Введение

Масложировая промышленность Российской Федерации является одной из ключевых отраслей агропромышленного комплекса, обеспечивающей население и перерабатывающие отрасли растительными маслами, шротом и другими продуктами. Производственные объекты отрасли, такие как маслоэкстракционные заводы, относятся к категории опасных производственных объектов (ОПО) III и IV классов опасности. Это обусловлено обращением в технологических процессах легковоспламеняющихся жидкостей (растворитель — нефрас), горючих жидкостей (растительные масла), а также взрывопожароопасных пылей (шрот, лузга).

Анализ аварийности на аналогичных объектах показывает, что наиболее характерными происшествиями являются взрывы пылевоздушных смесей в технологическом оборудовании и помещениях, разливы и возгорания растворителя, а также самовозгорание шрота при нарушении режимов хранения. Последствия таких аварий могут быть катастрофическими: человеческие жертвы, разрушение зданий, значительный экологический ущерб (загрязнение почвы, воды, воздуха) и материальные потери.

В соответствии с требованиями Федерального закона № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и Руководства по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах» (утв. приказом Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144), для количественной оценки риска аварий рекомендуется применять вероятностные методы анализа, в частности метод «дерева отказов» (FTA) и метод «дерева событий» (ETA). Данные методы позволяют системно идентифицировать сценарии аварий, выявить ключевые факторы риска и оценить вероятности реализации опасных событий.

Целью данной статьи является количественная оценка риска аварий на маслоэкстракционном производстве филиала «МЭЗ Юг Руси Ростов» ООО «МЭЗ Юг Руси» с использованием методологии дерева отказов и дерева событий.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ опасностей и аварийности на маслоэкстракционных производствах на основе данных Плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий филиала.
2. Выбрать наиболее опасные технологические блоки и определить для них верхние события анализа.
3. Построить логические деревья отказов для выбранных аварийных сценариев, идентифицировать базовые события и определить вероятности их возникновения, используя справочные данные (OREDA, отраслевые источники) и экспертные оценки.
4. Разработать деревья событий для оценки развития аварийных ситуаций и рассчитать вероятности различных исходов.
5. Выполнить количественную оценку риска, сравнить полученные значения с критериями приемлемого риска.
6. На основе анализа чувствительности выявить основные факторы, вносящие наибольший вклад в риск, и предложить технические и организационные меры по его снижению.
   1. Статистика по авариям на маслоэкстракционных производствах
   1. Анализ аварийности на аналогичных объектах

Анализ статистических данных показывает, что маслоэкстракционные заводы, элеваторы, комбикормовые предприятия относятся к категории повышенной опасности. Основными поражающими факторами аварий на таких объектах являются взрывы пылевоздушных смесей, пожары разливов растворителей (нефраса) и растительного масла, а также взрывы газовоздушных смесей в системах газопотребления.

Наиболее характерные виды аварий, зафиксированные на аналогичных объектах за последние десятилетия, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характерные аварии на объектах переработки масличных культур и хранения зерна

Все аварии могут быть разделены на три основные группы по причинам возникновения:

1. Отказы элементов технологических систем при нормальных параметрах процесса — разгерметизация оборудования из-за коррозии, усталости металла, разрушения сварных швов, выхода из строя насосов, арматуры, систем КИПиА. В маслоэкстракционных производствах это наиболее вероятно в экстракционных цехах, где обращается растворитель (нефрас), а также в трубопроводах подачи пара, масла.
2. Отказы при отклонении параметров процесса — аварии, спровоцированные нарушениями режимов: превышение давления, температуры, прекращение подачи пара, хладагента, электроэнергии. Например, остановка подачи пара в тостер может привести к неполной отгонке растворителя и, как следствие, к загазованности и взрыву.
3. Ошибочные действия персонала — самый значимый фактор (до 55 % аварий). Сюда относятся: неправильные операции при пуске и остановке оборудования, нарушения инструкций по проведению огневых и газоопасных работ, несвоевременное обнаружение признаков аварии, ошибки при локализации.

