отражает специфику и реальное техническое состояние конкретного объекта.

Специфика ОПО химико-технологического профиля заключается в том, что одни и те же типы оборудования (колонное, емкостное, теплообменное, технологические трубопроводы и т.д.) работают в условиях различных температур и давлений, в средах с различной коррозионной активностью, отличаются конструктивным и материальным исполнением. Такая индивидуальность химико-технологического оборудования предопределяет виды, закономерности и глубину повреждающих про-

Риск = Частота х Последствия.

(2)

(3)

118

цессов в условиях его эксплуатации и, следовательно, величину интенсивности отказов.

Одной из основных причин отказов оборудования являются эрозионно-коррозионные повреждения (ЭКП), или изнашивание. Следует заметить, что степень износа основного технологического оборудования предприятий химической и нефтехимической промышленности по оценкам специалистов достигает в настоящее время 80 %. Игнорирование этого обстоятельства при частотном анализе риска связано с потерей точности его прогнозных оценок.

Второй подход к оценке интенсивности отказов на конкретном ОПО базируется на формировании и количественном анализе «деревьев отказов» [5]. При таком подходе возможен учет специфики того или иного технического устройства, его фактического состояния (степени износа) и особенностей эксплуатации. Необходимая для этого информация об интенсивности износовых (деградационных) отказов оборудования может быть получена путем вероятностного прогнозирования.

Прогнозирование базируется на использовании реализаций ЭКП технологического оборудования, диагностируемых на различных временных этапах его эксплуатации.

Рассмотрим постановку задачи прогнозирования. Для решения задачи весь период использования ОПО разделяется на два интервала: Т1 - интервал наблюдения за состоянием объекта; Т2 - интервал, в котором осуществляется прогнозирование.

В тех случаях, когда эрозионно-коррозионный износ является определяющим фактором перехода оборудования в предельное состояние, прогнозирование интенсивности отказов А§ может быть выполнено по изменению текущей толщины стенки t объекта (аппарата, трубопровода) при условии постоянства допускаемого напряжения материала стенки [а] = const. В этой ситуации в качестве параметра, наиболее полно характеризующего техническое состояние объекта, целесообразно использовать степень износа 8.

Степень износа может быть определена как отношение фактического утонения стенки Лtф объекта к максимально возможному Atmax при достижении стенкой расчетной толщины:

5 =

At

max

(4)

119

Параметр 8 под действием случайных и детерминированных факторов изменяется в процессе эксплуатации объекта и достигает со временем предельного значения [8] = 1 при А^ф = Atmax, после чего состояние объекта считается неработоспособным и квалифицируется как отказ.

Тогда прогнозирование интенсивности отказов может рассматриваться как прогнозирование изменения функции 8(т), реализации которой известны в моменты времени Td, d = 1, p ; Td еД.

Необходимо по известным реализациям износа 8d определить вероятность того, что значения функции 8(т) не выйдут за допустимые

пределы [8] в моменты времени Tp+q, q = 1,S; Tp+q eT2, т.е. P{8p+q >[8]}.

Предварительный анализ реализаций износа нефтехимического оборудования, выполненный на основании результатов нескольких последовательных диагностирований, позволяет полагать, что процесс износа может быть представлен линейной функцией:

8 = ат, (5)

где а - случайный параметр, распределенный по нормальному закону.

Корректность применения нормального распределения параметра а в случае накопления эрозионно-коррозионных повреждений в диагностируемом объекте согласуется с данными работ [6, 7].

Интенсивность отказов А§(т) в соответствии с положениями теории надежности [8] может быть представлена как

^8 (к)

f (т) = f (т)

Р( т) 1 - Q(t)’

(6)

где f (т) - плотность распределения вероятностей отказа; Р (т) - вероятность безотказной работы; Q(t) - вероятность отказа.

