Анализ управления рисками методом барьерных диаграмм

Частоты и вероятности  комбинируются путем умножения, а барьерные баллы - путем сложения.

Умножая частоту инициирующих событий на вероятности отказа барьеров, получим новую величину частоты - частоты достижения аварийной последовательности своего конца.

Количество баллов в  аварийной цепочке является, тем  самым, грубой оценкой частоты того, что аварийная цепочка будет  пройдена до последней стадии (аварии). Количество баллов может быть преобразовано  обратно в годовую частоту, используя формулу:

h = 10 ^-p/2

Поэтому, если аварийная  ситуация имеет 12 баллов, то ожидаемая  частота аварий будет равной (10^-(12/2) или 10^-6) в год или 1 раз каждый миллион лет.

Формулу можно преобразовать  для того, чтобы получить требуемое  число баллов для достижения заданной частоты аварий:

 

p = -2 lgh

 

Барьер, когда это требуется, оценивается количеством баллов, в зависимости от вероятности отказа его функционирования. Некоторые типичные примеры представлены в таблице:

Меры безопасности барьера с  максимальным количеством баллов.

Описание	Применение / комментарии	Количество баллов
Пожарная стена	Предохраняет распространение  огня в другие места, по крайней мере, в течение 60 минут	10
Обваловка (сборные пруды)	Сборные пруды, способные  задержать наиболее крупные объемы возможных утечек (сбросов).	8
Резервуар для воды	Достаточный объем воды для  тушения огня в случае наиболее крупных  утечек (выброса).	6
Дисковое отключение при неполадке	Выпускает излишнее давление в атмосферу	6
Аварийный выпускной клапан	Выпускает излишнее давление в атмосферу	6
Аварийная сигнализация с автоприводом	Автозапуск инициирует эффективные  меры безопасности	6
Аварийный прерыватель	Прерывает автоматически, является составной частью защиты установки при отказе.	4
Аварийная сигнализация с ручным управлением	Тревожная сигнализация подает сигнал оператору, постоянно находящемуся в операционном зале, и оператор предпринимает соответствующие защитные меры.	4
Регулярный осмотр	Осмотр на 100% выполняется  квалифицированным сотрудником при тщательном контроле качества. Интервалы между осмотрами зависят от вида оборудования.	4
Нереверсивный вентиль	Обеспечивает движение потока в трубе в одном направлении.	2

 

Баллы выражаются в целых  числах, поэтому степень точности в оценке частоты или вероятности  определяться с коэффициентом 3 (больше/меньше в три раза). Оценка частот или  вероятностей, таким образом, основана не более, чем на порядках величин.

Барьерные баллы обычно показываются на диаграмме ниже барьера  и немного правее. Баллы, характеризующие  частоту инициирующего события, располагаются в правой части  от инициирующего события. Рисунок 7 является воспроизведением диаграммы рисунка 4 с нанесенными на него баллами.

        Рисунок 7 – Барьерная диаграмма с указанием баллов

2.4.1 Упрощенные барьерные диаграммы.

Если  все логические условия на диаграмме - “ИЛИ”,  то правила просты. Каждую ветвь диаграммы можно рассматривать отдельно.

Если на диаграмме присутствует логическое условие “И”, то баллы  входных ветвей в логическую «калитку»  “И” складываются.

В том случае, когда одновременное  присутствие двух причин необходимо для дальнейшего развития аварийной ситуации, то одна из присутствующих причин должна быть функцией той доли времени, когда эта причина присутствует. Этот случай проиллюстрирован на рисунке 8.

 

Рисунок 8 – Суммирование при логическом условии “И”

 

2.4.2 Детальные барьерные диаграммы.

 При построении детальных  барьерных диаграмм применяются  специальные правила для определения эффективности или надежности барьеров.

Если барьер ограничивает последствия аварии, но не предотвращает  все нежелаемые последствия, то барьерная  диаграмма будет выглядеть, как  это изображено на ниже приводимом рисунке 9.

          Рисунок 9. Суммирование баллов для различных возможных последствий

 

Сумма баллов в верхней  ветви дает представление о частоте  последствия 1. Эта величина рассчитана путем сложения частоты инициирующих событий (2 балла) с вероятностью отказа барьера 1, когда это необходимо (4 балла), что в сумме дает 6 баллов.

Сумма баллов в нижней ветви  дает представление о частоте  последствия 2. Эта величина рассчитана путем сложения частоты инициирующих событий (2 балла) с вероятностью отказа барьера 2 (2 балла), что в сумме дает 4 балла. Барьер 1 не представляет никакой ценности  в предотвращении последствия 2, даже если функционирует нормально, последствие 2 все равно может проявиться.