На основе анализа данных ПМЛА можно выделить ключевые сценарии, характерные именно для маслоэкстракционных заводов:

1. Взрывы паров растворителя (нефраса) в замкнутых объемах (экстракторы, дистилляторы, бензохранилища). Причины: нарушение герметичности, подсос воздуха в аппараты, работающие под вакуумом, неэффективная продувка азотом, отказ газоанализаторов.
2. Пожары проливов нефраса и масла при разгерметизации оборудования, насосов, трубопроводов. Испарение растворителя приводит к образованию взрывоопасного облака; загорание может произойти от статического электричества, искр механизмов, открытого огня.
3. Взрывы и пожары в системах хранения и грануляции шрота. Шрот подсолнечный, соевый, рапсовый являются горючими материалами, склонными к самовозгоранию при нарушении режимов хранения (температура, влажность). Пыль шрота взрывоопасна: нижний концентрационный предел распространения пламени для фракции 70 мкм составляет около 7,6 г/м³.
4. Аварии в газопотребляющих установках (котельная, парогенераторы) — утечки природного газа, взрывы газовоздушных смесей в помещениях, отравления угарным газом. Чаще всего происходят из-за неисправности автоматики, нарушения тяги, отсутствия контроля загазованности.

1.2 Оценка частоты аварий на объекте

Для количественного анализа риска использованы нормативные, справочные и экспертные данные, сведённые в таблицу 2. В ней представлены средние частоты инициирующих событий для трёх основных групп опасностей, характерных для маслоэкстракционного производства.

Таблица 2

Частоты инициирующих событий для основных опасностей

Для растворителя и масла частоты разгерметизации взяты из базы OREDA (6-е издание) для аналогичных типов оборудования (резервуары, насосы, трубопроводы). Итоговая частота разгерметизации технологической линии рассчитана как вероятность объединения событий (логическое «ИЛИ») по формуле:

где q _i — частоты отказов отдельных элементов. Для основных элементов (ёмкость, насос, трубопровод) при средних значениях получаем P _разг ≈ 6,8×10 ⁻³ год⁻¹. Данный подход консервативен и даёт верхнюю границу оценки.

Для пылевых взрывов использованы обобщённые статистические данные по взрывам на предприятиях по хранению и переработке зерна (элеваторы, комбикормовые заводы). Частота образования взрывоопасной смеси существенно зависит от эффективности аспирации и регулярности уборки пыли.

Для природного газа нормативные значения взяты из Приказа № 144 для наружных и внутренних газопроводов. Для помещений котельной дополнительно учтена вероятность отказа газоанализаторов и систем автоматического отключения.

2 Методология оценки риска на основе дерева отказов

2.1 Нормативная база и источники данных

Для проведения количественной оценки риска аварий на маслоэкстракционном производстве необходимо использовать комплекс нормативных документов, регламентирующих требования промышленной безопасности, методы анализа риска, а также достоверные источники данных о надёжности оборудования и частотах аварийных событий.

Фундаментом системы промышленной безопасности в Российской Федерации является Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», который устанавливает обязательность анализа риска, разработки планов мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий (ПМЛА), а также страхования гражданской ответственности. Согласно данному закону, маслоэкстракционные производства, где обращаются легковоспламеняющиеся жидкости (нефрас, масла) и горючие пыли, относятся к опасным производственным объектам III–IV класса опасности.

В развитие закона действуют Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Для маслоэкстракционных заводов ключевыми являются:

— «Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья» (утв. приказом Ростехнадзора от 26.12.2012 № 783) — содержат требования к технологическим процессам, оборудованию, аспирации, пылеуборке, системам контроля загазованности.

— «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления» (утв. приказом Ростехнадзора от 15.11.2013 № 542) — регламентируют безопасную эксплуатацию газопроводов, котельных, парогенераторов.

Для процедуры количественного анализа риска основополагающим является Приказ Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144 «Об утверждении Руководства по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах». Данный документ содержит общие подходы к идентификации опасностей, оценке частот и последствий, в том числе рекомендации по использованию экспертных оценок при отсутствии статистики.