Для нормального распределения нормированной случайной величины функция плотности распределения имеет вид [9]

f (т)

{

exp

V

(7)

Вероятность безотказной работы для рассматриваемого случая может быть определена следующим образом:

120

л u

p (k)=-7= J

V2n J

exp

f 2\ u

" ~2 У

du,

(8)

С учетом (6)-(8) получим выражение для точечной оценки интенсивности отказов:

г

и

2 Л

Х5 ( k)

exp

V

и ( 2 Л

J Г U

exp

V

du

(9)

В выражениях (7)-(9) величину и, являющуюся квантилем нормального распределения, можно записать в соответствии с кумулятивной моделью отказов [10] в виде

и =Ш-®

S8

[8]- ak

Sa k

(10)

где 8 - текущее значение степени износа стенки, дол. ед.; a - относительная скорость износа стенки, дол. ед./год; S8, Sa - статистические оценки среднеквадратичных отклонений соответственно степени и скорости износа стенки.

Уравнения (8) и (9) отражают монотонное увеличение интенсивности отказов ^восстанавливаемого оборудования при нормальном законе распределения в случае накопления эрозионно-коррозионных повреждений, обусловливающих общий равномерный износ оборудования с постоянной скоростью.

На рис. 2 представлена схема формирования износового отказа. Процесс износа характеризуется прямыми, выходящими из начала координат (рис. 2, а), каждая из которых имеет определенную вероятность реализации. Функция f (8) - плотность распределения степени

износа 8(т). Значения Xb..xd - время диагностирования объекта. Точки пересечения функций 8(т) с допустимым значением степени износа [8] соответствуют моментам возможных отказов. Соответствующая этим пересечениям плотность распределения вероятности отказов (рис. 2, б) представлена функцией f (k). Вероятность отказа для времени ip+q соответствует зачерненным площадям под кривыми f (8) и f (k). Ординаты графика (рис. 2, в) позволяют определить вероятности отказа Q(t)

121

или безотказной работы Р(т) для любого промежутка времени. Для нормального распределения характерна монотонно возрастающая интенсивность отказов, причем Х§(т) ^ ^ при т ^ Рост Х(т) означает, что с увеличением наработки возрастает опасность отказов, обусловленная износом оборудования.

Из уравнений (8) и (9) следует, что факторами, определяющими техническое состояние объекта, являются скорость повреждающих процессов а и время т. Отсюда процедура определения интенсивности из-носовых отказов сводится к решению двух задач:

♦ моделирование кинетики накопления ЭКП (кинетики износа);

♦ вероятностное прогнозирование на базе кинетических моделей интенсивности износовых отказов оборудования, соответствующей его техническому состоянию.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В соответствии с вышеизложенным величины, входящие в уравнение (9), определяются в процессе диагностирования. Реальна ситуа-

122

ция, когда диагностирование проводилось только один раз, или предыдущие измерения были непредставительными. В этом случае для каждого диагностируемого объекта i-го типа оборудования (колонное, теплообменное и т.д.) имеем:

8, =1S 8k =1S

n k=1 n k=1

f

L - h

V tn tR J

, i = 1, m,

(11)

8,

a, =

4

(12)

S

a

Sh, Л

k,

n

T S(8k -8, )

1 k=1

1

(13)

где n - число замеров толщины стенки при диагностировании; 5k - степень износа стенки в месте k-го замера, дол. ед./ год; tn - номинальная толщина стенки диагностируемого объекта, мм; tk - текущая толщина стенки в месте k-го замера, мм; tR - расчетная толщина стенки, мм; при tk = tR 5k = [5] = 1; m - число диагностируемых объектов i-го типа оборудования; тd - период эксплуатации объекта i-го типа оборудования

на момент диагностирования, год.

Моделирование кинетики износа может быть осуществлено с использованием методов регрессионного и корреляционного анализа [11, 12].

Предварительный анализ и обработка результатов диагностирований выполняются в соответствии с основными положениями математической статистики [13].