Проставленные баллы барьерам на барьерной диаграмме могут  быть использованы для определения, насколько велика степень риска  для аварийных последовательностей.

Для этого необходимы:

-  Оценка последствий каждой  последовательности;

-  Критерий приемлемости, который  определяет частоту, при которой  данное последствие приемлемо.

 

 

2.4.3 Оценка последствий.

Возможно, необходимо выполнить  целый ряд расчетов последствий, чтобы оценить последствия аварийной  последовательности в результате трещины в испарителе. Расчеты могут, например, давать оценку расстояния, на котором концентрация аммиака в облаке становится ниже установленного лимита. В других случаях последствия могут быть установлены из опыта, без проведения расчетов.

Анализ безопасности крупной  системы включает в себя большое  число барьерных диаграмм с разнообразными последствиями. Некоторые последствия могут быть очень серьезными, с возможностью фатальных исходов, другие - незначительными, вызывающими только небольшие неполадки при эксплуатации. Очевидно, что гораздо более серьезные меры безопасности должны быть предприняты в первом случае, чем в последнем.

Поэтому, обычно классификация  последствий производится в соответствии с их тяжестью. Система классификации, используемая для оценки последствий, приписывает так называемое “К” значение каждому последствию, которые приведены в таблице 3:

Таблица 3.  “K” значения и их определение

“K” - значение	Определение	Описание
0	Отсутствие последствий	Инциденты, которые являются рядовыми для технологического процесса предприятия или для выполняемой  на нем работы и не вызывает сбоев  или опасностей.
1	Незначительные последствия	Инциденты, приводящие к  небольшим неполадкам, но не опасным и не вызывающим серьезных неприятностей функционированию предприятия или работам проводимым на нем.
2	Заметные последствия	Могут вызвать заметные неполадки  для процесса функционирования предприятия  или работе производимой там. Нет травм среди персонала или воздействия на окружающую среду. Возможно небольшое повреждение оборудования вблизи места аварии.
3	Существенные последствия	Возможны небольшие травмы у персонала и/или значительное загрязнение, или повреждение оборудования вблизи источника аварии.
4	Серьезные последствия на предприятии	Серьезный инцидент, но не выходящий  за пределы промплощадки. Возможность  разрушения предприятия и оборудования, серьезные травмы и возможные  смертные случаи среди персонала.
5	Крупная авария с последствиями на предприятии и вне его	Серьезные травмы и возможные  фатальные исходы среди большого количества персонала предприятия  и/или крупные разрушения предприятия и оборудования. Воздействие на окружающую среду вне зоны предприятия, серьезные ранения и возможны фатальные исходы среди населения, загрязнение окружающей среды или повреждения имущества.

Ожидаемая частота инициирующих событий для  аварийной цепочки выражаются числом случаев в год. Критерий приемлемости также должен выражаться в тех  же единицах.

Ниже приводится пример разумной приемлемости:

Крупные аварии с потенциально возможными летальными исходами или  серьезными и длительными нарушениями  здоровья у населения вне территории расположения технической системы  (К=5) не должны быть чаще, чем раз в 10000 лет или (10^-4 в год).

Возможно, при анализе  по методике HAZOP будет выявлено 100 причин и, следовательно, 100 последовательностей, каждая из которых может привести к серьезным последствиям. Каждая из последовательностей заканчивающаяся последствиями с “К=5”должна иметь частоту от общей приемлемой частоты для событий класса “К=5”. В этом случае каждая последовательность, заканчивающаяся последствиями «К=5» будет приемлемой, только если ее частота будет меньше чем или 10^-6 в год. А это эквивалентно 12 барьерным баллам.

Если при анализе по методике HAZOP будет выявлено 10 причин, ведущих к крупным авариям (а не 100), то каждая последовательность будет приемлемой, если ее частота меньше чем или 10^-5 в год. А это эквивалентно 10 оценочным баллам.

Для менее серьезных  аварий (К=4 или меньше) приемлема  частота события более чем 10^-4 в год. Фактический устанавливаемый критерий зависит от последствий каждой аварийной последовательности. Как правило, общая приемлемая частота аварий класса «К» может увеличиваться в 100 раз на каждое понижение класса последствий. Это будет эквивалентно снижению на не более, чем 4 барьерных балла.

 

2.4.4 Барьерные диаграммы с баллами и критериями приемлемости.

Рисунок 10 демонстрирует барьерные диаграммы с баллами и критериями приемлемости.

Видно, что критерий приемлемости не был выполнен для верхней аварийной последовательности, вызванной “причиной 1”. В двух других ответвлениях на графической схеме критерий соблюден.

 

           Рисунок 10 – Барьерная диаграмма с баллами и критериями приемлемости