Для выполнения логико-вероятностного моделирования использованы следующие методические и справочные источники:

— ГОСТ Р 58771–2019 (МЭК 61025:2006) «Менеджмент риска. Технологии анализа опасностей» — устанавливает терминологию, правила построения деревьев отказов (FTA), способы расчёта вероятностей для логических вентилей «И» и «ИЛИ».

— OREDA (Offshore Reliability Data Handbook), 6th edition, 2022 — международная база данных по надёжности оборудования, используемая в нефтегазовой и перерабатывающей промышленности. Содержит статистику интенсивности отказов для насосов, ёмкостей, теплообменников, арматуры, систем управления. Данные OREDA являются «золотым стандартом» для количественного анализа риска.

— Отечественные справочники по надёжности — «Справочник по надёжности технических систем и элементов нефтегазового оборудования» (под ред. В. Г. Щербины, 2015) и аналогичные издания, содержащие данные по оборудованию, эксплуатируемому в условиях перерабатывающих производств.

— Статистика аварийности в филиале «МЭЗ Юг Руси Ростов», включая сведения о типичных авариях на аналогичных объектах, причинах их возникновения, а также анализ условий развития аварий. Эти данные использованы для калибровки экспертных оценок и для выбора наиболее вероятных сценариев.

План мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий (ПМЛА) филиала «МЭЗ Юг Руси Ростов» предоставляет детальную информацию, необходимую для построения деревьев отказов и событий:

— Характеристика опасных веществ — физико-химические свойства нефраса (ЛВЖ, температура вспышки -32 °С, НКПР 1,15 %), растительного масла (температура вспышки >225 °С), пыли шрота (НКПР 7,6 г/м³, температура воспламенения 235 °С), природного газа (НКПР 5,28 %). Эти параметры определяют вероятности воспламенения и тяжесть последствий.

— Перечень основного технологического оборудования — типы, количество, технические характеристики, расположение. Включены данные о ёмкостях с растворителем (подземные резервуары РГО‑50М, РГО‑75М), насосах, экстракторах, дистилляторах, трубопроводах. Для каждого типа оборудования известна его функция и условия эксплуатации, что позволяет назначить соответствующие частоты отказов из справочников.

— Системы автоматического регулирования, блокировок, сигнализаций — подробно описаны контролируемые параметры, пределы срабатывания, исполнительные механизмы. Для экстракционного цеха указаны газоанализаторы (сигнализаторы горючих газов) с уставками 10 % и 50 % НКПР, аварийная вентиляция, блокировки по давлению пара, уровню шрота. Эти сведения позволяют оценить вероятности отказов систем защиты и их эффективность.

В связи с отсутствием достаточной отечественной статистики по надёжности оборудования маслоэкстракционных заводов, в работе использованы следующие источники:

— Для ёмкостного оборудования, насосов, теплообменников — данные OREDA для аналогичного оборудования, эксплуатируемого на объектах переработки углеводородов. Выбраны средние значения интенсивности отказов с учётом условий эксплуатации (рабочее давление, температура, агрессивность среды).

— Для трубопроводов — данные Приказа № 144, согласно которым частота разгерметизации на единицу длины составляет от 1,0×10– ⁵ до 1,0×10– ⁴ год⁻¹·м⁻¹ в зависимости от диаметра и типа прокладки.

— Для газоанализаторов и систем ПАЗ — использованы данные о надёжности электронных средств контроля (средняя наработка на отказ, вероятность ложного/необнаруженного срабатывания), приведённые в отраслевых справочниках по приборостроению.

— Для ошибок персонала — применены экспертные оценки, основанные на анализе аварийности на аналогичных объектах (раздел 1.1) и данных психологии труда (вероятность ошибочных действий при стрессовых ситуациях, отсутствии тренажёров и т. п.). В работе принята вероятность ошибки оператора в диапазоне 1,0×10– ^2– 5,0×10– ² на операцию.

