Портал магистров   ДонНТУ
Мой e-mail
Локтионова Александра Алексеевна
Факультет: Экологии и химических технологий
Специальность: Оборудование химических производств и предприятий строительных материалов
Тема магистерской работы:
"Разработка системы предупреждения недопустимых техногенных ситуаций при работе химического оборудования"
Руководитель: к.т.н., доцент Топоров Андрей Анатольевич
Биография Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальное задание

Содержание

Актуальность проблемы
Причины и факторы аварийности
Обзор существующих методов исследования и совершенствования безопасности
Постановка задач по обеспечению безопасности
Направления исследования и пути решения проблем
Выводы
Литература
Актуальность проблемы обеспечения безопасности для технологических комплексов <Содержание>

В настоящее время в связи с увеличением энергопотоков и усложнением современных комплексов технологического оборудования повышаются требования к общему уровню безопасности.
     Промышленное производство, сконцентрировав в себе большие запасы различных видов энергии, вредных веществ и материалов, стало постоянным источником серьезной техногенной опасности и возникновения аварийных ситуаций.
     Высокому уровню аварийности так же способствовало прогрессирующее старение фондов, медленные темпы реконструкции производств и обновления техники и технологий, несовершенство и просчеты проектных разработок, низкое качество и отсутствие необходимого ассортимента приборов контроля, автоматики и средств защиты, неудовлетворительное состояние технологической и производственной дисциплины. Определенный "вклад" в проблему обеспечения безопасности внесло неудовлетворительное состояние научного сопровождения ее решения.

Причины и факторы техногенных опасностей <Содержание>

В технологических объектах, как правило, создают условия, которые значительно отличаются от условий окружающей среды (давления, температуры, концентрации веществ, действующих нагрузок, напряжений и т.п.). Неравновесное состояние или наличие разности потенциальных величин внутри и снаружи объекта, делает технологический объект в той или иной степени потенциально опасным.      При возникновении цепочки неблагоприятных событий растет вероятность неконтролируемого высвобождения накопленного потенциала, что может привести к возникновению техногенно опасных ситуаций и аварий.
     Для современных технологических комплексов ситуация осложняется тем, что большинство из них исчерпали ресурс, а деградация продолжается, зачастую не учитываются взаимовлияние близрасположенного оборудования и т.д..
      Изучение причин и обстоятельств рассматриваемых происшествий показало, что среди используемых в настоящее время видов энергии наибольшую опасность представляют термомеханическая энергия твердых, жидких и газообразных веществ, энергия электрического тока, кинетическая энергия движущихся машин и механизмов.
     Доля исходных предпосылок, вызванных ошибочными действиями людей, составляет около 70% от всех случаев травматизма и аварийности, тогда как технологическое оборудование явилось причиной лишь в 25% случаев.
     Дополнительными факторами аварийности и травматизма являются недостаточная надежность и эргономичность отдельных образцов технологического оборудования, несовершенство отбора и профессиональной подготовки самих работающих, низкое качество технологии и организации выполнения работ, приводящие к необходимости пребывания людей в потенциально опасных зонах.

Обзор существующих методов исследования и совершенствования безопасности <Содержание>

Проблема безопасности решается выбором метода, который дает более выгодное решение при несовершенных исходных данных.
     Методы анализа основаны на качественном и количественном подходах к оценке опасностей.
     Одна из концепций аварийности- энергоэнтропийная концепция, представлена следующими основными утверждениями:
     1. Производственная деятельность человека потенциально опасна, так как связана с проведением технологических процессов, а последние - с энергопотреблением (выработкой, хранением, преобразованием тепловой, механической, электрической, химической и другой энергии).
     2.Производственная опасность проявляется в результате несанкционированного или неуправляемого выхода энергии
     3.Несанкционированный выход энергии сопровождается в определенных условиях возникновением происшествий гибелью людей или ухудшением состояния их здоровья, поломками и повреждениями технологического оборудования, загрязнением окружающей среды.

     Основные используемые методы исследования безопасности:
  • Предварительный анализ опасностей;
  • Метод анализа опасности и работоспособности;
  • Методы проверочного листа;
  • Анализ вида и последствий отказа;
  • Анализ вида, последствий и критичности отказа;
  • Дерево отказов – ДО;
  • Дерево событий – ДС;
  • Логический анализ;
  • Методы теории риска.

Существующие методики оценки уровня опасности технологических объектов, в основном, рассматривают каждый раз только один определенный отказ, не учитывают сочетания отказов, основаны на логических методах оценки, основаны на экономических показателях и направлены на оценку риска, что не дает достаточных обоснований для принятия решений при проектировании технических объектов.

Постановка задач по обеспечению безопасности <Содержание>

Для эффективной оценки уровня безопасности технологических комплексов необходимо решить ряд задач:

  • представление технологического комплекса в обобщенном виде;
  • выбор комплексного, пригодного для различных по типу объектов, критерия;
  • оценка деградации объекта на всех стадиях его работы;
  • определение показателей опасности;
  • зонирование территории по уровням опасности;
  • оптимизация структуры и работы комплекса.
Направления исследования и пути решения проблем <Содержание>

1.Комплексные критерии оценки опасности технологического объекта.

