Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

УПРАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕХИМИИ НА ОСНОВЕ МЕНЕДЖМЕНТА РИСКА

Кулаков П.А. 1 Шишкина А.Ф. 1 Карасев Е.М. 1
1 Филиал ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет в г. Стерлитамаке
Методы управления риском и методы управления надежностью для объектов нефтехимии. Приведены основные этапы анализа риска и управления надежности сложных систем. Рассмотрены случаи применения различных методов анализа надежности в зависимости от сложности системы, новизны проектов, с учетом необходимости количественного анализа, с учетом последовательности наступления и зависимости событий, а также по другим критериям. Приведен список стандартов, описывающий методику, математический аппарат и возможность каждого из методов анализа рисков. В качестве примера произведена оценка величины риска, анализ последствий, произведены вычисления, описаны неопределенности на установке производства катионной нефтеполимерной смолы СКОП согласно рассмотренных методик. Далее предложено управляющее воздействие на риск с использованием адаптивного алгоритма дозирования реагентов в полимеризатор. Данное воздействие улучшает как показатели качества продукта, так и безопасность производства.
адаптивное управление.
нефтеполимерные смолы
менеджмент надежности
менеджмент риска
безопасность
риск
1. Постановление Госгортехнадзора РФ от 5 июля 2002 г. № 42 «Об утверждении Типовой программы по курсу «Промышленная безопасность» для подготовки руководителей и специалистов организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России».
2. Попов Б.И., Шарафиев Р.Г., Ризванов Р.Г., Кулаков П.А. Анализ возможных опасностей при эксплуатации установки синтетического олигопипериленового каучука // Безопасность труда в промышленности, №12, 2006. – С. 60-63.
3. Кулаков П. А., Шарафиев P. Г., Ризванов P. Г. Основные этапы анализа риска установки производства катионных нефтеполимерных смол и пути повышения безопасности // Безопасность жизнедеятельности, №5, 2009. - с. 14-17.
4. Шарафиев Р.Г., Ризванов Р.Г., Кулаков П.А. Интегрированная автоматизированная система управления безопасностью производства СКОП // Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе: Сборник материалов региональной научно-практической конференции. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. - С. 159-163.
5. Кулаков П.А., Кулакова А.Ф., Шишкина А.Ф. Адаптивный алгоритм управления оптимизацией работы установки производства катионных нефтеполимерных смол по показателям повышения качества и безопасности // Алгоритмические и программные средства в информационных технологиях, радиоэлектронике и телекоммуникациях: сб. статей II международной заочной научно-технической конференции. / Поволжский гос. ун-т сервиса. – Тольятти: Изд-во ПВГУС, 2014. – С. 141-148 /
6. Кулаков П.А., Шишкина А.Ф., Кулакова А.Ф. Адаптивный алгоритм управления дозированием реагентов при производстве катионных нефтеполимерных смол // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 4; URL: www.science-education.ru/118-14172 (дата обращения: 24.11.2014)
При проектировании новой или анализе существующей технологической системы необходимо руководствоваться методиками установленного образца.

Список нормативных правовых актов и нормативно-технических документов, рекомендуемых руководителям и специалистам организаций, представлен в Постановлении Госгортехнадзора РФ от 5 июля 2002 г. № 42 «Об утверждении Типовой программы по курсу «Промышленная безопасность» для подготовки руководителей и специалистов организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России» [1].

Основной документ в области  обеспечения безопасности опасных производственных объектов – это Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Именно он содержит основные требования промышленной безопасности, а в приложениях содержится классификация опасных производственных объектов.

Основные нормативные и методические документы по анализу опасностей и риска представлены в виде следующих документов:

ГОСТ Р ИСО 31000-2010 (ISO 31000) Менеджмент риска. Принципы и руководство;

ГОСТ Р 51897-2011 (ISO Guide 73:2009): Менеджмент риска. Термины и определения;

серия ГОСТ Р 51901.х Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем.

ГОСТ Р ИСО 31000 описывает общие принципы и руководство рисками, охватывает все этапы, начиная от строительства инфраструктуры менеджмента риска, заканчивая оценкой риска и воздействием на риск. Оценка риска  разбита на 3 этапа: идентификация риска, анализ риска и оценивание риска.