2.2 Алгоритм построения и расчета FTA

Метод дерева отказов (Fault Tree Analysis, FTA) представляет собой дедуктивный логико-вероятностный инструмент, позволяющий системно проанализировать причины возникновения нежелательного события (аварии) и количественно оценить его вероятность. Алгоритм построения и расчёта дерева отказов включает несколько последовательных этапов, которые реализованы в данной работе с учётом специфики маслоэкстракционного производства.

Первый этап — чёткое определение верхнего события — того аварийного сценария, риск которого подлежит оценке. Верхнее событие формулируется однозначно, без допущения двусмысленности. Для маслоэкстракционного производства в качестве верхних событий выбраны: «Аварийная разгерметизация оборудования экстракционного цеха с выбросом нефраса и последующим воспламенением»; «Взрыв пылевоздушной смеси в цехе грануляции или складе шрота»; «Разгерметизация газопровода с воспламенением природного газа». Каждое из этих событий в дальнейшем анализируется в отдельном дереве отказов.

Второй этап — декомпозиция верхнего события на более простые составляющие. Для этого формулируется вопрос: «Какие непосредственные причины могут привести к данному событию?». Ответы на этот вопрос становятся событиями следующего уровня, которые связываются с верхним событием с помощью логических вентилей. Вентиль «И» (AND Gate) означает, что выходное событие происходит только при одновременном наступлении всех входных событий. Этот тип вентиля характерен для ситуаций, когда для аварии требуется совпадение нескольких неблагоприятных факторов (например, отказ основного и резервного насоса одновременно). Вентиль «ИЛИ» (OR Gate) означает, что выходное событие наступает при наступлении хотя бы одного из входных событий; он отражает наличие альтернативных путей к аварии. Для экстракционного цеха, например, верхнее событие «Разгерметизация с выбросом нефраса» раскладывается через вентиль «ИЛИ» на три группы причин: отказ герметичности оборудования, ошибки персонала, внешние воздействия. В свою очередь, отказ герметичности может быть детализирован через вентиль «ИЛИ» на отказ ёмкостей, насосов, трубопроводов, фланцевых соединений.

Третий этап — последовательная детализация промежуточных событий до уровня базовых (исходных) событий. Базовые события — это такие события, для которых можно определить или оценить вероятность на основе статистических данных, справочников, экспертных заключений. В маслоэкстракционном производстве к базовым событиям отнесены: «Отказ насоса перекачки нефраса», «Разрыв трубопровода диаметром 100 мм из-за коррозии», «Неисправность газоанализатора в экстракционном цехе», «Ошибка оператора при закрытии задвижки», «Нарушение температурного режима в тостере», «Отказ системы аспирации в цехе грануляции». Для каждого базового события из справочных данных (OREDA, Приказ № 144) назначается численная вероятность (частота) в размерности год⁻¹ или на одну операцию.

Четвёртый этап — присвоение вероятностей и расчёт. После построения полной логической структуры дерева отказов и определения вероятностей всех базовых событий выполняется расчёт снизу-вверх: для каждого промежуточного события вычисляется вероятность наступления по правилам булевой алгебры. Для вентиля «И» вероятность выходного события рассчитывается как произведение вероятностей входных событий:

Для вентиля «ИЛИ» вероятность выходного события вычисляется по формуле:

Расчёт продолжается до тех пор, пока не будет определена вероятность верхнего события. При этом все вероятности должны быть приведены к единой временной базе (обычно год⁻¹).

Пятый этап — анализ минимальных наборов срезов (Minimal Cut Sets). Хотя в данной работе основной акцент сделан на прямом вероятностном расчёте, определение минимальных наборов срезов позволяет выявить те комбинации базовых событий, которые наиболее значимо влияют на вероятность верхнего события. Анализ срезов даёт возможность ранжировать факторы риска и целенаправленно разрабатывать меры по повышению безопасности. Например, если в дереве отказов для взрыва пыли минимальный набор срезов включает «Отказ аспирации» и «Наличие источника зажигания», то усиление контроля аспирации и искробезопасность оборудования станут приоритетными направлениями.

