Разработка метода оценки индивидуального пожарного риска резервуарных парков с использованием теории нечетких множеств

На правах рукописи

Оськин Александр Александрович

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ индивидуального пожарного риска резервуарных парков

с использованием теории нечетких множеств

Специальность 05.26.03 – «Пожарная и промышленная безопасность»

(нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарский государственный университет путей сообщения» и ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Хафизов Фаниль Шамилевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Козлитин Анатолий Мефодьевич

кандидат технических наук

Сулейманов Фаиль Назмиевич

Ведущая организация: Самарский научно исследовательский и проектный институт нефтедобычи ООО «СамараНИПИнефть»

Защита состоится «25» февраля 2011 года в 16-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан «25» января 2011 года.

Ученый секретарь совета Лягов А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В современных условиях динамического развития нефтегазовой отрасли России одной из первоочередных задач является обеспечение безопасности населения и территорий от чрезвычайных ситуаций (ЧС), причем среди техногенных ЧС пожары и взрывы занимают особое место с точки зрения социальных, экономических и экологических последствий.

В связи с принятием Федерального закона «О техническом регулировании» актуальность использования понятия риска для нормирования безопасности возросла. С введением в действие указанного Закона обязательные к выполнению требования безопасности могут содержаться только в технических регламентах, в то же время положения СНиП, НПБ, ПБ и других нормативных документов становятся рекомендуемыми.

При разработке технических регламентов для предприятий нефтегазовой отрасли, которые являются пожаро-взрывоопасными объектами, предполагается применение «гибкого» подхода, основанного на критериях риска, как это принято в ряде промышленно развитых стран. При этом особое значение приобретает правильное определение величин допустимого риска.

В соответствии с Концепцией административной реформы, проводимой в России с 2006 года, на территории страны проводится поэтапное внедрение системы независимой оценки рисков в области обеспечения пожарной безопасности, в том числе на объектах нефтегазовой отрасли. Вступивший в силу с 1 мая 2009 года Федеральный закон от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» регламентирует процедуру независимой оценки рисков и устанавливает критерии приемлемого риска.

В связи с этим становится актуальным совершенствование научно-методического аппарата (НМА) оценки риска и повышения его достоверности. Научные исследования должны обеспечить решение задач адаптации методик расчета риска к реальным условиям возникновения и развития аварий на объектах нефтегазового комплекса. Методики должны учитывать многофакторность процессов и явлений, влияющих на возможное возникновение пожаро-взрывоопасных ситуаций. Решению этой задачи посвящено данное диссертационное исследование.

Цель работы – разработка метода оценки индивидуального пожарного риска резервуарных парков, объектов нефтегазовой отрасли, в условиях многофакторности и неопределенности развития аварийных ситуаций.

В диссертации решались следующие задачи:

1. Анализ существующих методических подходов и особенностей применения математического аппарата теории нечетких множеств для задач оценки индивидуального пожарного риска объектов нефтегазовой отрасли;
2. Разработка комплексной логической модели функционирования установки подготовки нефти, имеющей в своем составе вертикальные резервуары для хранения нефти;
3. Разработка методики экспертной оценки частоты разгерметизации вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, учитывающей индивидуальные особенности факторов аварийности;
4. Разработка метода оценки индивидуального пожарного риска резервуарных парков с использованием теории нечетких множеств, обеспечивающего необходимую степень достоверности получаемых результатов.

Научная новизна

1. Разработаны и обоснованы новые математические модели оценки индивидуального пожарного риска вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, имеющие характер систем нечеткого логического вывода, основанных на выполнении операций min-пересечения и max-объединения нечетких множеств.
2. Обоснованны критерии допустимых значений индивидуального пожарного риска резервуарных парков, зависящие от условий соответствия между диапазонами значений нечетких множеств, характеризующих учитываемые факторы пожарного риска.

Положения, выносимые на защиту

• комплексная логическая модель функционирования установки подготовки нефти;
• метод оценки индивидуального пожарного риска резервуарных парков, объектов нефтегазовой отрасли, с использованием теории нечетких множеств;
• методика экспертной оценки частоты разгерметизации вертикальных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов;
• модели систем нечеткого логического вывода для оценки индивидуального пожарного риска вертикальных резервуаров хранения нефти.