Грубые результаты диагностирований оцениваются, например, по значениям степени износа и исключаются на основании статистических критериев:

vk =

I8 k - 8|

Sh

n

< V

табл'

n -1

(14)

Априори принимается нормальное распределение наблюдаемых значений степени износа относительно ее среднего значения. Проверка гипотезы нормальности распределения осуществляется сравнением выборочных значений коэффициентов асимметрии и эксцесса с дисперсиями этих коэффициентов.

123

Выборочные коэффициенты асимметрии и эксцесса, а также их дисперсии определяются по формулам:

Уи

n • S5i3 k=1

n

I (8k - Si )3,

У 2i

n • S5i 4 k=1

I (8k - 8i )4 - 3,

D( Уи)

6(n -1)

(n +1) • (n + 3) ’

D( У 2i)

24n • (n - 2) • (n - 3) (n +1)2 • (n + 3) • (n + 5)

Если

Ы ^ 3JD( Уи) >

|y 2i| ^ ^/D(y2i) 5

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

то выборочные коэффициенты асимметрии и эксцесса незначимо отличаются от нуля, и наблюдаемое распределение можно считать нормальным.

Проверка однородности дисперсий степени износа S82 может быть выполнена по критерию Бартлета:

C < X,2-,. (21)

где

m

B = 2,303( f • lg( S2) -1 f • lg(Ss2)), (22)

i=1

C = 1

1

3( m -1)

m

• I

V i=!

1

)

f J ’

(23)

m

X2 - критерий Пирсона при уровне значимости p; f = I ( - m) - чис-

i =1

ло степеней свободы общей дисперсии степени износа S82 для всех диаг-

124

ностируемых объектов /-го типа оборудования; f =(ni -1) - число степеней свободы выборочных дисперсий степени износа Sh2 для конкретных диагностируемых объектов i-го типа оборудования.

Общая дисперсия воспроизводимости степени износа для всех объектов i-го типа оборудования определяется как средневзвешенное значение выборочных дисперсий:

Ёfi• s52 Ё(n-1)-s52

Ss2 = = J=m---------. (24)

f Ё (i- m)

i=1

В соответствии с рассматриваемым подходом нами предпринято изучение кинетических закономерностей процесса износа технологического оборудования нефтехимических производств, подвергающегося общей равномерной коррозии.

ОПО нефтехимического комплекса - одна из наиболее трудных в практике количественного анализа аварийного риска и вместе с тем наиболее привлекательная модельная система для исследования и прогнозирования промышленной и экологической безопасности: большой энергетический и токсический потенциалы, комбинированные аварии, сочетанность воздействия различных поражающих факторов, взаимное влияние соседних объектов, многокомпонентность состава рабочих сред, специфичность и индивидуальность каждой единицы технологического оборудования и т.д.

В сферу кинетических интересов вошла значительная часть нефтехимических производств и установок: производства этилена и пропилена, стирола и этилбензола, 2-этилгексанола, товарно-сырьевая база, товарная база сжиженных газов, установки низкотемпературной ректификации и ректификации сжиженных газов, компримирования, пиролиза, газофракционирующие установки.

В качестве экспериментального материала для разработки кинетических моделей использовались реализации износа нефтехимического оборудования, диагностируемого на временных этапах его эксплуатации, близких или соответствующих проектному ресурсу.

Всего кинетическим экспериментом было охвачено более двухсот единиц оборудования. Общая протяженность исследованных трубопроводов составляла около 4000 м.

125

Обработка экспериментального материала позволила получить полиномиальные кинетические модели процесса износа [16].

Экспериментальные и расчетные данные по скорости износа для различных типов оборудования приведены на рис. 3.

На рис. 4 представлено нормальное распределение экспериментальных значений степени износа для оборудования, подвергающегося общей равномерной коррозии.

