Оценка техногенной безопасности станций заправки жидким моторным топливом наземных транспортных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Медведева, Ольга Марленовна

• Медведева, Ольга Марленовна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Медведева, Ольга Марленовна

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Современное состояние техногенной безопасности СЗ ЖМТ и правовых основ их оценки.

1.2. Обзор существующих методов, показателей и критериев оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

1.3. Анализ программного обеспечения для оценки показателей техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

1.4. Обоснование цели и постановка задач исследования.

Выводы по главе

Глава 2. Теоретические основы методики оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

2.1. СЗ ЖМТ как потенциально опасная система.

2.2. Выбор показателей техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

2.3. Выбор методов оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

2.4. Обоснование структуры комплексного показателя техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

2.5. Формирование структуры комплексного показателя техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

2.5.1. Оценка величины вероятности безотказной работы оборудования СЗ ЖМТ.

2.5.2. Оценка риска аварии трубопровода на территории СЗ ЖМТ.

2.6. Физическое моделирование прорывов подземных трубопроводов

СЗ ЖМТ.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Оценка техногенной безопасности СЗ ЖМТ и рекомендации по ее повышению.

3.1. Разработка алгоритма оценки техногенной безопасности

СЗ ЖМТ.

3.1.1. Учет особенностей СЗ ЖМТ при определении величины индивидуального риска.

3.1.2. Оценка техногенного риска на СЗ ЖМТ.

3.2. Описание комплекса прикладных программ и последовательности подготовки исходных данных.

3.2.1. Расчет коэффициента техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

3.2.1.1. Подготовка исходных данных для расчета показателя Р техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

3.2.2. Расчет вероятности безотказной работы технологического оборудования СЗ ЖМТ.

3.2.2.1. Сбор данных для вычисления вероятности безотказной работы оборудования СЗ ЖМТ.

3.2.3. Расчет величины риска аварии в результате разгерметизации трубопровода.

3.2.3.1. Подготовка данных для расчета риска аварии трубопровода СЗ ЖМТ.

3.2.4. Расчет величины техногенного риска СЗ ЖМТ.

3.3. Прогнозирование потребности в силах и средствах для тушения потенциально возможного пожара.

3.4. Рекомендации по применению результатов исследования.

3.5. Оценка погрешности расчетов.

Выводы по главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка техногенной безопасности станций заправки жидким моторным топливом наземных транспортных средств»

Насыщенность России автомобильными станциями заправки жидким моторным топливом (СЗ ЖМТ) наземных транспортных средств (около 40 тысяч) считается недостаточной, она отстает от ведущих стран мира (в США их порядка 195 тысяч). На одну российскую СЗ ЖМТ в среднем приходится 670 автомобилей. В США этот показатель превышает 1000 автомобилей [70]. Учитывая размеры территории России, следует ожидать дальнейшего роста количества СЗ ЖМТ.

При этом вопросы пожарной и промышленной безопасности СЗ ЖМТ полностью не решены ни на этапе их строительства, ни при эксплуатации. До недавнего времени отдельные категории специалистов не признавали их производственными объектами и считали магазинами по реализации потребительских товаров (горюче-смазочных материалов) вопреки известным фактам взрывов и пожаров. На нынешнем этапе, в связи с принятием Федерального закона [25] и введением в действие развивающей его положения Методики МЧС России [35], ситуация с обеспечением их безопасности изменилась в лучшую сторону.

В решение проблемы техногенной безопасности значительный вклад внесли ученые Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России: B.C. Артамонов, Ю.В. Сметанин, Ю.И. Жуков, И.Г. Малыгин и др.

В современном подходе к оценке техногенной безопасности СЗ ЖМТ четко выражены два юридически оформленных направления, осуществляемых на государственном уровне Ростехнадзором и Госпожнадзором МЧС России по собственным нормативным документам (таблица 1.1).

В зависимости от ведомственной принадлежности нормативных документов, регулирующих безопасность СЗ ЖМТ, на первое место в них выставляются пожароопасные или взрывоопасные свойства объектов оценки. Между тем, согласно [59], к опасным техногенным происшествиям относят аварии на промышленных объектах или на транспорте, связанные с пожарами, взрывами или высвобождением различных видов энергии.