При построении дерева отказов для маслоэкстракционного производства использованы данные о технологических схемах, оборудовании, системах контроля и автоматики. Так, для экстракционного цеха учитывались наличие газоанализаторов с уставками срабатывания 10 % и 50 % НКПР, система подачи азота для продувки аппаратов, резервирование насосов. Для цеха грануляции и склада шрота — взрыворазрядители на нориях, температурные датчики в силосах, система пылеуборки и регламенты контроля влажности и температуры шрота. Включение этих технических средств в структуру дерева отказов в виде дополнительных вентилей (например, «И» для системы защиты) позволяет учесть их влияние на снижение вероятности аварии.

3 Анализ риска аварии в экстракционном цехе с выбросом растворителя

3.1 Построение дерева отказов для события «выброс паров нефраса с воспламенением»

Экстракционный цех является наиболее опасным технологическим блоком маслоэкстракционного производства. В качестве экстрагента используется нефрас — легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) с температурой вспышки -32…-33°C. Основные технологические аппараты, содержащие нефрас и мисцеллу: экстрактор, дистилляторы, сборники мисцеллы, рабочие баки растворителя, а также подземные резервуары оборотного бензохранилища.

Верхнее событие для анализа: «Разгерметизация оборудования экстракционного цеха с выбросом паров нефраса, образованием взрывоопасного облака и его воспламенением» .

Рис. 1. Дерево отказов для сценария выброса паров нефраса в экстракционном цехе

Базовые события (с указанием вероятностей) и их обоснование приведены в таблице 3.

Таблица 3

Базовые события для дерева отказов экстракционного цеха

3.2 Расчёт вероятности верхнего события

1. Вероятность разгерметизации оборудования (A1)через вентиль «ИЛИ»:

P(A1) = 1−(1−X1)(1−X2)(1−X3)(1−X4)(1−X5)(1−X6)(1−X8)(1−X9)

Подставляя значения:

P(A1) ≈ 1−(0,9999)(0,9999)(0,999)(0,9995)(0,998)(0,99)(0,997)(0,9998) ≈ 1−0,983 ≈ 1,70⋅10−2

2. Вероятность неэффективности системы аварийной вентиляции (A2).

Согласно ПМЛА, при достижении 50 % НКПР срабатывает сигнализация и включается аварийная вентиляция. Отказ вентиляции (X7) приводит к тому, что выброс паров не удаляется, создавая взрывоопасную концентрацию. Вероятность этого события принимается равной частоте отказа вентиляции:

P(A2) = X7 = 1,0·10⁻³ год⁻¹.

3. Вероятность выброса паров (A) :

P(A)=1−(1−P(A1))(1−P(A2)) ≈ 1−(1−0,017)(1−0,001) ≈ 1−0,982 ≈ 1,80⋅10−2

4. Вероятность наличия источника зажигания (B), согласно таблице 3, P(B) =5·10−2.

5. Вероятность верхнего события (V):

P(V)=P(A)⋅P(B)=1,80⋅10−2⋅5,0⋅10−2=9,0⋅10−4 год−1

Полученное значение (9,0·10−4 год−1) является оценочной частотой реализации наиболее опасного сценария — воспламенения паровоздушного облака.

Анализ минимальных сечений. Для дерева отказов экстракционного цеха минимальные наборы срезов (минимальные сочетания базовых событий, приводящие к аварии) включают, например, {X4, X10} (отказ запорной арматуры и источник зажигания), {X8, X10} (разгерметизация насоса и источник зажигания), а также {X6, X10} (ошибка оператора и источник зажигания). Наличие X10 во всех сечениях указывает на критическую важность исключения источников зажигания. Наибольший вклад в вероятность верхнего события вносят сечения, содержащие события с высокой частотой (X6 — ошибка оператора, X8 — отказ насоса), что определяет приоритетность мер по повышению надежности оборудования и снижению человеческого фактора.

3.3 Построение дерева событий для сценария выброса паров нефраса

Для анализа развития аварии после выброса используется дерево событий (рисунок 2). Инициирующее событие — выброс паров нефраса(частота f = 1,80·10– ² год ^-1 ). В зависимости от наличия источников зажигания и своевременности срабатывания систем защиты могут реализоваться следующие сценарии:

— СЦ1: Мгновенное воспламенение → факельное горение (тепловое воздействие, риск для персонала, повреждение оборудования) — вероятность 0,5.

