Оценка рисков эксплуатации объектов, использующих оборудование для промышленной генерации пара

практически на треть снизится количество рабочих мест с вредным классом условий труда без дополнительных затрат на мероприятия по улучшению условий труда.

Литература

1. Методика проведения специальной оценки условий труда, утв. Приказом Минтруда от 24.01.2014 г. № 33н.

2. Постановление Правительства РФ от 20 августа 2015 г. № 870.

3. Федеральный закон от 28.12.2013 № 421-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона «О специальной оценке условий труда».

Оценка рисков эксплуатации объектов, использующих оборудование для промышленной генерации пара

1 2 3

Авилов М. Ю. , Спорыхин Н. Д. , Бородай Е. В.

1Авилов Михаил Юрьевич /Avilov Mikhail Yur'evich - заместитель начальника, управление прочностных исследований и технической диагностики;

2Спорыхин Николай Дмитриевич /Sporyhin Nikolaj Dmitrievich - начальник лаборатории, лаборатория неразрушающего контроля и технической диагностики;

3Бородай Евгений Владимирович /Borodaj Evgenij Vladimirovich - инженер - испытатель,

испытательная лаборатория,

Межрегиональное общественное учреждение Институт инженерной физики, г. Серпухов

Аннотация: в статье рассмотрены вопросы, связанные с анализом условий безопасного производства технологических процессов и эксплуатации производственного оборудования, предназначенного для промышленной генерации пара. Оценка возможных негативный последствий связанных с эксплуатацией технических систем (оборудования) в формате котельных установок производится при помощи количественных и качественных показателей, характеризующих такие особенности функционирования рассматриваемых объектов исследований, как: «надежность», «безопасность» и «риски».

Ключевые слова: опасные производственные объекты, риски эксплуатации, надежность и безопасность оборудования, аварийная последовательность, математическая модель, системный анализ.

Современная котельная установка является сложным технологическим сооружением (системой), в которой производится процесс формирования пара (значение давления пара выше атмосферного) или горячей воды методом сжигания твердого и жидкого топлива [1].

Наиболее важными объектами народного хозяйства (промышленности), в которых применяются паровые и водогрейные котлы, являются энергоблоки тепловых электрических станций (ТЭС) и теплоцентрали промышленных предприятий.

Опасностью или, точнее, техногенной опасностью, связанной с эксплуатацией технологического оборудования установки, предназначенной для промышленной генерации пара, является такое состояние (техническое, физическое) структурных элементов рассматриваемой технической системы, которое может привести к материальным, социальным и экологическим потерям или рискам проявления этих последствий. Источники такого рода опасностей, характеризуются, как «опасные» или «потенциально опасные объекты», а условия их безопасного функционирования являются обязательными (или нормативными) требованиями [2].

Потери оцениваются не только в виде прямого ущерба (недополученной прибыли, расходов на ремонт и восстановление), но и снижением уровня промышленной безопасности, а также увеличением количественных значений различных видов рисков («вляния неопределенностей на цели» [3]): политического, социального, экономического, производственного (техногенного), экологического [2].

Аварии и неполадки на котлах и котловом оборудовании, включенных в состав тепловых электрических станций и промышленных отопительных котельных, могут привести к тяжелым последствиям для соответствующих технологических процессов, повреждению и дефектам строительных конструкцийзданий и сооружений (в которых размещается соответствующее оборудование), травмам и увечьям обслуживающего персонала [4].

Концепция обеспечения промышленной безопасности на предприятиях, применяющих оборудование для промышленной генерации пара, к настоящему моменту времени трансформировалась — от процесса накопления и апостериорного анализа многочисленных, но разрозненных данных о причинах и последствиях проявления производственных аварийных происшествий к формату оценки рисков и анализу опасностей, связанных с производством соответствующих опасных технологических процессов [2-4].

Вопрос обеспечения промышленной безопасности рассматривается, как сложная комплексная задача, решение которой предполагает использование системного подхода, сущность которого сводится не только лишь к обеспечению надежности отдельного элемента (оборудования) котла, но и к безопасности взаимодействия структурных частей, формирующих целостную систему предприятий теплоэнергетики [2, 5].

Анализом рисков негативных (аварийных) последствий, связанных с эксплуатаций котлового оборудования ТЭС, является методическое исследование опасностей и их количественная оценка, с применением системного подхода [3, 5, 6].