Поэтому в диссертационной работе для комплексной оценки промышленной и пожарной безопасности СЗ ЖМТ использованы термины «техногенная опасность» и «техногенная безопасность», отражающие противоположные состояния объекта, независимо от первопричины техногенной аварии - взрыв и последующий за ним пожар, или наоборот.

В соответствии с [33], СЗ ЖМТ для жидкого моторного топлива классифицируются по способу установки резервуаров (традиционная, блочная, модульная, контейнерная и топливозаправочный пункт) и количеству заправляемых видов топлива (моно- и многотопливная). Однако, как следует из [25, табл.15], при назначении норм противопожарных расстояний во внимание приняты только степень заглубления резервуаров СЗ ЖМТ (наземные и подземные) и их общая вместимость (разделительной границей являются 20 м3). Именно по этим признакам назначены безопасные расстояния до соседних объектов, не относящихся к СЗ ЖМТ. Другие факторы, например, глубина заложения трубопроводов в грунт, начальное состояние технологического оборудования при вводе СЗ ЖМТ в эксплуатацию - не учтены.

При оценке промышленной и пожарной безопасности опасных объектов за основу принят показатель риска [8, 25].

Методы определения риска рассмотрены в нормативных и методических документах [3, 8, 24, 38, 39, 42, 52], которые носят общий характер, без конкретизации к отдельным объектам и техническим устройствам.

Поскольку [25] устанавливает только общие требования пожарной безопасности к объектам защиты, то вопросы оценки и прогнозирования техногенной опасности автозаправочных станций жидкого моторного топлива являются актуальными и требуют подробного изучения.

Отсутствие конкретных требований к анализу и методике оценки техногенной безопасности на этапах проектирования, строительства и эксплуатации СЗ ЖМТ предопределило выбор тематики, объекта и предмета, цели и научной задачи выполненного нами исследования.

Цель исследования - совершенствование методики расчета показателей техногенной безопасности функционирования СЗ ЖМТ в интересах превентивного управления техногенными явлениями пожароопасного характера.

Научная задача исследования - разработка аналитических зависимостей, пригодных для расчета показателей количественной оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ на всех этапах жизненного цикла.

Объект диссертационного исследования - система техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

Предмет исследования - критерии и методы оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решены с использованием методов аналогии и анализа размерностей, надежности технических устройств и процессов, физического и математического моделирования, теории вероятностей и теории обработки результатов измерений физических величин.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

- аналитические зависимости для расчета величины техногенного риска на СЗ ЖМТ;

-алгоритм расчета величины техногенного риска на территории СЗ ЖМТ;

- аналитическая зависимость площади пролива нефтепродуктов от глубины залегания трубопроводов СЗ ЖМТ.

Научная новизна результатов заключена: в разработке комплексного показателя техногенного риска, учитывающего конструктивно-технологические особенности СЗ ЖМТ; 7 в формализации расчета характеристик техногенной безопасности СЗ ЖМТ на всех этапах их жизненного цикла с учетом усовершенствованной структуры комплексного показателя техногенного риска.

Практическая значимость результатов исследования: аналитические зависимости и алгоритмы позволяют существенно ограничить влияние человеческого фактора (расчетчиков и экспертов) на процедуру выполнения расчетов и за счет этого повысить объективность результатов оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ на всех этапах их жизненного цикла; аналитическая зависимость площади пролива нефтепродуктов от глубины залегания трубопроводов СЗ ЖМТ пригодна для прогнозирования потребности в силах и средствах подразделений ГПС МЧС РФ для тушения потенциально возможного очага пожара; предложения по дальнейшему совершенствованию структуры СЗ ЖМТ на основе разработанных моделей могут быть полезны проектным организациям, специализирующимся на проработке типовых проектов (в части повышения техногенной устойчивости). Достоверность научных результатов: теоретические зависимости построены с использованием известных методов аналогии и анализа размерностей, надежности технических устройств и процессов, физического и математического моделирования, теории вероятностей; результаты экспериментальных исследований по определению величины утечки пожароопасных жидкостей из подземных нефтепродуктопроводов СЗ ЖМТ получены с использованием сертифицированных технических средств измерений; использованы современные методики сбора и обработки результатов измерений физических величин.

