Определение вероятности реализации аварийных ситуаций

Для определения вероятности возникновения аварии, связанной с выбросом опасных веществ использовались статистические данные по аварийности и надежности технологической системы, соответствующие специфике опасного производственного объекта, логические методы анализа, экспертные оценки.

При анализе вероятности возникновения аварии использовались данные по частоте возникновения инициирующих событий, приведенные в различных нормативных и литературных источниках и экспертные оценки, выполненные путем ранжирования частоты возникновения отказов, рекомендованного в РД 03-418-01:

 

Отказ	Частота возникновения отказа в год
Частый	>1
Вероятный	1 - 10-2
Возможный	10 -2 -10-4
Редкий	10-4 - 10-6
Практически невероятный	< 10-6

 

Статистическая оценка вероятности отказов (безотказной работы) для отдельных видов оборудования, узлов и приборов проводилась в предположении экспоненциального закона распределения промежутков времени между отказами. Для оценки возникновения аварийной ситуации был применен вероятностный подход, основанный на использовании данных о надежности основных узлов оборудования, входящего в состав технологической схемы.

На основании анализа имеющейся статистической информации были рассчитаны и рекомендуются для использования характерные вероятности аварий на основных технологических элементах стационарных установках (В.С. Сафонов, Г.Э. Одишария, А.А. Швыряев «Теория и практика анализа риска в газовой промышленности», с. 27, статистические данные по аналогичным предприятиям и отрасли). Данные приведены в таблице 1.

Дополнительно использовались данные о частотах реализации инициирующих событий, развитие которых может привести к крупномасштабным авариям, определенные в работе А. Блохина «Анализ и управление риском: теория и практика». Данные приведены в таблице 2.

Для отдельных видов оборудования, узлов и приборов, не попавших в вышеуказанные таблицы, оценка вероятности отказов (безотказной работы) проводилась в предположении экспоненциального закона распределения промежутков времени между отказами. Использовались данные о наработке на отказ, приводимые в паспортах, данные справочной и другой литературы по средним значениям показателей надежности приборов (Приложение 3 ГОСТ 12.1.004 - 91). Данные приведены в таблицах 1-3.

 

Таблица 1. Статистические вероятности реализации аварий с оборудованием

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория оборудования	Частота разгерметизации (аварии)	Вид разгерметизации
Емкостное оборудование (сосуды) под избыточным давлением	1х10 -6 год-1	Полная
	1х10 -5 год-1	Частичная (утечка)
Емкостное оборудование (сосуды) без избыточного давления	1х10 -5 год-1	Полная
	1х10 -4 год-1	Утечка
Резервуары вертикальные стальные	1х10 -5 год-1	Полная
	1х10 -5 год-1	Утечка
Теплообменное оборудование	5х10 -5 год-1	Полная
	1х10 -4 год-1	Утечка
Насосы, компрессоры	1х10 -4 год-1	Полная
	5х10 -4 год-1	Утечка
Трубопровод, номинальный диаметр <150 мм	5х10 -5 год-1	Полная
	1х10 -5 год-1	Утечка
Трубопровод, номинальный диаметр >150 мм	1х10 -5 год-1	Полная
	5х10 -5 год-1	Утечка
Оборудование сливо-наливное	3х10 -8 час-1	Полная
	3х10 -7 час-1	Утечка
Примечание: Характерный диаметр отверстий при частичной разгерметизации оборудования - 25 мм.

 

Таблица 2 - Частоты реализации индустриальных событий

Инициирующее событие	Частота, 1/год
Отрыв трубы для слива жидкой фазы	З х 10 -7 ÷ 3 х 10 -5
Отрыв трубы для залива жидкой фазы	З х 10 -7 ÷ 3 х 10 -5
Срыв люка резервуара	10 -8 ÷ 10 -6
Отрыв трубы для транспортирования жидкой фазы на сливной эстакаде	10 -6 ÷ 10 -4
Разрыв или разгерметизация ж/д цистерны	10 -7 ÷ 10 -5

 

Таблица 3 - Частота отказа элементов

Наименование элемента	Интенсивность отказов (λ х10-6).ч^-1
Задвижки клапанов	5,1
Регулировочные вентили	1,10
Соленоидные вентили	11,0
Регуляторы давления	4,25
Манометр переполнение	1,3
Термометр	1,3
Манометр масла	1,3
Ручной вентиль	5,6
Пружинный перепускной клапан (клапан разгрузочный давления)	3,92
Обратный клапан	5,6
Регулятор гидравлический	3,55
Нагнетатели	2,4
Насосы с машинным приводом	8,74

Вероятность отказа элемента, в течение года определяют исходя из частоты отказа по формуле:

Р = 1-ехр- λ·t, где

Р - вероятность отказа анализируемого оборудования;

λ - частота отказов различных элементов технологических аппаратов, ч-1;

t - время работы оборудования, ч/год.