Практическая значимость исследования

Разработанные метод оценки индивидуального пожарного риска и методика экспертной оценки частоты разгерметизации резервуаров позволили повысить достоверность получаемых расчетных величин индивидуального пожарного риска. Они учитывают индивидуальные особенности объекта, неопределенность факторов пожарного риска и позволяют в процессе расчета увеличивать количество учитываемых факторов.

Результаты расчетов используются в качестве количественного показателя пожарной опасности объектов необходимого для принятия решений, направленных на снижение уровня пожарного риска объектов нефтегазовой отрасли.

Результаты исследований используются в практической работе ГУ МЧС

России по Удмуртской республике, Самарской и Воронежской областях при оценке фактической степени пожарной опасности промышленных предприятий, расположенных на подведомственных территориях. Разработанный метод успешно применяется при проведении аудита пожарной безопасности объектов нефтегазовой отрасли организациями ООО «Волга Строй-проект» и Самарским региональным отделением Общероссийской общественной организации «Российское научное общество анализа риска».

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на VI Всероссийской конференции «Оценка и управление природными рисками» Института геоэкологии РАН, МЧС России и Российского научного общества анализа риска (Москва, 2006); 3-й Международной научно-практической конференции Самарской государственной академии путей сообщения (Самара, 2006); Семинаре «О внедрении системы независимой оценки рисков в Российской Федерации», Главного Управления МЧС России по Свердловской области при участии Приволжско-Уральского филиала Госэкспертизы проектов МЧС России и Уральского института ГПС МЧС России, (Екатеринбург, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах из перечня ВАК, 10 статей в сборниках международных и всероссийских научно-практических конференций.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 98 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 156 страниц машинописного текста с 33 иллюстрациями, 28 таблицами и 5 приложениями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены цель и задачи диссертационной работы, показана её актуальность и практическая значимость, определена новизна и обоснована достоверность полученных результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В главе 1 выполнен анализ существующих методов и методик оценки риска, освещены вопросы нормирования риска в нашей стране и в мире. Проведена классификация видов риска.

Вопросами определения расчетных величин рисков связанных с эксплуатацией пожаро-взрывоопасных объектов, в том числе объектов нефтегазового комплекса занимались: Акимов В.А., Богачев В.А., Владимирский В.К., Козлитин А.М., Мурзин Н.В., Быков А.А., Петрин С.В., Загороднев В.А., Коваленко О.В., Аршинский Л.В., Фалеев М.И., Воробьев Ю.Л., Фролов К.В., Бестчастнов М.В., Софонов В.С., Одишария Г.Э., Швыряев А.А. и др.

Рассмотрена сущность методов оценки риска, наиболее распространенные области применения, а также недостатки и особенности алгоритмов оценки. На сегодняшний день наиболее приемлемым вариантом для практики, в том числе для нефтегазовой отрасли, является комбинация вероятностного и экспертного методов. Проблема достоверности получаемых результатов в условиях многофакторности и отсутствия достаточного количества статистических данных, а также пути ее решения, являются одной из главных задач оценки риска.

Анализ существующего методического аппарата оценки риска (таблица 1), показал, что наиболее распространенными методиками являются теоретико-вероятностные с использованием теории графов, имитационного моделирования и статистических данных.

Таблица 1 – Методический аппарат оценки и прогноза риска

Методики	Решаемая задача
	Идентификация	Оценка	Прогноз
Статисти- ческие	Проверка статисти- ческих гипотез, корреляционный, дисперсионный и факторный анализ	Статистическое оценивание	Временные ряды; нейропрогнозиро- вание
Теоретико- вероятност- ные	Феноменологиче- ский и детермини- стский методы, те- ория вероятностей, теория графов	Теория вероятно- стей; теория гра- фов; имитационное моделирование	Случайные процес- сы; нелинейная ди- намика; химия, фи- зика и механика катастроф
Эвристиче- ские	Экспертное оценивание	Экспертное оцени- вание; нечеткие модели	Экспертное оцени- вание; теория пере- мен