     Существующие критерии оценки уровня опасности объекта не дают численное отображение, а так же не позволяют сравнивать различные объекты по степени опасности. Поэтому одной из задач по обеспечению безопасности является создание комплексного критерия, пригодного для различных по типу объектов.
     Комплексный критерий должен включать в себя несколько критериев:

  1. Критерий зависящий от потенциала объекта (например, накопленная энергия).
  2. Критерий состояния, учитывающий степень деградации объекта (в качестве такого критерия может выступать критерий посчитанный методом «Паук-ЦИС»).
  3. Критерий сопротивления опасности, учитывающий степень оснащенности объекта средствами защиты и предотвращения возникновению опасности.
  4. Критерий, учитывающий тяжесть последствий при возникновении аварии (учитывает количество людей находящихся в потенциально опасной зоне, экологический и экономический ущерб).

2. Системный подход.

     Системный подход основан на разбиении объекта на составные элементы и рассмотрение элементов в взаимосвязи.
     Системный подход дает возможность не только оценить объект статистически, но и на основе физических процессов.

     3.Зонирование территории по степени опасности.

     Практика показывает, что полностью исключить аварии и уменьшить до нуля опасность, представляемую производственными объектами, невозможно. Поэтому техногенные аварии необходимо предупреждать или ослаблять их вредное воздействие, а если это невозможно, то быстро на них реагировать и эффективно ликвидировать последствия.
     Один из путей уменьшения опасности технических объектов это их рациональное размещение, что позволит уменьшить вредное воздействие на рабочих и соседние технические объекты.
     Для этого необходимо создать систему зонирования участка (цеха, предприятия) по степени опасности.
     Существует несколько систем зонирования, но почти все они показывают зоны заражения отравляющими веществами при взрыве оборудования и (или) количество людей попадающих в эти зоны. При этом не учитывается изношенность оборудования, степень защищенности оборудования и совместное влияние критериев на степень опасности оборудования.
     В настоящее время появилась возможность систематизировать и накапливать огромное количество информации об различных объектах с помощью ЭВМ. Необходимо только создать программу реализующую это.
     Создается база данных, в которой хранятся данные об объектах цеха, участка, завода: форма объекта, размеры, мощность, производительность, координаты месторасположения объекта в цехе, данные о перерабатываемой среде.
     Зная эти данные, с помощью программы написанной на языке программирования PHP выводится карта цеха (участка, завода) с расположенным на нем оборудованием.
     Для упрощения отображения технологических объектов используются условные обозначения, которые учитывают форму объекта (окружность, эллипс, прямоугольник, многоугольник).
     Технологические объекты будут отображаться различными цветами в зависимости от степени деградации объектов, количества наколенной потенциальной энергии.      Вокруг объектов будут отображаться зоны потенциальной опасности объектов, при этом размеры этих зон будут зависеть от обобщенного критерия опасности.      Будут рассмотрены варианты возникновения аварийных ситуаций, таких как пожар, выброс, разгерметизация, взрыв оборудования. Выявлены наиболее опасные случаи и объекты и предложены соответствующие меры по снижению их опасности.
     Система зонирования позволит наглядно показать зоны повышенной опасности и следовательно принимать меры по снижению опасности и уменьшению риска нахождения в данных зонах людей.
Пример отображения карты зонирования
Вес 44,8 КБ, количество кадров 5, число повторений 5, сделано спомощью GIF Animator.
     Отобразив на карте зоны потенциальной опасности можно делать различные выводы и принимать меры по снижению ущерба в случае аварии.
     Например 1: Видя на карте пересечение зон опасности, следует сделать вывод о недопущении расположения в этом месте дороги, служебных и административных зданий, т.е снижение риска нахождения в этой зоне большого количества людей.
     Например 2: Если объект расположен так, что попал в опасную зону воздействия соседнего объекта, то необходимо принимать меры. Можно рассмотреть возможность изменения месторасположения объекта при реконструкции, или создание защитных устройств ослабляющих воздействие вредных факторов. Возможно, что просто необходимо расположить объект под другим уголом, тем самым направив в случае аварии поток энергии по наиболее безопасному пути.
     Система зонирования удобна тем, что она позволяет отображать опасность объектов во времени, т.к учитывается деградация объектов, которая повышает их опасность.
     Система зонирования позволит более рационально разместить оборудование в новых цехах. Так, например, для строительства цеха сероочистки на МКХЗ можно использовать данные по цеху сероочистки на АКХЗ, учтя все недостатки расположения здесь оборудования.

Выводы <Содержание>

Зонирование технологических комплексов позволит определять опасность эксплуатации технологических объектов, обосновывать принятие решения по строительству новых, реконструкции действующих производств, размещению опасных объектов относительно населенных пунктов.

Литература <Содержание>
  1. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности, М. 1996 - 428 с.
  2. http://csi-mchs.ru/mchs/publishing/books/index.php?ELEMENT_ID=1802 Природные и техногенные чрезвычайные ситуации: опасности, угрозы, риски. Акимов В.А., Новиков В.Д., Радаев Н.Н. – М.: Деловой экспресс, 2001. – 344 с.
  3. Топоров А.А., Парфенюк А.С., Власов Г.А. ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ Донецкий национальный технический университет Экологические проблемы индустриальных мегаполисов: Материалы международной научно-практической конференции. В 2-х томах. Донецк, 2006. Т.1. С.220 – 224.
  4. Топоров А.А. Новый подход к анализу техногенно опасных ситуаций на технологических производствах. // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Хімія і хімічна технологія. Випуск 95 / Донецьк: ДонНТУ, 2005. С.126 – 130.

© Локтионова А.А., ДонНТУ 2008
Биография Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальное задание