ГОСТ Р 51901.1-2002 Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем также рассматривает эти 3 этапа. Но анализ риска и оценивание риска он объединяет в единую систему оценки риска, а при добавлении блока снижения/контроля риска – образуется система менеджмента рисов.

Концепции анализа риска представлена в виде следующих стадий:

·                цель и основные концепции анализа риска;

·                управление рисками и распределение рисков по категориям;

·                применение анализа риска на различных стадиях жизненного цикла.

Процесс анализа риска представлен в виде этапов:

·                оценка величины риска;

·                анализ частот;

·                анализ последствий;

·                вычисления;

·                неопределенности;

·                проверка анализа;

·                документальное обоснование;

·                корректировка результатов анализа.

В этом же документе представлен перечень наиболее распространенных методов анализа риска (анализ «дерева событий»; анализ видов и последствий отказов; анализ «дерева неисправностей»; исследование опасности и связанных с ней проблем; анализ влияния человеческого фактора; предварительный анализ опасности; структурная схема надежности) и представлена матрица рисков, связывающая качественные характеристики частоты событий, серьезность событий и величину риска.

Следующий стандарт серии 51901.х - ГОСТ Р 51901.2-2005 (МЭК 60300-1:2003) «Менеджмент риска. Системы менеджмента надежности» рассматривает цикл жизни продукции состоящий из следующих стадий: концепции и определения; проектирования и разработки; производства; инсталляции; эксплуатации и технического обслуживания;  утилизации. Описывает все этапы и виды работ, необходимые для достижения поставленных целей.

ГОСТ Р 51901.5-2005 (МЭК 60300-3-1:2003) «Менеджмент риска. Руководство по применению методов анализа надежности» - устанавливает использование методов для решения общих задач анализа надежности (таблица 1).

Таблица 1 - Использование методов для решения общих задач анализа надежности

Метод

Распределение требований/целей надежности

Качественный анализ

Количественный анализ

Рекомендации

Прогнозирование интенсивности отказов

Применим для последовательных систем без резервирования

Возможно применение для анализа стратегии технического обслуживания

Вычисление интенсивностей отказов и MTTF* для электронных компонентов и оборудования

Поддержка

Анализ дерева неисправностей

Применим, если поведение системы зависит от времени или последовательности событий

Анализ комбинации неисправностей

Вычисление показателей безотказности работоспособности и относительного вклада подсистем в системы

Применим

Анализ дерева событий

Возможен

Анализ последовательности отказов

Вычисление интенсивностей отказов системы

Применим

Анализ структурной схемы надежности

Применим для систем, у которых можно выделить независимые блоки

Анализ путей работоспособности

Вычисление показателей безотказности и комплексных показателей надежности системы

Применим

Марковский анализ

Применим

Анализ последовательности отказов

Вычисление показателей безотказности и комплексных показателей надежности системы

Применим

Анализ сети Петри

Применим

Анализ последовательности отказов

Подготовка описания системы для марковского анализа

Применим

Анализ режимов и последствий (критичности) отказов FME(C)A

Применим для систем, у которых преобладают единичные отказы

Анализ воздействия отказов

Вычисление интенсивностей отказов (и критичности) системы

Применим

Исследование HAZOP

Поддержка

Анализ причин и последствий отклонений

Не применим

Поддержка

Анализ человеческого фактора

Поддержка

Анализ воздействия действий эффективности человека на работу системы

Вычисление вероятностей ошибок человека

Поддержка

Анализ прочности и напряжений

Не применим

Применим как средство для предотвращения неисправности

Вычисление показателей безотказности для электромеханических компонентов

Поддержка

Таблица истинности (анализ функциональной структуры)

Не применим

Возможен

Вычисление показателей безотказности и комплексных показателей надежности системы

Поддержка

Статистические методы надежности

Возможен

Анализ воздействия неисправностей

Определение количественных оценок показателей безотказности с неопределенностью

Поддержка

 

Также данный стандарт устанавливает возможность использования метода для следующих ситуаций: анализа сложных систем, новых проектов, комбинаций неисправностей, обработки с учетом последовательности и зависимости событий, распределения надежности; применяется при количественном анализе; может использовать зависимые события; восходящего или нисходящего метода анализа; квалификации исполнителя; различных уровней применимости и унифицированности,  потребности в инструментах поддержки, пригодности инструментальных средств; проверки правдоподобия результатов.