Расчет вероятности возникновения аварии в блоке выполнялся с учетом принципов построения «деревьев отказов», в частности теоремы сложения вероятностей (аварийная ситуация возникнет, если произойдет хотя бы одно из неблагоприятных исходных событий, определяющих данную аварию).

При значениях вероятностей отказа оборудования много меньше единицы, вероятность реализации аварии в блоке (РБ) будет определяться суммой вероятностей отказов элементов, входящих в состав блока по формуле:

 

РБ = Σ Рi, где

Рi - вероятность отказа оборудования, входящего в состав анализируемого блока.

При оценке частот инициирующих событий:

- проводилась статистическая оценка (неполадок и аварийных случаев по видам

оборудования).

- учитывалась возможность инициирования аварии от внешних причин (удары молний, терроризм, аварии на соседних объектах и др.).

Кроме того, при оценке отказа системы, единичного оборудования рассматривались также и внешние факторы, такие как возможные диверсии и террористические акты, акты вандализма.

Оценочная частота террористических актов и диверсий на опасных производственных объектах, весьма велика (по статистическим данным потери от террористических актов составляют до 3% от общих потерь) поскольку данные объекты представляют особую «привлекательность» для террористов вследствие больших зон поражения при авариях и большой вероятности эффекта «домино».

Однако анализируемый объект обеспечен охраной, на объекте не было террористических актов, поэтому оценочная частота аварий от данного вида воздействий не превышает 1 х 10-6 1/год.

Анализ статистических данных аварий показывает, что наиболее вероятны локальные утечки опасного вещества из трубопроводов, через фланцевые соединения, сварные швы, запорную арматуру и торцевые уплотнения насосов. Полное разрушение трубопроводов и технологического оборудования менее вероятно.

Анализ результатов показывает, что полная разгерметизация различных видов технологического оборудования, равно как и близкий к ней по вероятности и последствиям, гильотинный разрыв технологических трубопроводов с опасными продуктами, является главным источником наиболее опасных аварийных ситуаций. В то же время, частичная разгерметизация трубопроводов (с образованием свищей), насосов, оборудования, как правило, имеет значительно большую частоту с намного меньшими последствиями и достаточно легко локализуется персоналом. В основном, технологические неполадки такого рода рассматриваются как инциденты.

Анализ возможных причин возникновения аварий на опасных объектах и свойств опасных веществ позволил выявить возможные сценарии развития аварийных ситуаций на объекте.

На объекте возможны типовые сценарии развития аварий для следующих групп оборудования: емкостное оборудование, насосное оборудование и нефтепроводы.

Для построения последовательности событий развития аварий и определения вероятности развития аварий применяется метод анализа «деревья событий» по различным сценариям анализировалась с помощью «деревьев событий» (рис. 1-3).

Определение сценариев развития аварий проведено с помощью принципиальной схемы, предусматривающей постадийное развитие аварий в зависимости от масштабов и тяжести последствий. Каждая аварийная ситуация может иметь несколько стадий развития при сочетании определенных условий, может быть приостановлена (локализована) или перейти на более высокий уровень.

 

Таблица 4 -Расчетные вероятности реализации различных аварий

Наименование аварийной ситуации	Вероятность возникновения аварии, год		Развитие аварии, опасное событие	Вероятность, год^-1
Аварии с ж/д цистерной
Полное разрушение при опрокидывании ж/д цистерны со сжиженным газом		5, 00 х 10-6	Пожар пролива	6,00 х 10-7
			Взрыв ПВС	1,35 х 10-6
Аварии в резервуарном парке
Полное разрушение при опрокидывании ж/д цистерны со сжиженным газом		5, 00 х 10-6	Воспламенение, пожар	6,00 х 10-7
			Взрыв ПВС	1,35 х 10-6
Аварии с технологическим оборудованием
Авария с насосной	1,00 х 10-4		Пожар	3,00 х 10-6