1 Научный семинар «Промышленная безопасность» МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ АВАРИЙ. Москва, 22 ноябрь 2010 г. О некоторых существенных факторов оценки последствий и риска на опасных производственных объектах на опыте применения программного обеспечения Det Norske Veritas (DNV) PHAST-SAFETI в России к.ф. - м.н. Пантелеев В.А., ООО «Институт Риска и безопасности» Назаренко Д.И., ООО «Институт Риска и безопасности» Ефремов К.В, ЗАО НТЦ ПБ Группы компаний «Промышленная безопасность»

2 Немного истории Изучая подшивки профессиональных журналов в области оценки рисков промышленных аварий , можно обнаружить, что существенная доля публикаций посвящена разработке методик решения задач моделирования пространственного распределения интенсивности опасных факторов аварий: модели истечения, тепловые потоки от пожаров проливов, огненных шаров, огненных струй, параметры ударных вол от взрывов ТВС и конденсированных ВВ, распространения взрывоопасных и токсичных газов в атмосфере. Проводятся эксперименты, включая широкомасштабные, разрабатываются математические модели, проводятся сравнения результатов, верификации с экспериментами, разрабатываются руководства по оценке рисков. Классическим является руководство по количественной оценки риска разработанное Голландским институтом TNO в 198* г. – широко известная серия «цветных книг»:

3 Немного истории После этого количество публикаций в международных профессиональных журналах на тему разработки моделей оценки последствий аварий ИНЖЕНЕРНОГО КЛАССА резко снижается. Из чего можно сделать вывод, что вопрос оценки последствий промышленных аварий с целом в инженерном приближении завершен на уровне достаточном для практической деятельности. Безусловно поднимаются отдельные проблемы, проводятся частные улучшения моделей, но «бума активности» уже нет. Но есть определенное оживление в связи с ростом мощности компьютеров – инженерные коды пытаются учесть больше факторов В России процесс «борьбы методик» существенно затянулся, однако с официальным признанием известных мировых методик, которые при даже поверхностном анализе часто имеют хорошо просматриваемые классические истоки «накал страстей» несколько поутих. Кроме официальной интеграции мирового опыта в российскую методическую базу это еще связано с тем, что при разработке деклараций промышленной безопасности, паспортов безопасности промышленной безопасности нет формального запрета на использование международных методик.

4 Опыт применения зарубежных методик в России Примером успешного использования в России для целей оценка последствий и рисков аварий зарубежных методик является опыт использования широко известного в мире программного обеспечения PHAST-SAFETI фирмы DNV. Программы DNV успешно использовались для разработки деклараций промышленной безопасности, паспортов безопасности, проектной документации в части разработки томов «Промышленная безопасность» и ИТМ ГОЧС, а так же разработки паспортов безопасности территорий, всего около 60 работ по оценки риска пожаровзрывоопасных и химически опасных объектов и территорий. Программы DNV успешно зарекомендовали себя при проведения оценок риска и последствий на объектах нефтепродуктообеспечения, первичной переработки нефти, складах хлора и фосгена, водоканалах, аммиачных холодильниках, нефтеперевалочных морских терминалах, сернокислотных объектах, объектах нефтеперерабатывающих и химической промышленности.

5 О верификации и валидации «черных ящиков» DNV

6

7

8 Модели JFSH-RADS которая используется в программе Phast для расчета характеристик огненной струи успешно прошла верификацию по экспериментальным данным представленным в работе: Chamberlain, G. A., Developments in design methods for predicting thermal radiation from flares, Chem. Eng. Res. Des., Vol. 65, pp , (July 1987).

9 О верификации и валидации «черных ящиков» DNV В качестве примера можно привести верификацию оригинальной модели DNV для пожара пролива POLF-EXPS проводилась на основе экспериментальных данных представленных в работах: –Nedelka, D., …, The Montoir 35 m diameter LNG pool fire experiments Proc. 9 th Intl. Cong and Exposition on LNG, LNG9, Nice, October 1989, Published, Institute of Gas technology, Chicago, Vol. 2, pp III (1990) экспериментов –Lois, E., …Fire hazard in oil tank arrays in a wind, Colloquium on fire and explosion, pp В данных работах была измерена интенсивности излучения при горении проливов метана (диаметр пролива 35 м) и гексана (диаметр пролива 6 м).

10 Сравнение PHAST и ТОКСИ-3 2. РД Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ 10. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Утверждена МЧС РФ

11 Сравнение PHAST и ТОКСИ РД Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей.