Рис. 3. Сопоставление экспериментальных аэ и теоретических ат значений скорости износа для различных типов оборудования

Рис. 4. Распределение экспериментальных значений степени износа для различных типов оборудования

126

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Анализ результатов показал, что нефтехимическое оборудование является весьма индивидуальным в кинетическом аспекте повреждающих процессов. Скорость износа различна как для отдельных аппаратов, так и для их элементов, следовательно, различно и их техническое состояние - степень износа. Наиболее изношенные элементы определяют надежность оборудования и, следовательно, именно они должны быть объектом наиболее пристального внимания при выполнении работ, связанных с анализом риска (декларации промышленной безопасности, планы ликвидаций аварийных ситуаций и т.д.).

Отсюда следует еще один концептуальный аспект исследования промышленной и экологической безопасности объектов химического профиля: частотный анализ риска выполняется на основе принципа «слабого звена».

Полученные в ходе исследования кинетические уравнения были использованы нами для прогнозирования с применением кумулятивной модели интенсивностей износовых отказов, а также частотного анализа риска нефтехимического оборудования, выработавшего проектный ресурс.

На рис. 5 показан общий характер зависимостей интенсивности износовых отказов и вероятности безотказной работы колонного и емкостного оборудования от их технического состояния, определяемого степенью износа, при различных технологических, режимных и конструктивных параметрах (Т- температура, Р - давление, D - диаметр).

Рис. 5. Зависимости характеристик надежности колонного (а) и емкостного (б) оборудования от их технического состояния: 1 - вероятность безотказной работы, дол.ед.; 2 - интенсивность отказов, 1/год; а - T = -30...200 °C; Р = 1,2.4 МПа; D = 1,6.2 м; среда - пентан-амиленовая фракция, бутан, углеводороды; материал - 09Г2С; б - T = -50.50 °C; Р = 0,8.1,9 МПа;

D = 2,4.. .3,4 м; среда - пропан, бутан, пропилен, ШФЛУ; материал - 09Г2С

127

Дальнейший частотный анализ риска эксплуатации нефтехимического оборудования выполнялся с использованием полученных нами расчетных оценок интенсивностей износовых отказов и «деревьев отказов». Такой подход позволяет, как отмечалось выше, осуществить индивидуальное прогнозирование интенсивности отказов конкретных объектов на стадии эксплуатации с учетом информации о техническом состоянии объекта. На рис. 6 представлено «дерево отказов» для емкостного оборудования.

Рис. 6. «Дерево отказов» для емкостного оборудования

128

При построении «деревьев отказов» учитывались три группы факторов - предпосылок к возможным авариям:

1) отказы систем КИПиА, АСУ и ПАЗ;

2) ошибки персонала;

3) техническое состояние оборудования.

«Дерево отказов» учитывает в соответствии с рассматриваемым подходом влияние степени износа оборудования на величину интенсивности конечного события - его разгерметизации. Расчетные оценки интенсивностей износовых отказов получены для днищ емкостей («слабого звена») при трех значениях степени износа Х5=05 = 1,48 -10-101/год;

Х5=06 = 2,49 -10-5 1/год; Xs=0,7 = 7,26 -10-31/год.

Анализ «дерева отказов» емкости (рис. 7) позволяет установить существование трех областей (стадий) износа в зависимости от их влияния на интенсивность отказов (разгерметизации) емкости:

I - область незначимого влияния степени износа (8 < 0,6); факторами, определяющими интенсивность отказов емкости, являются отказы систем КИПиА и ошибки персонала;

II - область преобладающего влияния степени износа (8 = = 0,6...0,675); характеризуется совместным влиянием на интенсивность отказов всех трех групп факторов с преобладанием износовой составляющей (технического состояния оборудования).

Рис. 7. К анализу «дерева отказов» емкостного оборудования (днища; ВСт3; a = 3,952E-03 дол. ед./год); 1 - интенсивность отказов емкости, 1/год; 2 - интенсивность износовых отказов, 1/год; T = 20.97 °C; P = 0,07.0,16 МПа; D = 1,4.1,6 м

129

Ill - область определяющего влияния степени износа (8 > 0,675); интенсивность отказов емкости практически совпадает с интенсивностью износовых отказов, определяется уже ее собственным техническим состоянием и перестает зависеть от отказов систем КИПиА и ошибок персонала.

