Снижение риска аварийности и травматизма в нефтегазовой промышленности на основе модели профессиональной пригодности операторов
-- [ Страница 4 ] --
Четвертая глава посвящена оценке надежности операторской деятельности.
Основным показателем надежности человека-оператора является вероятность безошибочного выполнения производственных функций, которая в значительной степени определяется профессиональной пригодностью оператора.
С целью расчета показателей надежности «успешно пригодных» и «условно пригодных» операторов выполнены экспериментальные исследования, на основе которых построены функционально-структурные схемы деятельности операторов в нефтегазовой промышленности (на примере операторов по добыче газа, операторов технологических установок по переработке газа, операторов-товарных).
Из известных количественных методов оценки показателей надежности наиболее полно обеспечен математическими моделями и методиками для практического применения метод функциональных сетей (ФС).
Методика оценки надежности деятельности человека-оператора на основе метода функциональных сетей состоит из трех последовательных шагов:
- изучение производственного процесса и назначение каждой производственной операции соответствующей ей модели или типовой функциональной единицы (ТФЕ);
- составление формализованной модели производственного процесса в виде ФС;
- расчет безошибочного выполнения производственных функций оператором.
Формализация производственного процесса и деятельности оператора осуществляется при помощи ТФЕ: функционеров (основных и дополнительных) и композиционеров (вспомогательных и служебных). Функционеры соответствуют реальным операциям или действиям человека, рабочим операциям технологического оборудования, средств вычислительной техники и программных средств в анализируемом процессе функционирования, а композиционеры – некоторым взаимосвязям операций и логическим функциям.
Составление формализованной модели производственного процесса в виде ФС показано на примере деятельности оператора-товарного.
Для построения функционально-структурной схемы рассмотрен технологический процесс приема сжиженных углеводородных газов (СУГ) в железнодорожных цистернах и слива в резервуары парка хранения. В период слива СУГ из железнодорожных цистерн оператор-товарный:
постоянно следит по указателю уровня и с помощью периодического открывания контрольных вентилей за уровнем СУГ в наполняемом резервуаре;
ведет обязательное наблюдение за герметичностью всех соединений технологических трубопроводов, цистерн и резервуаров;
непрерывно наблюдает за давлением газа в железнодорожной цистерне и приемном резервуаре;
своевременно производит необходимые переключения на железнодорожной эстакаде, цистернах и в резервуарном парке;
контролирует окончание слива по контрольному вентилю на крышке люка железнодорожной цистерны.
Технологический процесс был разбит на производственные операции по контролю и управлению, выполняемые оператором–товарным. Каждой операции была поставлена в соответствие ТФЕ, которые в совокупности образуют типовые функциональные структуры (ТФС), и установлена логико-функциональная связь между функционерами с помощью композиционеров. Построенная функционально-структурная схема производственной деятельности оператора - товарного состоит из 104 элементов, в том числе 53 рабочих операций
(рисунок 2). На рисунке 3 приведен фрагмент функционально-структурной схемы с описанием выполняемых операций.
В основе количественной оценки ФС лежит процесс редукции (свертывания): определенные ТФС заменяются эквивалентными им ТФЕ с характеристиками, вычисленными по определенным формулам. ФС упрощается до тех пор, пока не будет приведена к единственной ТФЕ с искомыми характеристиками.
Рисунок 2 - Функционально-структурная схема производственной деятельности оператора–товарного
Р6 - закрепление железнодорожных цистерн на рельсовом пути башмаками из неискрящего металла.
К3 - контроль надежности закрепления железнодорожных цистерн.
Р12 - установление на железнодорожных путях знаков, запрещающих проезд и подъезд к цистернам.
Рисунок 3 - Функционально-структурная схема производственной деятельности оператора-товарного (фрагмент) с описанием выполняемых операций
Полученная таким образом модель представляет собой ФС, которая служила базой для проведения расчетов вероятности безошибочного выполнения производственных функций (таблица 6).
Расчет проводился для двух групп: «успешно пригодных» и «условно пригодных» операторов-товарных, которые были определены по результатам тестирования. Исходные данные для математических расчетов определялись на основе статистических данных и экспериментальных исследований.
Таблица 6 - Расчет вероятности безошибочного выполнения производственных функций (фрагмент)
№
Схема ТФС
Эквива-лентная ТФЕ
Расчетная формула
Результат
«Условно пригодные»
«Успешно пригодные»
1
1,0000
1,0000
2
0,9886
0,9989
3
0,9990
0,9999
4
0,9986
0,9990
…
Продолжение таблицы 6
№
Схема ТФС
Эквива-лентная ТФЕ
Расчетная формула
Результат
«Условно пригодные»
«Успешно пригодные»
23
jpg">
1,0000
1,0000
24
0,9997
0,9999
25
1,0000
1,0000
Примечание - В* – вероятность безошибочного выполнения функции эквивалентной ТФЕ; В1 (В0) – вероятность безошибочного (ошибочного) выполнения операции; К11 (К10) – условная вероятность того, что проверяемая операция при фактически правильном выполнении будет признана правильной (неправильной); К00 (К01) – условная вероятность того, что проверяемая операция при фактически неправильном выполнении будет признана неправильной (правильной); R1 (R0) – вероятность отсутствия (наличия) отказов в контролируемом объекте; П11 (П10) – условная вероятность того, что при фактически работоспособном состоянии проверяемых технических средств они будут признаны работоспособными (неработоспособными); П00 (П01) – условная вероятность того, что при фактически неработоспособном состоянии технических средств они будут признаны неработоспособными (работоспособными).