Количественная оценка рисков предполагает выявление (идентификацию) опасностей (материальных источников потенциального ущерба или производственных процессов, характеризующихся возможностью для нанесения ущерба) и определение соответствующих характеристик опасностей по следующей структурной схеме, представленной на Рисунке 1:

Планирование и организация исследований

> /

Идентификация опасностей

| 1 | 1 ! Выявление опасностей ! ! Предварительная оценка ; 1 1 • 1

Оценка рисков

| ,1 ,1 , ! Анализ частоты ! ! Анализ последствий ! ! Анализ вариантов ! 1 1 1 1 1 1

\

Комплекс мероприятий по управлению рисками

Рис. 1. Структурная схема анализа рисков котлов и котлового оборудования

Обобщенная аналитическая зависимость для определения количественного значения техногенного риска может быть представлена в виде:

Я т = ^ (1) т 0(0

где: Я т — расчетное (количественное) значение техногенного риска;

^^ — показатель частоты проявления негативных факторов (аварий) в течение

некоторого анализируемого периода времени 1, например, год-1;

) — общее количество элементов котлов и котлового оборудования, которые

подвержены общему для них фактору риска £

Обобщенная аналитическая зависимость для определения количественного значения экологического риска может быть представлена в виде:

Я э = Ш (2) э т(0

где: Я — расчетное (количественное) значение экологического риска;

Т(Г) — общее количество элементов окружающей среды (например, квадратных

километров потенциально опасной территории), которые подвержены общему для них фактору риска £

Результатом проведения анализа рисков является аналитическая информация вида [2, 3, 6]:

- достоверные (верифицированные) данные о тех опасностях и условиях их проявления, которые способны привести к наиболее тяжелым формам последствий —авариям и/или катастрофам с участием конкретных элементов оборудования опасных производственных объектов;

- достоверные (верифицированные) данные об установленных аварийных факторах (или группах аварийных факторов), которые влияют на показатели надежности соответствующих элементов оборудования опасных производственных объектов;

- рекомендации относительно мероприятий, которые обеспечивают приемлемый (или допустимый) уровень промышленной безопасности.

Результаты анализа рисков применяются при решении задач, связанных с оценкой промышленной безопасности и экономической эффективности котлов и котлового оборудования [2, 5, 6]:

- декларирование промышленной безопасности опасных производственных объектов;

- анализ конструктивного совершенства и проектных решений для элементов производственного оборудования;

- анализ экономической эффективности производства необходимых технологических процессов с применением комплексного критерия оценки: «стоимость капитальных вложений - уровень промышленной безопасности -значение дохода».

Практически все виды методов оценки рисков (за исключением экспериментальных исследований) ориентированы на разработку соответствующих видов математических моделей.

Возникновение нештатных (аварийных) ситуаций в результате воздействий аварийных факторов (или групп аварийных факторов) имеет случайный характер. По этой причине для оценки рисков проявления аварийных факторов при эксплуатации котлов и котлового оборудования применяется вероятностный анализ, системный подход и математическое моделирование негативных последствий [7, 8].

На Рисунке 2 представлена математическая модель вероятностного анализа развития аварийной ситуации, представленная в формате дерева событий для оценки рисков проявлений аварийных факторов [7].

непроявление аварийного фактора

штатное завершение процевра

Рис. 2. Дерево событий для анализа развития аварийного процесса зависимые события;

независимые события

Вероятностная математическая модель в формате дерева событий (см. Рисунок 2) включает исходное (начальное) состояние производственного цикла работы, соответствующее штатному рабочему режиму генерации пара на котле и структуру возможных дискретных конечных зависимых и независимых состояний и путей (связей) развития аварийной ситуации между этими состояниями:

- благополучное (штатное) окончание технологического цикла производства (или производственной смены);

- неблагополучное (нештатное, аварийное) окончание производственного цикла (или производственной смены) в состояниях: наступления или ненаступления последствий аварийной ситуации в одном или нескольких видах: инцидентах или аварии.

При помощи представленной математической модели возможно, получить количественные значения (оценку) успешных управляющих воздействий (срабатывания средств контроля и сигнализации, действий персонала, включение автоматизированных средств защиты) по парированию возникшей аварийной ситуации — недопущению или минимизации значений соответствующих рисков эксплуатации опасного производственного оборудования.

Литература

1. Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы. М.: Энергоатомиздат, 1987. 128 с.

2. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21 июля 1997 г., № 116-ФЗ. В редакции от 13.07.2015 г.

3. ГОСТ Р 51901.11-2005 (МЭК 61882:2001). Менеджмент риска. Исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство. М.: Стандартинформ, 2006. 46 с.

4. Баранов П. А. Предупреждение аварий паровых котлов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 272 с.

5. Гладышев Т. П., Аминов Р. З. и др. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС. М.: Высшая школа, 1991. 303 с.

6. РД 03-315-99. Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта. М.: Госгортехнадзор России, 2000. 18 с.

7. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория случайных процессов и ее инженерное приложение. Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 2000. 383 с.

8. Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. —М.: Наука. 1981. — 488 с.

проявление аварийного фактора

I \ /

парирование аварийного фактора непарирование аварийного фактора

I