Заметим, что учет информации о техническом состоянии оборудования важен не только на этапе частотного анализа аварийных событий единичного оборудования. Роль технического состояния весьма существенна при оценке количественных показателей риска аварий на ОПО, эксплуатация которого связана, в общем случае, с множеством опасностей.

Это положение может быть проиллюстрировано на примере анализа риска оборудования производства стирола - одного из опасных производственных объектов нефтехимического комплекса.

Технологические процессы анализируемого ОПО протекают при повышенных температурах, небольшом избыточном давлении и под разрежением с участием значительных количеств горючих паров и жидкостей, а также опасных химических веществ (бензол, этилбензол, стирол, толуол, диэтилбензол, полиалкилбензолы).

Технологическое оборудование, характеризующееся наибольшим вкладом в формирование количественных показателей риска при аварийной ситуации, представлено следующими типами аппаратов:

♦ ректификационные колонны для выделения бензолтолуольной фракции, возвратного этилбензола и стирола-ректификата;

♦ емкости для приема и хранения осушенного бензола, углеводородного конденсата и дренажных продуктов установки этилбензола;

♦ теплообменник для подогрева этилбензольной шихты;

♦ сепаратор для отделения капель жидкости из контактного газа после аппаратов воздушного охлаждения.

В ходе анализа риска были рассмотрены следующие варианты реализации аварий, характерные для производства стирола:

♦ дефлаграционный взрыв;

♦ огненный шар;

♦ пожар пролива;

♦ дрейф облаков токсичных веществ.

Анализировались сценарии, связанные с частичным и полным разрушением единичного оборудования.

Количественная оценка параметров воздушных ударных волн, огненных шаров, пожаров проливов и зон химического заражения осуществлялась по методикам [4, 14]. Условная вероятность гибели чело-

130

века от различных поражающих факторов рассчитывалась по соответствующим probit-функциям [2-4, 14].

Были рассмотрены два варианта оценки риска аварий на производстве стирола:

1) без учета степени износа основного технологического оборудования;

2) с учетом степени износа в соответствии с рассматриваемым подходом.

Интенсивность аварийных событий по обоим вариантам определялась с использованием «деревьев отказов» для конкретных типов оборудования (колонное, емкостное, теплообменное). Прогнозирование риска осуществлялось на временных этапах т эксплуатации оборудования, равных 27, 32 и 37 лет.

Результаты оценки риска для производства стирола приведены на рис. 8, а—г в виде интегральных полей потенциального риска Rn как в объемном изображении, так и на плоскости с привязкой к производственной площадке [15].

На рис. 8, а показано поле потенциального риска, построенное без учета степени износа оборудования, рис. 8, в—г - поля риска с учетом степени износа.

Как видно на рис. 8, учет реального состояния оборудования приводит к существенной деформации полей потенциального риска на всех этапах эксплуатации ОПО. При этом эксплуатация большей части оборудования (колонны, сепаратор, теплообменник) в рассматриваемом случае сопровождается резким возрастанием риска.

Наибольшие значения потенциального риска наблюдаются в местах расположения ректификационных колонн. Так, для колонны 1 без учета степени ее износа значение Rn составляет 3,5-10-4 год-1 (см. рис. 8, а). Через 27 лет и 32 года эксплуатации риск возрастает соответственно до 4,9-10 и 1,1-10- год- (см. рис. 8, б, в), а к 37 годам достигает значения 7,4-10-2 год-1 (см. рис. 8, г).