Апробация результатов исследования

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах:

- IV Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму», апрель 2009 года, г. С.-Петербург, СПб университет ГПС МЧС России;

- II Международная научно-практическая конференция «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», 29-31 октября 2009 года, г. Санкт-Петербург, СПб университет ГПС МЧС России;

- Научно-практическая конференция «Молодые ученые о системе обеспечения безопасности в условиях природных и техногенных чрезвычайных ситуаций в первой половине XXI века» (17 октября 2011 г., СПб университет ГПС МЧС России);

- IV Международная научно-практическая конференция «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы» (17 ноября 2011 г., СПб университет ГПС МЧС России).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ, из них две - в изданиях по перечню ВАК.

Реализация работы. Результаты диссертационного исследования использованы:

-в учебном процессе Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России;

- в научно-практической деятельности независимой экспертной организации ООО «НТЦ Экспертсервис».

Оценка техногенной безопасности станций заправки жидким моторным топливом наземных транспортных средств

1. Состояние вопроса и задачи исследования

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Медведева, Ольга Марленовна

Выводы по главе 3:

1. Разработанные алгоритмы для оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ учитывают все этапы жизненного цикла, функциональные и технологические особенности, пригодны для применения на существующих реконструируемых и вновь проектируемых объектах.

2. Составленные в среде МаЛсаё прикладные программы для оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ обеспечивают удобство работы и достоверность получаемых итоговых результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные в диссертации материалы позволяют нам утверждать, что научная задача исследования решена, поскольку: обоснованы аналитические зависимости, необходимые для расчета величины техногенного риска на СЗ ЖМТ (формулы (2.2), (2.3), (2.4), (2.6), (2.18), (3.1), (3.3)); алгоритмизирован процесс оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ (рисунок 3.1, таблица 3.1); разработано программное обеспечение для комплексной количественной оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ (п. 3.2); выполнен расчет показателей техногенной безопасности СЗ ЖМТ по разработанному программному обеспечению в среде МаЙгсаё (приложения А.1 - А.З).

Поставленная цель исследования - совершенствование методики расчета показателей техногенной безопасности функционирования СЗ ЖМТ в интересах превентивного управления техногенными явлениями пожароопасного характера - достигнута.

Полученные результаты позволяют сформулировать следующие общие выводы и практические предложения в свете поставленной цели и решения научной задачи:

1. Официальные методики расчета и оценки техногенной безопасности отражают специфические интересы отдельных правительственных контролирующих органов, не обеспечивают гарантированной достоверности и единства оценки, что является обстоятельством, отрицательно сказывающимся на комплексной оценке проектов, поэтому необходимо проведение исследований в части совершенствования научно-методического обеспечения проектирования, строительства и эксплуатации СЗ ЖМТ.

2. Разработанные аналитические зависимости объединяют совокупность физико-химических свойств нефтепродуктов, технических характеристик технологического оборудования, единичных качественных и количественных требований к техническому состоянию СЗ ЖМТ, изложенных в нормативных документах, в обобщенный безразмерный комплексный показатель их техногенной безопасности, который обеспечивает единство и гарантированную достоверность оценок на всех этапах жизненного цикла.

3. Методология оценки техногенной безопасности СЗ ЖМТ, использующая статистическую отчетность об аварийности технологического оборудования, апробированные и вновь полученные аналитические зависимости и программные продукты в среде МаШсаё, обеспечивает удобство работы специалистов и достоверность получаемых итоговых оценок, может быть рекомендована для практического применения.

4. Научно-методическое обеспечение, содержащее аналитические зависимости и алгоритмы, позволяет выполнять моделирование показателей техногенной безопасности СЗ ЖМТ численными методами, оценить эффективность превентивных (планируемых и внедренных) мероприятий по обеспечению техногенной безопасности при заданном уровне доверительной вероятности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Медведева, Ольга Марленовна, 2012 год

1. Федеральный Закон Российской Федерации от 21.07.1997 № 116-ФЗ (с изменениями на 30.11.2011 г.) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2. ГОСТ 27.001-95. Надежность в технике. Основные положения.

