48530 (Разработка алгоритмического и программного обеспечения ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Направление 230100

Информатика и вычислительная техника

Разработка алгоритмического и программного обеспечения ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов

Содержание

Введение

1. Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

1.1 Классификация чрезвычайных ситуаций

1.2 Аварии и их характеристики

1.3 Причины возникновения аварий на магистральных газопроводах

1.4 Причины роста числа аварий на объектах нефтегазового профиля

2. Методика анализа риска

2.1 Существующие методы анализа риска

2.2 Идентификация опасностей

2.2 Оценка риска: анализ частоты аварий

2.4 Оценка риска: анализ возможных последствий аварий

3. Ситуационный подход к управлению безопасностью потенциально опасных производственных объектов

3.1 Принципы ситуационного управления

3.2 Функции и структура системы ситуационного управления

3.3 Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов

4. Программное обеспечение ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов

4.1 Описание программы управления безопасностью магистральных газопроводов

4.2 Руководство по эксплуатации

4.3 Контрольный пример

5. Техническое обеспечение

Заключение

Библиографический список

Приложение А

Введение

Деятельность человека в любой сфере всегда связана с риском. Он может быть меньшим или большим, но избежать его невозможно. Одним из основных мотивов жизнедеятельности человека является безопасность, которая в условиях неопределенности, охватывающей все стороны жизни человека, неизбежно связана с риском. Риск - это сочетание частоты (вероятности) и последствий определенного опасного события.

Риск - явление, которое имеет множество не совпадающих, иногда противоречивых реальных оснований.

Ситуация риска среди множества видов ситуаций занимает особое место, так как функционированию и развитию многих техногенных, природных и общественных процессов присущи элементы неопределенности, что обусловливает появление ситуаций, которые не имеют однозначного исхода. Следовательно, если существует возможность качественно или количественно определить вероятность альтернативных вариантов, это и будет ситуация риска.

Таким образом, рискованная ситуация связана с процессами, которым сопутствуют: наличие неопределенности, необходимость выбора альтернативы, возможность оценить вероятность выбираемых альтернатив.

Ситуация риска качественно отличается от ситуации неопределенности. В ситуациях неопределенности вероятность наступления результатов исходов в принципе не устанавливаема. Рискованная ситуация представляет собой разновидность неопределенной, которую характеризуют события, наступление которых вероятно и может быть определено.

Оценка опасностей различного происхождения и разработка на этой основе оптимальных мероприятий представляют одну из ключевых проблем управления безопасностью.

Никаких опасностей вне зависимости от нас и нашей деятельности в природе и технических системах как таковых не существует. Опасными или безопасными являются сами наши системы деятельности, и зависит это не от свойств объектов, систем или природных процессов, с которыми нам приходится иметь дело, а от наличия или отсутствия соответствующей системы знаний, форм организаций, методов и средств работы с конкретной технической системой и протекающими в ней процессами в конкретных условиях.

Действующие магистральные и внутрипромысловые нефтегазопродуктопроводы представляют собой сложные технические системы, обладающие мощным энергетическим потенциалом и охватывающие 35% территории страны, на которой проживает 60% ее населения.

Строительство и эксплуатация магистральных газопроводов приводит к губительным геоэкологическим последствиям.

Источники воздействия: объекты, по которым транспортируется природный газ; землеройная, грузоподъемная, транспортная техника, применяемая при строительстве, эксплуатации и техническом обслуживании трубопроводов.

Виды воздействия: химическое загрязнение воздуха; термическое (при возгорании газа); ударная волна при взрыве газа; разрушение природных ландшафтов.

Наиболее чувствительный экологический ущерб наносится в результате аварий на магистральных трубопроводах. При разрушении магистрального газопровода и мгновенном высвобождении энергии газа возникают механические повреждения природного ландшафта и рельефа, нарушение целостности почвенно-растительного покрова. При возгорании газа механическое и бризантное воздействие сопровождается термическим воздействием с соответствующим синергетическим поражением территорий радиусом до 540 м от очага аварии. Отмечается разлет фрагментов трубопровода на 480 м [11].

По данным, представленным в 1996 г. Канадской ассоциацией трубопроводных компаний, прямой ущерб от аварии на магистральном газопроводе большого диаметра в среднем составляет 1 млн. долл. К прямому ущербу отнесены: затраты на ремонт трубопровода, восстановление поврежденной собственности, стоимость потерянного при аварии газа (продукта).

Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации магистральных газопроводов является важнейшей задачей обществ, эксплуатирующих газотранспортные системы. От этого во многом зависит нормальная деятельность производственного персонала, жителей населенных пунктов, а также экологическая безопасность функционирования газовых магистралей.

1. Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

1.1 Классификация чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности.

В действующем постановлении Правительства Российской Федерации "О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" в качестве критерия тяжести чрезвычайной ситуации используется количество пострадавших. Чрезвычайные ситуации классифицируются в зависимости от количества людей, пострадавших в этих ситуациях, людей, у которых оказались нарушены условия жизнедеятельности, размера материального ущерба, а также границы зон распространения поражающих факторов чрезвычайных ситуаций.

ЧС подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

1.2 Аварии и их характеристики

К сожалению, количество аварий во всех сферах производственной деятельности неуклонно растет. Это происходит в связи с широким использованием новых технологий и материалов, нетрадиционных источников энергии, массовым применением опасных веществ в промышленности и сельском хозяйстве.

Современные сложные производства проектируются с высокой степенью надежности, порядка . Иначе говоря, если этот объект единственный, то авария на нем может произойти один раз в 10 тыс. лет. Но если таких объектов будет 10 тыс. единиц, то ежегодно один из них статистически может быть аварийным. Следовательно, абсолютной безаварийности не существует. При этом, чем выше безопасность объекта, тем последствий аварии больше.

Независимо от производства, в подавляющем большинстве случаев аварии имеют одинаковые стадии развития.

На первой из них аварии обычно предшествует возникновение или накопление дефектов в оборудовании, или отклонений от нормального ведения процесса, которые сами по себе не представляют угрозы, но создают для этого предпосылки. Поэтому еще возможно предотвращение аварии.

На второй стадии происходит какое-либо инициирующее событие, обычно неожиданное. Как правило, в этот период у операторов не бывает ни времени, ни средств для эффективных действий.

Собственно авария происходит на третьей стадии, как следствие двух предыдущих.

В зависимости от вида производства, аварии и катастрофы на промышленных объектах и транспорте могут сопровождаться взрывами, выходом ОХВ, выбросом радиоактивных веществ, возникновением пожаров и т.п.

Основные опасности нефтегазодобывающих производств, которые могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, связаны с авариями в виде пожара, взрыва или токсического выброса. Прогнозирование и предупреждение последствий аварий на таких производствах связано, прежде всего, с прогнозированием и предупреждением действия поражающих факторов при реализации основных опасностей. При всем многообразии возможных сценариев аварий набор поражающих факторов ограничен. Это дает возможность описывать физические воздействия, приводящие к нанесению ущерба людям, материальным ценностям и окружающей среде, конечным числом параметров.

Основные поражающие факторы аварий представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Основные поражающие факторы аварий на промышленно опасных объектах

Перечисленные поражающие факторы являются основными для рассматриваемых видов аварий. Однако следует учитывать, что при аварии действует несколько поражающих факторов. Так, при пожаре значительным может быть воздействие токсичных продуктов горения. При взрыве больших масс взрывчатых веществ могут иметь место значительные сейсмические последствия, приводящие к обрушению по этой причине. Поэтому при прогнозировании последствий аварий необходимо учитывать все возможные поражающие факторы и выделять основные из них только после анализа возможности их реализации.

Экспертная оценка вероятности проявления основных поражающих факторов при техногенных авариях представлена на рис.1.1 [8].

Рисунок 1.1 - Вероятность основных поражающих факторов при техногенных авариях: 1 - разрушение, обрушение зданий и сооружений; 2 - пожар; 3 - осколки и разлетающиеся фрагменты оборудования; 4 - столкновение (удар) с элементами конструкций; 5 - отравление токсичными продуктами; 6 - прямые поражения ударными волнами

Из рисунка видно, что тяжесть последствий при действии различных поражающих факторов существенно различна. В частности, обрушение зданий и конструкций практически всегда приводит к тяжелым последствиям, в то время как последствия воздействия поражающих факторов при пожаре, как правило, не столь катастрофичны для персонала.

1.3 Причины возникновения аварий на магистральных газопроводах

С 1992 по 2001 г. на объектах магистральных трубопроводов произошло 545 аварий. Среднегодовой показатель аварийности составляет 50-60 аварий и в целом не имеет устойчивой тенденции к снижению [11].

Основные причины аварий на объектах магистральных трубопроводов:

внешние физические (силовые) воздействия на трубопроводы, включая криминальные врезки, повлекшие утечки;