Проведенный расчет позволил установить, что вероятность безошибочного выполнения производственных функций составляет 86 и 70% для «успешно пригодных» и «условно пригодных» операторов соответственно.
Близкие по значению величины получены на основании расчетов для операторов по добыче газа и операторов технологических установок по переработке газа. Вероятность безошибочного выполнения производственных функций «успешно пригодным» оператором выше, чем «условно пригодным» на 14 и 15% соответственно.
Показано, что в условиях аварийного режима работы (на примере операторов технологических установок по очистке газа) показатели надежности деятельности операторов, как «успешно пригодных», так и «условно пригодных», снижаются. При этом разница в показателях надежности возрастает с 15 до 20%, что указывает на особую значимость профессиональной пригодности операторов в нефтегазовой промышленности в экстремальных условиях.
В пятой главе выполнены расчеты риска возникновения аварий на опасных производственных объектах нефтегазовой отрасли с учетом человеческого фактора и экономической эффективности использования моделей профессиональной пригодности операторов на производстве.
Согласно Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 20.06.1997 г. № 116-ФЗ, одним из основных инструментов, позволяющих разрабатывать и внедрять научно обоснованные и эффективные мероприятия по повышению уровня промышленной безопасности, является анализ опасностей и риска.
Значительную роль в возникновении аварий и несчастных случаев играет человеческий фактор. Для количественного определения влияния ошибочных действий операторов на вероятность возникновения аварии при эксплуатации опасных производственных объектов нефтегазовой отрасли был использован метод «дерево отказов» (Fault Tree Analysis).
Структура «дерева отказов» включает одно нежелательное конечное событие (авария, инцидент), которое соединяется с набором соответствующих нижестоящих первичных событий (ошибок, отказов, неблагоприятных внешних воздействий), образующих причинные цепи (сценарии аварий).
Главное преимущество «дерева отказов» по сравнению с другими методами заключается в том, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии.
В «дереве отказов» были учтены ошибки операторов, причем впервые расчет проводился для двух статистически различимых групп - «успешно пригодные» и «условно пригодные» для данной профессии.
В настоящей работе приводятся результаты оценки рисков возникновения аварий на установке комплексной подготовки газа (УКПГ) ООО «Газпром Добыча Оренбург» и на Очаковской базе сжиженного углеводородного газа ОАО «СГ-транс».
Особенностью добываемого, транспортируемого и перерабатываемого углеводородного сырья Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (ОНГКМ) является наличие в его составе сероводорода и меркаптанов (до 6% об.), которые отличаются высокой коррозионной агрессивностью и токсичностью.
Эксплуатация УКПГ и трубопроводов на ОНГКМ связана с риском возникновения аварий, сопровождающихся выбросом сероводородсодержащего углеводородного сырья в окружающую среду. Такие аварии характеризуются большой площадью рассеивания токсичных веществ, возможностью последующего воспламенения и взрыва образовавшейся парогазовоздушной смеси, формированием поля поражающих факторов на прилегающей территории.
На основе анализа фактической аварийности ОНГКМ были выявлены основные группы причин возникновения аварий:
внешние причины: ошибки проекта; воздействия природного и техногенного характера; ошибки персонала; прекращение подачи энергоресурсов (электроэнергии, пара, воды, воздуха КиП); механические повреждения, возникшие вследствие некачественных строительно-монтажных, ремонтных и пусконаладочных работ и т. д.
внутренние причины: отказ оборудования (его элементов) вследствие физического износа, коррозии, механических повреждений, температурных деформаций, усталости материалов; неконтролируемые отклонения технологического процесса; дефект конструкции (раковины, дефекты в сварных соединениях).
В диссертационной работе рассматривались аварии, связанные с полным разрушением технологического оборудования, работу которого контролирует оператор по добыче газа: блок входных ниток, сепаратор и газопровод, как наиболее опасные по величине зон поражения и уровню воздействия поражающих факторов.
Уровень автоматизации технологических процессов на УКПГ предусматривает возможность перехода на ручное управление. В случае возникновения аварийной ситуации действия оператора в значительной степени определяют предотвращение или эскалацию аварии. Поэтому при анализе риска эксплуатации УКПГ необходимо учитывать ошибки операторов (человеческий фактор).
В качестве примера рассмотрено разрушение блока входных ниток на УКПГ (в работе также приведены результаты расчета разрушения сепаратора и газопровода).
На рисунке 4 приведено «дерево отказов» для случая разрушения блока входных ниток. Соответствующие пояснения приведены в таблицах 7, 8.
Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.
Авторефераты диссертаций >> 
