Козлитин А.М. Развитие теории и методов оценки рисков для обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Саратов: СГТУ, 2006. — 395 с.
05.26.03. - Пожарная и промышленная безопасность
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Попов А.Н.Целью работы является развитие теории и методов комплексного анализа уровня опасности сложных технических систем на основе интегрированного риска для повышения промышленной безопасности опасных производственных объектов на примере объектов нефтегазового комплекса.Научные положения, выносимые на защиту:
- Теория и методы комплексного анализа уровня опасности сложных технических систем, разработанные с учетом специфики опасных производственных объектов нефтегазовой отрасли.
- Математическая модель и метод количественной оценки интегрированного риска.
- Методика картирования потенциального, индивидуального и коллективного риска, позволяющая получить пространственное распределение уровней каждого из рисков.
- Методика построения регрессионной модели технического риска, с учетом взаимосвязи физических и вероятностных процессов в технической системе.
- Математические модели параметрических и координатных законов токсического и фугасного поражения реципиента.
- Анализ риска аварий, выполненный в декларациях промышленной безопасности, в составе проектной документации, в составе планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций ряда действующих и проектируемых опасных производственных объектов нефтегазового комплекса.Научная новизна работы заключается в следующем:
- Впервые поставлена и решена научная проблема комплексного анализа уровня опасности объектов нефтегазовой отрасли на основе интегрированного риска возникновения и развития аварий в сложных технических системах, выраженного в едином стоимостном эквиваленте и объединяющего риски социального, материального и экологического ущербов.
- Разработан метод количественной оценки интегрированного риска, основанный на использовании стохастической модели возникновения и развития аварии в сложной технической системе, локальных характеристик степени воздействия поражающих факторов на реципиента в форме координатных и параметрических законов поражения, а также удельных стоимостных характеристик прямых потерь и цены спасения жизни человека.
- Разработана и доведена до практического применения оригинальная методика картирования потенциального, индивидуального и коллективного риска, позволяющая на основе учета стохастических процессов возникновения, развития и воздействия поражающих факторов аварии, получить пространственное распределение уровней каждого из рисков и выявить зоны, в пределах которых необходимо принятие определенных мер, направленных на повышение уровня промышленной безопасности.
- Предложена и используется на практике методика, позволяющая на основе декомпозиции возможной аварийной ситуации и метода регрессионного анализа построить для рассматриваемой сложной технической системы модель технического риска, определяющую опасность объекта как источника аварийных выбросов с помощью кривой плотности распределения относительных частот.
- Показано, что задачи оценки последствий воздействия поражающих факторов на реципиента могут быть сведены к моделированию ситуации с помощью распределения Вейбулла. Выполнен анализ эмпирико-статистических данных о характере воздействия поражающих факторов на человека, технологическое оборудование, здания и сооружения, и получены аналитические зависимости параметрических и координатных законов поражения реципиента, в основу которых положено трехпараметрическое распределение Вейбулла. Определены численные значения параметров соответствующих параметрических и координатных законов поражения реципиента.
- Разработана и теоретически обоснована методика техникоэкономического расчета эффективности инженерных решений обеспечения безопасности объектов нефтегазового комплекса, в которой предложен критерий выбора решений, направленных на повышение уровня промышленной безопасности, включающий величину интегрированного риска.
- Обоснован метод анализа риска аварий с возникновением гидродинамической волны прорыва на нефтяных резервуарах. Построена модель гравитационного растекания цилиндрического слоя жидкости, и разработана методика оценки времени добегания горящей гидродинамической волны прорыва до рассматриваемой точки территории.Практическая ценность работы заключается в разработке:
- методик картирования на топографической карте прилегающих селитебных территорий потенциального, индивидуального и коллективного риска гибели людей при авариях на потенциально опасных объектах нефтегазового комплекса;
- методики анализа и количественной оценки риска перехода аварийной ситуации в технологическом блоке установки на более высокий по степени опасности и ожидаемым последствиям уровень «Б» для разработки ПЛАС;
- методики расчета высотных взрывов газопаровоздушных смесей при залповых выбросах горючей среды на большой высоте из колонных аппаратов;
- методики анализа риска аварий с формированием гидродинамической волны прорыва на нефтяных резервуарах.