3. ПБ 03-246-98. Правила проведения экспертизы промышленной безопасности.

4. РД 09-539-03. Положение о порядке проведения экспертизы промышленной безопасности в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

5. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

6. РД 153-39.2-080-01. Правила технической эксплуатации автозаправочных станций.

7. РД 03-298-99. Положения о порядке утверждения заключений экспертизы промышленной безопасности.

8. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов (10.07.2001).

9. Ю.Иванов А.Н., Олейник A.A., Поляков A.C. О совместимости детерминированных и вероятностных методов оценки критических ситуаций в области пожарной безопасности. Вестник № 3(6) СПб И ГПС МЧС РФ.: СПб, 2004

10. В.Г.Коваленко, А.С.Сафонов, А.И.Ушаков, В.Шергалис. Автозаправочные станции. Оборудование, эксплуатация, безопасность.- Спб.: НПИКЦ, 2003.-279 с.

11. А.П. Белкин, В.В. Кишик. Управление безопасностью промышленных объектов. Монография. Инженерный консалтинговый центр «Промтехбезопасность». Типография ВМИИ, СПб.: 2004. - 233 с.

12. Малинин В.Р. Теоретические основы оценки и способы снижения техногенной опасности резерву арного хранения нефти и нефтепродуктов. СПб УГПС МЧС РФ: СПб, 2005 (автореферат на соискание ученой степени доктора т.н.).

13. Сметанин Ю.В., Артамонов B.C., Смирнов A.C., Буль A.B. Математическое моделирование потенциально опасных систем. // Вестник СПб ИГПС 2006. №4 15. Стр. 160-162.

14. Протасов В.Ф., Молчанов A.B. Экология, здоровье и природопользование в России/Под ред. В.Ф.Протасова.-М.:Финансы и статистика, 1995. 528 с.

15. Федеральный закон № 184-ФЗ от 27 декабря 2002 г. «О техническом регулировании».

16. РД 03-14-2005. Порядок оформления декларации промышленной безопасности опасных производственных объектов и перечень включаемых в нее сведений (взамен РД 03-315-99).

17. РД 03-357-00. Методические рекомендации по составлению декларации промышленной безопасности опасного производственного объекта (12.11.98).

18. РД 03-485-02. Положение о порядке выдачи разрешений на применение технических устройств на опасных производственных объектах.

19. РД 08-95-95. Положение о системе технического диагностирования сварных вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов (25.07.1995).

20. РД 09-102-95. Методические указания по определению остаточного ресурса потенциально опасных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России (17.11.1995).

21. А.Г. Ветошкин, K.P. Таранцева. Техногенный риск и безопасность. Учебное пособие (гриф УМО). Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. -192 с.

22. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

23. Федеральный закон № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22 июля 2008 года.

24. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

25. Королев В.Ю. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. -М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2008. 376 с.

26. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. 1991.-432 с.

27. Попова Н.В. Математические методы. Электронный учебник. ВТК 2005.

28. ЗО.Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. JL: Наука, 1974.108 с.31 .Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1995. - 272 с.

29. HI 1Ь 111-98 (2000). Автозаправочные станции. Требования пожарной безопасности.

30. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

31. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (Утверждена приказом МЧС России от 10.07.2009 № 404).

32. ГОСТР 12.3.047-98. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

33. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.

34. ПБ 03-517-02. Правила промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов.

35. Лаврухин С.А., Иванов А.Н., Поляков A.C. Модели пожаробезопасных подземных переходов нефтепродуктопроводов через автомобильные дороги. // Нефтегазовое дело. 2010, том 8, №1.

36. Лаврухин С.А., Иванов А.Н., Поляков A.C. Адекватность и практическое применение моделей опасности подземных переходов нефтепродуктопроводов через автомобильные дороги. Проблемы управления рисками в техносфере . № 214. СПб У ГПС МЧС РФ: СПб, 2010.

37. Хазов Б.Ф., Дидусев Б.А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. 224 с.

38. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем.

39. ГОСТ 17032-71. Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Типы и основные размеры.