— СЦ2: Задержка воспламенения → взрыв облака ТВС (ударная волна, разрушения) — вероятность 0,4.

— СЦ3: Отсутствие воспламенения → загрязнение окружающей среды (разлив, испарение) — вероятность 0,1.

Расчёт вероятностей сценариев:

Частота инициирования f = 1,80⋅10−2 год−1

1. СЦ1: P = f⋅0,5 = 9,0⋅10−3 год−1

2. СЦ2: P = f⋅0,4 = 7,2⋅10−3 год−1

3. СЦ3: P = f⋅0,1 = 1,8⋅10−3 год−1

Наиболее опасный сценарий — взрыв облака ТВС (СЦ2), который может привести к разрушению зданий, травмам персонала и запуску эффекта «домино» (повреждение соседнего оборудования). Вероятность этого сценария составляет 7,2·10– ³ год⁻¹.

Рис. 2. Развитие аварийной ситуации после выброса паров нефраса

4 Анализ риска аварии при хранении и грануляции шрота

4.1 Построение дерева отказов для самовозгорания шрота

Дерево отказов строится для события «самовозгорание шрота в силосе». Основные причины: превышение допустимой температуры шрота при загрузке (более 35°C), повышенное содержание остаточного растворителя (более 0,08 %), нарушение сроков хранения (более 7 суток без переработки), отсутствие контроля температуры.

Базовые события и их вероятности приведены в таблице 4.

Таблица 4

Базовые события для дерева отказов самовозгорания шрота

Расчёт вероятности самовозгорания:

Событие «нарушение температурного режима» (Z1) — вентиль «ИЛИ» для Y1, Y2, Y3:

P(Z1) = 1−(1−0,002)(1−0,001)(1−0,01) ≈ 1−0,987 ≈ 1,30⋅10−2

Событие «наличие остаточного растворителя» (Z2) — Y4 ≈ 5,0·10– ³ .

Событие «нарушение сроков хранения» (Z3) — Y6 ≈ 3,0·10– ² .

Верхнее событие (самовозгорание) наступает, если имеют место Z1 И Z2 И Z3 (вентиль «И»), т. к. для самовозгорания необходимо совпадение всех трёх факторов:

Pсам=P(Z1)⋅P(Z2)⋅P(Z3)=1,30⋅10−2⋅5,0⋅10−3⋅3,0⋅10−2=1,95⋅10−6 год−1

4.2 Построение дерева отказов для взрыва пыли

Взрыв пыли может произойти при образовании взрывоопасной концентрации в оборудовании (грануляторы, нории, бункера) и наличии источника зажигания. Основные причины: отказ аспирации, неисправность взрыворазрядителей, накопление пыли, искры от подшипников, статическое электричество.

Базовые события и их вероятности приведены в таблице 5.

Таблица 5

Базовые события для взрыва пыли

Вероятность образования взрывоопасной смеси (вентиль «ИЛИ» для W1, W2, W5):

Pсмесь=1−(1−W1)(1−W2)(1−W5) ≈ 1−(1−0,999)(0,998)(0,99) ≈ 1−0,987 ≈ 1,30⋅10−2

Вероятность источника зажигания (вентиль «ИЛИ» для W4, W6):

Pист=1−(1−W4)(1−W6)=1−(0,999)(0,999)≈2,0×10−3.

Вероятность взрыва пыли оценивается как произведение вероятности образования взрывоопасной смеси (вентиль «ИЛИ» для W1, W2, W5) и вероятности источника зажигания (W4, W6). После расчёта получаем величину порядка 10– ⁶ …10– ⁵ год ^-1 .