12 Сравнение PHAST и ТОКСИ Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах. Утверждена МЧС РФ

13 Некоторые выводы В России периодически появляются работы в которых при «прочих равных» исходных событиях проводятся сравнительные анализы результатов. Можно сделать следующий вывод – при адекватном применения адекватных моделей различия в оценках распределения интенсивности поражающих факторов дают достаточно хорошее для практических целей совпадение. Тем не менее вопросы выбора методик для оценки последствий аварий и рисков традиционно в России остаются проблемой научных споров и групповых интересов. Так например для оценки пожарных рисков в России теперь ОПЯТЬ можно применять, только ограниченный список методик для частных опасных явлений. Объективно такая позиция должна привести к возобновлению многочисленных и длительных споров между разработчиками методик на различных уровнях.

14 Некоторые выводы Где же выход???? В США к 85 году было накоплено огромное количество моделей атмосферной дисперсии. Для решения вопросов валидации и верификации этих моделей был разработан документ и создан соответствующий центр: 40 CFR Part 51, Revision to the Guideline on Air Quality Models: Adoption of a Preferred General Purpose (Flat and Complex Terrain) Dispersion Model and Other Revisions EPAs Support Center for Regulatory Air Modeling (SCRAM) nternet Web site at Без системы подобного рода с четко писанными нормами обобщающими накопленный опыт споры будут ВЕЧНЫМИ

15 Однако из поля зрения часто выпадают существенно более важные, или во всяком случае не менее важные вопросы инженерных оценок последствий аварий, связанные с выбором параметров закладываемых в расчеты.

16 «ГИБКИЕ» параметры оценки последствий и рисков Диаметр течи Время течи Угол выброса Параметры пробит функций при токсических выбросах

17 Характеристики риска в зависимости от диаметра течи по жидкой фазе, при аварии железнодорожной цистерны с хлором. Масса хлора 57,5 т, температура окружающей среды 20 С, шероховатость поверхности «промышленная зона». Время истечения – 300 сек. Устойчивость атмосферы – тип F, скорость ветра – 1,5 м/с.

18 Плотность населения 1000 чел/км 2

19 Плотность населения 1000 чел/км 2

20

21 Характеристики рисков в зависимости от времени течи Ду 25 по жидкой фазе, при аварии железнодорожной цистерны с аммиаком. Масса аммиака 49,4 т, температура окружающей среды 20 С, шероховатость поверхности «промышленная зона». Устойчивость атмосферы – тип F, скорость ветра – 1,5 м/с.

22

23

24

25 Зоны поражения от огненного факела, ЖД цистерна, Пропан

26 Пример оценки величины зоны поражения при дрейфе облака ПГФ

27 Вероятность гибели при авариях Хлор (вагон-цистерна ), 57,5 т, 1,5/F. Вариация угла истечения, истечение за 600 с

28 Оценки характеристик рисков зон поражения в зависимости от принятой пробит функции, при аварии железнодорожной цистерны с аммиаком. Масса аммиака 49,4 т, температура окружающей среды 20 С, шероховатость поверхности «промышленная зона». Тип аварии – мгновенный разрыв. Устойчивость атмосферы – тип F, скорость ветра – 1,5 м/с.

29

30

31 Оценки характеристик рисков зон поражения в зависимости от принятой пробит функции, при аварии железнодорожной цистерны с хлором. Масса хлора 57,5 т, температура окружающей среды 20 С, шероховатость поверхности «промышленная зона». Тип аварии – мгновенный разрыв. Устойчивость атмосферы – тип F, скорость ветра – 1,5 м/с.

32

33

34 Эта авария, происшедшая на заводе по выпуску удобрений, характеризуется самым большим количеством погибших за всю историю аварий на объектах с аммиаком. Причиной аварии стало крупное разрушение горизонтального цилиндрического резервуара со сжиженным аммиаком, хранившемся под давлением при температуре 15 ºС, – произошел отрыв торцевой части. Практически мгновенно в горизонтальном направлении из резервуара было выброшено 38 т аммиака, под выброс попали близлежащие резервуары. Жертв: 18 человек. Авария при обращении с аммиаком Потчефструм (ЮАР)

35

36 Глубокой ночью, в промзоне небольшого городка в результате столкновения двух поездов на железной дороге произошло разрушение цистерны, содержащей 82 тонны сжиженного хлора, размер отверстия составлял около 90 см в длину и примерно 15 см в ширину; это отверстие было пробито сцепкой соседнего вагона. Из цистерны вышло около 50% хлора. Жертв: 9 человек. Авария при обращении с хлором Грэнитвилль (США, штат Южная Каролина)

37

38 Выводы Из приведенных данных можно сделать вывод, что в ряде случаев выбор параметров аварии таких как диаметр течи и время перекрытия, играют существенно большую роль, чем выбор методики и/или модели для моделирования процесса, конечно при условии выбора моделей и методик адекватных происходящим явлениям.