Емкостное оборудование 6—8 для приема и хранения углеводородов отличается невысокой степенью износа (не более 0,35 через 37 лет эксплуатации) и, соответственно, меньшим вкладом в формирование полей риска. Для вышеуказанного срока эксплуатации значения Rn для различных емкостей лежат в интервале (1,43-1,81) -10-4 год-1 (см. рис. 8, г). Эти значения практически совпадают со значениями риска без учета технического состояния емкостей (см. рис. 8, а) и находятся согласно принятой выше терминологии в области незначимого влияния износа.

131

132

Рис. 8. Интегральные поля потенциального риска при авариях на производстве стирола без учета (а) и с учетом (б—г) степени износа оборудования: б - т = 27 лет; в - т = 32 года; г - т = 37 лет. Расположение оборудования: 1-3 - колонны;

4 - сепаратор; 5 - теплообменник; 6-8 - емкости

Техническое состояние оборудования существенно влияет, как следует из анализа, и на другие показатели риска, в частности, на коллективный риск (рис. 9). Значения Як так же, как и Rn, возрастают с увеличением степени износа на два порядка в рассматриваемом временном интервале эксплуатации ОПО.

Рис. 9. Коллективный риск гибели людей для производства стирола: 1 - без учета степени износа оборудования;

2-4 - с учетом степени износа: 2 - т = 27 лет;

3 - т = 32 года; 4 - т = 37 лет

Вышеизложенное показывает, что длительная эксплуатация ОПО осуществляется в условиях нарастающего риска, обусловленного протеканием в оборудовании повреждающих процессов. Учет этого обстоятельства на основе информации о техническом состоянии оборудования и индивидуального прогнозирования характеристик его надежности может расширить диапазон возможностей для повышения эффективности анализа риска ОПО химического профиля.

Список литературы

1. Гражданкин А.И., Лисанов М.В., Печеркин А.С. Использование вероятностных оценок при анализе безопасности опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. - 2001. -№ 5. - С. 33-36.

2. Научно-методические аспекты анализа аварийного риска / В.Г. Горский, Г.А. Моткин, В.А. Петрунин [и др.]. - М.: Экономика и информатика, 2002. - 260 с.

133

3. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. -М.: Изд-во Акад. гражд. защиты МЧС РФ, 1999. - 124 с.

4. ГОСТ Р 12.3.047-98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля. - Введ. 03.08.98. -М.: Изд-во стандартов, 2000. - 79 с.

5. Хенли Э.Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска / пер. с англ. под ред. В.С. Сыромятникова. - М.: Машиностроение, 1984. - 528 с.

6. Герцбах И.Б., Кордонский Х.Б. Модели отказов / под ред. Б.В. Гнеденко. - М.: Советское радио, 1966. - 167 с.

7. Маннапов Р.Г. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении / ЦИНТИхимнефтемаш. -М., 1988. - 38 с.

8. Зубова А.Ф. Надежность машин и аппаратов химических производств. - Л.: Машиностроение, 1971. - 183 с.

9. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука, 1988. - 480 с.

10. Надежность технических систем / Е.В. Сугак, Н.В. Василенко, Г.Г. Назаров [и др.]. - 2-е изд., доп. и перераб. - Красноярск, 2001. - 608 с.

11. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: пер. с англ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Статистика, 1973. - 365 с.

12. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. -М.: Наука, 1973. - 899 с.

13. Ахназарова С. Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 327 с.

14. Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах: сб. докум. Сер. 27. Вып. 2 / НТЦ «Промышленная безопасность». - 2-е изд., испр. и доп. - М., 2002. - 208 с.

15. Хлуденев С.А., Лисков Р.А. Экспертный программный комплекс для оценки аварийного риска опасных производственных объектов химического профиля («FORS.»): свид-во об офиц. рег. № 2005612347 / Роспатент РФ. - М., 2005.

16. Моделирование кинетики износа технологического оборудования нефтехимических производств / А.Г. Хлуденев, Н.М. Рябчиков, С.А. Хлуденев [и др.] // Безопасность труда в промышленности. -2005. - № 9. - С. 50-54.

Получено 20.06.2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.