43
При проливе на неограниченную поверхность площадь пролива FПР
(м2 ) жидкости определяется по формуле:
F
ПР
= f
Р
V
Ж
, (5)
где f
Р
- коэффициент разлития, м
-1
(при отсутствии данных допускается
принимать равным 20 м
-1
при проливе на грунтовое покрытие, 150 м
-1
при
проливе на бетонное или асфальтовое покрытие);
V
Ж
- объем жидкости, поступившей в окружающее пространство при
разгерметизации резервуара, м
3
.
Интенсивность испарения W (кг/(м
2
с)) для ненагретых жидкостей с
определяется по формуле:
(6)
где - коэффициент, принимаемый для помещений по таблице 11 в
зависимости от скорости и температуры воздушного потока над
поверхностью испарения. При проливе жидкости вне помещения допускается
принимать = 1; М - молярная масса жидкости, кг/кмоль; РН - давление
насыщенного пара при расчетной температуре жидкости, Таблица 6.
Таблица 6
Частоты утечек из технологических трубопроводов
Скорость воздушного
потока, м/с
Значение коэффициента у при температуре t (°C)
воздуха
10
15
20
30
35
0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,1
3,0
2,6
2,4
1,8
1,6
0,2
4,6
3,8
3,5
2,4
2,3
0,5
6,6
5,7
5,4
3,6
3,2
1,0
10,0
8,7
7,7
5,6
4,6
44
Масса паров ЛВЖ при испарении со свободной поверхности
определяется по формуле:
m
V
= G
V
, (7)
где G
V
- расход паров ЛВЖ, кг/с, который определяется по формуле:
G
V
= F W, (8)
где - время поступления паров, принимается 3600с;
F - максимальная площадь поверхности испарения ЛВЖ, м2 ;
W - интенсивность испарения ЛВЖ, кг/(м
2
с).
Расчет количества опасных веществ.
Рассчитанное количество опасных веществ сводим в таблицу 7
Таблица 7
Количество опасных веществ
№
сценар
ия
Последствия
Основной
поражающий
фактор
Количество опасного вещества,т
участвующего в
аварии
участвующего в
создании
поражающих
факторов
С1
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
1,8
0,05
Пожар
Тепловое излучение
1,8
1,8
Огненный шар
Тепловое излучение
1,8
0,05
С2
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
588
4,1
Пожар
Тепловое излучение
588
588
Огненный шар
Тепловое излучение
588
4,1
С3
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
0,44
0,012
Пожар
Тепловое излучение
0,44
0,44
Огненный шар
Тепловое излучение
0,44
0,012
45
С4
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
58,5
1,65
Пожар
Тепловое излучение
58,5
58,5
Огненный шар
Тепловое излучение
58,5
1,65
С5
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
12,1
0,187
Пожар
Тепловое излучение
12,1
12,1
Огненный шар
Тепловое излучение
12,1
0,187
Взрыв облака
ТВС
Ударная волна
12,1
0,187
Пожар
Тепловое излучение
12,1
12,1
Огненный шар
Тепловоеизлучение
12,1
0,187
Итак, мы свели в таблицу количество опасных веществ участвующих
при расчете риска аварии.
Оценка опасных факторов пожара проводится с помощью методов,
приведенных в приложении №3 к Методике. Вероятностные критерии
оценки поражающего действия волны давления и теплового излучения на
людей приведены в приложении №4 Методики.
Ценарий: полная разгерметизация резервуара с нефтью на территории
резервуарного парка сырья.
Определение зон опасных факторов пожара. Исходные данные:
Молярная масса бензина - 193кг/моль;
Количество разлившегося топлива - 700м
3
(588т);
Количество испарившегося топлива, за 1 час – 4,1т;
Расчетная температура топлива - 20ºС;
Площадь разлива нефтепродуктов - 860м
3
.
Результаты расчетов зон опасных факторов пожара, приведены таблице 8.
46
Таблица 8
Опасные факторы пожаров
Объем
вышедшей
нефти, м
3
Площад
ь
разлива,
м
2
Радиус
воздейс
твия, м
Избыто
чное
давлени
е, к Па
Доза теплового
излучения
«огненного шара»,
Дж/м
2
Интенсивность
теплового излучения
горения пролива,
кВт/м
2
700
(100%)
860
20
467,8
11,7∙10
5
5,64
40
102,8
9,2∙10
5
1,15
60
48,1
6,5∙10
5
0,17
80
29,7
4,5∙10
5
0,1
100
21,0
3,1∙10
5
0,05
120
16,0
2,1∙10
5
0,03
140
12,9
1,5∙10
5
0,02
160
10,8
1,1∙10
5
0,01
180
9,2
0,8∙10
5
0,01
200
8,0
0,6∙10
5
0
Произведем оценку риска потенциального пожарного риска. Частота
инициирующего события 5,0·10-6 1/год (п.п. 2.4).