40. РСТ РСФСР 654-89. Резервуары стальные вертикальные для нефтепродуктов. Общие технические требования.

41. Иванов А.Н., Мороз H.A., Шипицын С.А., Поляков А.С, Дмитриев C.B. Интегральная оценка безопасности резервуаров объектов нефтепродуктообеспечения сельскохозяйственного производства. // Сельский механизатор, № 6. Москва: 2009.

42. Волевич Л.Р., Гиндикин С.Г. Обобщенные функции и уравнения в свертках. М.: Физматлит, 1994. 336 с.

43. Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику. II Всероссийская конференция пользователей MATLAB, 25-26 мая 2004 года.

44. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1989.-278 с.

45. ГОСТ17032-71. Резервуары стальные горизонтальные для нефтепродуктов. Типы и основные размеры.

46. ГОСТ Р 12.3.047-98 ССБТ. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля.

47. Мороз H.A. Методика анализа и обработки информации при экспертной оценке проектов резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Канд. дисс., СПб УГПС МЧС РФ, 2009.

48. ПБ 03-605-03. Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов.

49. ГОСТ Р 52910-2008. Резервуары вертикальные цилиндрические стальныедля нефти и нефтепродуктов. Общие технические условия.112

50. Козлитин A. M. Развитие теории и методов оценки рисков для обеспечения промышленной безопасности объектов нефтегазового комплекса. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Уфа, 2006.

51. Моисеев А.Н., Гапон С.Н. Имитационное моделирование. Учебник. Факультет информатики, экономики и математики Филиала Кемеровского государственного университета в г. Анжеро-Судженске.

52. Полынько C.B. Моделирование процессов технического обслуживания и ремонта средств индивидуальной защиты органов дыхания газодымозащитной службы. Канд. дисс., СПб УГПС МЧС России, 2011.

53. ГОСТ 22.0.05-94 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения».

54. Постановление Правительства РФ от 15 февраля 2011 г. № 73 «О некоторых мерах по совершенствованию подготовки проектной документации в части противодействия террористическим актам»

55. Официальный сайт ЗАО «Научно-проектный центр Исследования Риска и Экспертизы Безопасности» www.ireb.ru/programraschet (дата обращения 16.12.2011г.).

56. Официальный сайт специализированной инжиниринговой компании «СЕВЗАПМОНТАЖАВТОМАТИКА», www.szma.com (дата обращения 16.12.2011 г.).

57. СНиП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.

58. ГОСТ 9544-93. Межгосударственный стандарт. Арматура трубопроводная запорная. Нормы герметичности затворов.

59. Сайт «Строй своими руками», http://stroy-svoimi-rukami.ru. Дата обращения 19.12.11.

60. ГОСТ 9018-89. Колонки топливораздаточные. Общие технические условия (с изм. от 28.05.98).

61. Тактаров Н.Г. Теория вероятностей и математическая статистика: Краткий курс с примерами и решениями М.: КомКнига, 2010 - 240с.

62. Ивченко Г.И, Медведев Ю.И. Введение в математическую статистику: Учебник. М.: Издательство ЛКИ, 2010 600'с.

63. Сайт http://www.rview.ru/azs.html. Обзоры и анализ рынков, маркетинговые исследования. Дата обращения: 18.01.12.

64. Гультяев А.К. MATLAB 5/2. Имитационное моделирование в среде WINDOWS. М.: Корона-принт. 2001. 400 с.

65. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1977. -440 с.

66. Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. Справочник: М.: ЗАО «СПЕЦТЕХНИКА», 2001. 361 с.

67. Сайт http://www.technosoft.ru. ТЕХНОСОФТ Компьютерный центр. Дата обращения: 18.01.12.

68. Пожарные риски. Основные понятия/под ред.Н.Н. Брушлинского М.: Национальная академия наук пожарной безопасности, 2004 - 47 с.

69. Приказ Минтопэнерго от 19.06.2003 № 232. Правила технической эксплуатации нефтебаз.

70. TP 50-49. Оценка пожарного риска. Обзор зарубежных источников/под ред. В.Ю. Грачева- Екатеринбург: ООО «СИТИС» 2010. 209 с.