Остальные стандарты серии 51901.х детально описывают методики применения методов анализа надежности.

Согласно рассмотренной нормативно-технической документации был проведен анализ и мероприятия по уменьшению рисков на установке производства СКОП. Был проведен анализ установки с точки зрения промышленной безопасности, в результате которого установлены причинно-следственные связи, представленные на рисунке 1 в виде взаимосвязей «отказы – ситуации - факторы – риски» [2], [3]. Было выявлено 12 возможных первичных отказов, реализация которых может привести к 6 вторичным отказам. Вторичные отказы, в свою очередь, могут привести к 4 аварийным ситуациям, которые при последовательном развитии аварийной ситуации способны привести к одному или нескольким факторам риска. Возникающие риски могут относиться к экологическим, экономическим и социальным. Было выявлено, что основные опасности связаны с нарушением технологических параметров: повышение температуры и давления, дисбаланс состава каталитического комплекса, реакционной смеси и др.

Выявленные типовые аварийные ситуации и инциденты были классифицированы по четырем основным сценариям развития, каждый из которых ведет к экономическим потерям, связанным как с потерей качества продукции, так и с возможной порчей оборудования и экологическим ущербом.

Количественное определение ущерба от аварий, происходящих на опасных производственных объектах, производилось согласно РД 03-496-02 (таблица 2).

Таблица 2 – Потери от нежелательных событий

№ п/п

Наименование события

Место возникновения

Суммарные потери, руб.

1.

Срабатывание мембраны

Полимеризатор

1 739 200

2.

Срабатывание клапана

Полимеризатор

987 300

3.

 Вспенивание и выброс продукта

Дезактиватор

81 600

4.

Потеря качества

В любом из аппаратов

105 600

Для случая 1, который является наиболее пожаровзрывоопасным, построено дерево отказов, позволяющее определить причины и последствия протекание аварии (рисунок 2).

Согласно работе [3] давление в полимеризаторе и скорость подачи мономера в полимеризатор при постоянной температуре зависят друг от друга прямо пропорционально.

Масса образовавшегося за единицу времени олигомера достигает максимума в случае поддержания в реакционной смеси оптимального соотношения [TiCl4] : [H2O] + [ацетон] + [сумма других кислород- и азотсодержащих примесей]. В случае разбаланса оптимального состава каталитического комплекса из-за случайного попадания кислород- или азотсодержащих примесей, масса полученного олигомера снижается.

Согласно работе [4], [5] воздействовать на риск предлагается внедрением адаптивной системы управления реактором полимеризации.

 

 


Рисунок 1 – Взаимосвязи «отказы – ситуации – факторы – риски» для установки получения СКОП


Рисунок 2 – Дерево отказов полимеризатора

Разработанная модель работы полимеризатора [6] позволяет автоматически контролировать уровень рассогласования в контуре обратной связи путем сравнения текущего значения рассогласований с их априорно заданным значением. В результате данная модель приобретает способность к самостоятельной настройке, что при возникновении нестандартной ситуации позволяет снизить уровень риска на установке.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-01-97032

Рецензенты:

Гималтдинов И.К., д.ф.-м.н., профессор, и.о. заведующего кафедрой прикладной информатики и программирования Стерлитамакского филиала Башкирского государственного университета, г.Стерлитамак;

Муравьева Е.А., д.т.н., и.о. зав. кафедрой АТИС Филиала ФГБОУ ВПО Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамаке, г.Стерлитамак.

 


Библиографическая ссылка

Кулаков П.А., Шишкина А.Ф., Карасев Е.М. УПРАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕХИМИИ НА ОСНОВЕ МЕНЕДЖМЕНТА РИСКА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16482 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074