Логическая схема развития аварии сценария показана на рисунке 4.
47
Рисунок 4 - Дерево развития аварии на установке первичной
переработки нефти
Вероятность сгорания паровоздушной смеси в открытом пространстве
с образованием волны избыточного давления: Q
c.д
. = 5,0∙10
-6
∙0,8∙0,24∙0,14 =
1,3∙10
- 7
1/год.
Вероятность образования «огненного шара»: Qо.ш. = 5,0∙10
-6
∙0,2∙0,1
∙0,1 = 1,0∙10
-8
1/год.
Вероятность пожара пролива Qп. = 5,0∙10
-6
∙0,8∙0,24∙0,1 = 9,6∙10
-8
1/год.
Вероятности развития аварии в остальных случаях принимаем равными
0.
Таблица 8
Опасные факторы пожаров
Радиус
воздействия, м
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Условная
вероятность
поражения
избыточным
давлением, 0п
сд
'
1
1
0,99
0,87
0,65
0,42
0,25
0,14
0,08
0,04
Условная
вероятность
поражения
интенсивностью
теплового
излучения
«огненного г\
о.ш.шара», Qп
1
1
0,99
0,82
0,36
0,05
0
0
0
0
Условная
вероятность
поражения
интенсивностью
теплового
излучения
горения
пролива, Q
H
H
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
48
Потенциальный
пожарный риск,
1/год
1,440
-7
1,4-1
0
-7
1,4-1
0
-7
1,2-1
0
-7
8,84
0
-8
5,54
0
-8
1,8-1
0
-8
1,04
0
-8
740
-
9
5,4
0
-9
Определение показателей риска при сценарии.
Величина индивидуального пожарного риска Величина
индивидуального риска Rm (год
-1
) для работника m объекта при его
нахождении на территории объекта определяется по формуле:
(9)
где Р(i) - величина потенциального риска в i-ой области территории
объекта, год
-1
;
qim - вероятность присутствия работника m в i-ой области территории
объекта.
Индивидуальный пожарный риск :
Rm= 1,66∙ 10
-7
(год
-1
)
Индивидуальный пожарный риск для людей, находящихся в
селитебной зоне вокруг объекта:
Жилые постройки находятся на расстоянии:
1000 м на юго-запад от предприятия. Индивидуальный пожарный риск
равен 0 год
-1
. Социальный риск, для людей находящихся в селитебной зоне
вблизи объекта: Rm= 0(год
-1
).
Вывод.
Индивидуальный пожарный риск на территории предприятия не
превышает допустимого значения 10
-6
год
-1
;
Индивидуальный пожарный риск в селитебной зоне не превышает
допустимых значений 10
-8
год
-1
.
Социальный пожарный риск в селитебной зоне не превышает
допустимых значений 10
-7
год
-1
.
50
ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
РИСКАМИ НА ПРЕДПРИЯТИИ
3.1 Пути минимизации техносферных рисков предприятия
Логико-вероятностные методы давно и успешно разрабатываются во
многих странах мира и применяются для выполнения расчетов
вероятностных показателей надежности, живучести, безопасности и риска
функционирования различных системных объектов большой размерности
высокой структурной сложности.
Теоретической базой монотонных (типовых, классических)
логиковероятностных методов (ЛВМ) и соответствующих программных
комплексов является не полный, а только монотонный базис логических
операций «И» и «ИЛИ» основного аппарата моделирования – алгебры
логики. Этого вполне достаточно для большой области задач системного
анализа.
В этих задачах не требуется учета, например, множественных (больше
двух) состояний работоспособности системы, ее отказа, аварии, или
конкретных причин (факторов) поражения отдельных или групп элементов и
т.п. Но именно этот класс немонотонных задач логико-вероятностного
моделирования в последние годы становится все более актуальным.
Например, моделирование и расчет технического риска и ожидаемого
ущерба вообще невозможно осуществить методами и программными
средствами традиционного монотонного ЛВМ моделирования [8].
Общий логико-вероятностный метод (ОЛВМ) был разработан
специально для преодоления указанных ограничений монотонных ЛВМ.