5 Анализ риска аварии в системе газопотребления

5.1 Построение дерева отказов для разгерметизации газопровода

Система газопотребления филиала включает газопроводы высокого, среднего и низкого давления, газорегуляторные пункты (ГРПШ, ШРП) и газопотребляющее оборудование (паровые котлы, парогенераторы). Природный газ относится к взрывопожароопасным веществам (4 класс опасности, НКПР 5,28 %). Возможные аварии: разгерметизация газопроводов, отказ автоматики, ошибки персонала при пуске/остановке.

Рис. 3. Верхнее событие «Разгерметизация газопровода с воспламенением газа»

где

K1 — коррозионный износ (1,0·10⁻⁴ год⁻¹),

K2 — механическое повреждение (5,0·10⁻⁵ год⁻¹),

K3 — отказ запорной арматуры (2,0·10⁻³ год⁻¹),

K4 — ошибка персонала (1,0·10⁻² год⁻¹),

K5 — отказ системы газоконтроля (1,0·10⁻³) — условная вероятность необнаружения утечки,

K6 — источник зажигания (0,1) — условная вероятность при утечке (по данным Приказа № 144, для помещений котельной).

5.2 Расчёт вероятности аварии с воспламенением

Расчёт вероятности верхнего события выполняется снизу-вверх по формулам для логических вентилей.

1. Вероятность разгерметизации (G1) — событие наступает при реализации любого из базовых событий K1–K4 (вентиль «ИЛИ»):

P(G1) = 1−(1−1,0⋅10 ⁻⁴ )(1−5,0⋅10 ⁻⁵ )(1−2,0⋅10 ⁻³ )(1−1,0⋅10 ⁻² )

P ( G 1) = 1−(0,9999×0,99995×0,9980×0,9900) ≈ 1−0,9879 = 1,21⋅10 ⁻² год ⁻¹ .

2. Вероятность неконтролируемого выброса газа (G3) — событие происходит при одновременной разгерметизации и отказе системы контроля загазованности (вентиль «И»):

P(G3)= P(G1) × K5 = 1,21⋅10 ⁻² ×1,0⋅10 ⁻³ = 1,21⋅10 ⁻⁵ год ⁻¹ .

3. Вероятность верхнего события (аварии) T — для реализации аварии необходимо одновременное наличие неконтролируемого выброса и источника зажигания (вентиль «И»):

P(T) = P(G3) × K6 = 1,21⋅10 ⁻⁵ × 1,0⋅10 ⁻¹ = 1,21⋅10 ⁻⁶ год ⁻¹ .

Полученное значение P(T)=1,21×10−6 год⁻¹ является вероятностью возникновения аварии (взрыва или пожара) в системе газопотребления для одного типового участка газопровода (например, на вводе в котельную). Данная величина соответствует критерию приемлемого риска для персонала (обычно 10⁻⁵…10⁻⁴ год⁻¹) и не превышает его. При отсутствии системы газоконтроля (K5 = 1) вероятность аварии составила бы 1,21×10−2×0,1=1,21×10−3 год⁻¹, что на три порядка выше и превышает допустимый уровень. Таким образом, наличие автоматизированного газоконтроля является критическим фактором, обеспечивающим безопасность объекта.

6. Сравнительная оценка рисков и выводы

6.1 Сводная таблица рисков

В таблице 6 приведены сводные результаты количественной оценки для рассмотренных сценариев. Индивидуальный риск для персонала оценён как произведение частоты аварии на вероятность гибели (принята 0,1 для взрыва, 0,01 для пожара без взрыва) и экспозицию (доля времени пребывания в опасной зоне: для цеха — 0,1, для склада — 0,05).

Таблица 6

Сравнительная оценка рисков

Сравнение с общепринятыми критериями (для ОПО часто используют 10⁻⁴ год⁻¹ как условно приемлемый индивидуальный риск для персонала) показывает, что риск для экстракционного цеха превышает этот уровень (1·10⁻⁴ год⁻¹). Основной вклад вносит высокая частота выбросов, обусловленная значительным количеством оборудования, содержащего ЛВЖ, и человеческим фактором.

6.2 Рекомендации по снижению рисков

На основе проведённого анализа, а также с учётом имеющихся на объекте систем можно предложить следующие меры:

1. Для экстракционного цеха:

— Установка дополнительных быстродействующих отсекающих клапанов на трубопроводах нефраса и мисцеллы, управляемых по сигналам газоанализаторов.