Теоретической основой ОЛВМ является функционально полный базис
логических операций «И», «ИЛИ» и «НЕ» основного аппарата
51
моделирования – алгебры логики. Для реализации всех
возможностейалгебры логики в ОЛВМ был разработан универсальный
графоаналитический метод, и соответствующие алгоритм и программа
построения всех видов монотонных и немонотонных логических функций
работоспособности систем. Это впервые позволило с помощью ОЛВМ
решать как все традиционные задачи анализа надежности систем
классических монотонных ЛВМ, как и принципиально новый класс задач
немонотонного логико-вероятностного моделирования и расчета показателей
живучести, безопасности и риска функционирования структурно-сложных
системных объектов и процессов различного назначения.
В ОЛВМ расчета надежности, аппарат математической логики
используется для первичного графического и аналитического описания
условий реализации функций отдельными и группами элементов в
проектируемой системе, а методы теории вероятностей и комбинаторики
применяются для количественной оценки безотказности и/или опасности
функционирования проектируемой системы в целом.
Для использования ОЛВМ должны задаваться специальные
структурные схемы функциональной целостности исследуемых систем,
логические критерии их функционирования, вероятностные и другие
параметры элементов. В основе постановки и решения всех задач
моделирования и расчета надежности систем с помощью ОЛВМ лежит так
называемый событийнологический подход. Этот подход предусматривает
последовательное выполнение следующих четырех основных этапов ОЛВМ.
1. Этап структурно-логической постановки задачи, который включает в
себя:
разделение всей рассматриваемой системы на конечное число H
элементов i=1,2,...,H.
oпрeдeлeние сoдeржaния и лoгичeских услoвий рeaлизaции
кaждoгo элементa в систeмe;
52
логически строгое вербальное и графическое (аналитическое)
описание множества X;
логически строгое описание и задание с помощью отдельных или
групповых выходных (интегративных) функций;
2. Этап логического моделирования, на котором с помощью
специальных методов преобразования СФЦ и ЛКФ осуществляется
построение логической функции работоспособности системы (ФРС)
YF=YF({χ
i
},i=1,2,...,H). Логическая ФРС позволяет аналитически строго, но в
компактной форме, определить все комбинации состояний элементов
χ
i
,i=1,2,...,H, в которых (и только в которых) система реализует свою
выходную функцию F.
3. Этап вероятностного моделирования, на котором с помощью
специальных методов преобразования ФРС осуществляется построение
многочлена расчетной вероятностной функции (ВФ)
PF({p
i
(t),q
i
(t)},i=1,2,...,H;t) . Многочлен ВФ позволяет аналитически строго
определить закон распределения времени безотказной работы системы по
реализации выходной функции F, заданной логическим критерием
функционирования.
4. Этап выполнения расчетов показателей надежности, которые
выполняются на основе ВФ и заданных параметров надежности элементов
[8].
Основное содержание этапа постановки задач расчета надежности
проектируемой системы характеризуется схемой представленной на рисунке
5.
Рисунок 5 - Схема постановки задачи в ОЛВМ
53
Исходными данными для постановки задачи выступают требования
технического задания и все знания и данные о проектируемой системе,
методах, средствах и возможностях используемой технологии
автоматизированного структурно-логического моделирования.
Исходные данные для постановки задачи подготавливает разработчик в
свободной, но логически строгой форме описания
организационнотехнических методов и средств обеспечения надежности
проектируемой системы. Оно включает в себя описание функциональной
структуры системы, ее главных функций и аварийных ситуаций, состава и
параметров надежности элементов. Обязательно должны быть
сформулированы (текстуально и/или графически) условия, при выполнении
которых каждый элемент реализует свое функциональное назначение в
системе. Окончательную формализованную постановку задачи осуществляет
системный аналитик.
На основе полученного от разработчика описания системы, для каждой
ее функции он строит схемы функциональной целостности, задает
логические критерии функционирования, фиксирует параметры надежности
элементов и уточняет перечень рассчитываемых показателей надежности
системы.
Главное место в постановке задач автоматизированного
структурнологического моделирования надежности занимает построение
схем функциональной целостности для каждой заданной выходной функции
проектируемой системы.
Любой графический аппарат, в сущности, является языком описания
структур систем. Как и все другие языки, он определяется алфавитом,
синтаксисом и семантикой. Алфавит СФЦ образуют ее основные
изобразительные средства, которые включают в себя два вида вершин, два
вида выходов, для представления исходящих ребер (дуг) и два вида входов,
для представления заходящих дуг.