— Внедрение автоматической системы порошкового пожаротушения в зонах возможного выброса.

— Резервирование газоанализаторов и устройств ПАЗ (противоаварийной защиты) с независимыми источниками питания.

— Проведение регулярных тренировок персонала с использованием тренажёров по ликвидации аварийных разливов и выбросов.

2. Для склада шрота и цеха грануляции:

— Оснащение силосов системами дистанционного контроля температуры и газоанализа (на CO, CH₄).

— Установка взрыворазрядителей на бункерах и нориях, а также систем активного подавления взрыва (например, взрывоподавляющие устройства).

— Соблюдение регламентных сроков хранения шрота, усиление контроля за влажностью и остаточным растворителем.

— Организация регулярной пылеуборки с использованием пылесосов во взрывозащищённом исполнении.

Для системы газопотребления:

— Обеспечение планового технического диагностирования газопроводов (внутренний и наружный контроль).

— Внедрение системы дистанционного мониторинга давления и загазованности с автоматическим отключением при превышении порогов.

— Проведение дополнительных инструктажей с персоналом котельной по действиям при аварийных утечках газа.

Заключение

В ходе выполнения контрольной работы была проведена количественная оценка риска аварий на маслоэкстракционном производстве филиала «МЭЗ Юг Руси Ростов» ООО «МЭЗ Юг Руси» с использованием методов дерева отказов и дерева событий. На основе данных Плана мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий (ПМЛА) были идентифицированы основные опасные факторы: обращение легковоспламеняющегося растворителя (нефрас), горючих жидкостей (растительное масло), взрывопожароопасной пыли шрота, а также наличие газопотребляющего оборудования.

Разработаны деревья отказов для трёх ключевых аварийных сценариев:

— выброс паров растворителя в экстракционном цехе с последующим взрывом;

— самовозгорание и взрыв пыли шрота;

— разгерметизация газопроводов.

Для каждого сценария выполнены расчёты вероятностей верхних событий и развития аварийных ситуаций. Установлено, что наибольший риск (частота взрыва облака ~7·10⁻³ год⁻¹) соответствует сценарию в экстракционном цехе. Основными факторами, вносящими вклад в риск, являются высокая вероятность разгерметизации оборудования (отказы арматуры, насосов, коррозия) и наличие источников зажигания.

Предложены рекомендации по снижению риска, включающие технические меры (модернизация систем противоаварийной защиты, резервирование датчиков, установка быстродействующей запорной арматуры) и организационные мероприятия (усиление контроля за соблюдением регламентов, повышение квалификации персонала, проведение регулярных противоаварийных тренировок).

Реализация предложенных мер позволит существенно снизить вероятность аварий и минимизировать их последствия, обеспечив требуемый уровень промышленной безопасности опасного производственного объекта.

Литература:

1. Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (ред. от 04.08.2023).
2. Приказ Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144 «Об утверждении Руководства по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах».
3. Приказ Ростехнадзора от 26.12.2012 № 783 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья».
4. Приказ Ростехнадзора от 15.11.2013 № 542 «Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности сетей газораспределения и газопотребления».
5. ГОСТ Р 58771–2019 (МЭК 61025:2006) «Менеджмент риска. Технологии анализа опасностей». — М.: Стандартинформ, 2019.
6. OREDA. Offshore Reliability Data Handbook. 6th Edition / OREDA Participants. — Trondheim: OREDA, 2022.
7. План мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий на опасные производственные объекты филиала «МЭЗ Юг Руси Ростов» ООО «МЭЗ Юг Руси». — Ростов-на-Дону, 2025.
8. Справочник по надежности технических систем и элементов нефтегазового оборудования / под ред. В. Г. Щербины. — М.: ООО «НТЦ «Промышленная безопасность», 2015.
9. Абуханов, А. З. Надежность технических систем и риск-менеджмент в нефтегазовом комплексе / А. З. Абуханов. — М.: Недра, 2018.