Сетевое байесовское моделирование взрывов на потенциально опасных объектах порошковой металлургии
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность В промышленном производстве взрывы порошков представляют собой глобальную угрозу, нанося значительный ущерб работникам и окружающей среде. В дальнейшем взрывы пыли были постепенно признаны авариями, что привело к исследованиям механизмов взрывов пыли и мер безопасности для их предотвращения.
Мировое производство алюминиевых порошков, пудр и паст составляет примерно 180–190 тыс. тонн в год, из которых на страны ЕС приходится 35%, США 31-33%, страны Азии 11-12%, Россия – около 12 %, остальные страны обеспечивают около 10 % мирового производства порошков
Собирая записи о несчастных случаях и анализируя информацию, можно лучше понять и предотвратить будущие взрывы пыли.
Анализ прошлых трагических событий демонстрирует, что, несмотря на строгие требования к проектированию и строительству промышленных объектов с использованием современного высокотехнологичного оборудования, исключить возможность взрывов пылевоздушных смесей является крайне сложной задачей.
Таким образом, данная работа направлена на создание модели анализа риска взрыва алюминиевого порошка с использованием Байесовских сетей. С помощью этой модели можно выделить критические события аварии, также в режиме реального времени риски взрывов пыли и возможные последствия взрывов могут быть обновлены, если будет доступна новая информация.
Байесовскую сеть эффективно используют в медицинской диагностике, полетах в космос, финансах и экономике, обработк
ОГЛАВЛЕНИЕ
РЕФЕРАТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
1.1 Анализ нормативно правовых документов 10
1.2 Анализ монографий и учебного пособия по теме исследования 15
1.3 Анализ отечественных журналов 16
1.4 Анализ зарубежных журналов 21
1.5 Статистика аварий и причины пылевых взрывов 23
1.4 Выводы по первой главе 29
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКА АВАРИЙ 30
2.1 Объект исследования 30
2.2 Алюминиевая порошковая продукция 31
2.3 Метод галстук-бабочка 37
2.3.1 Общее дерево отказов 38
2.3.2 Общее дерево событий 46
2.3 Краткая информация по сетям Байеса 54
2.4 Существующие типы сетей Байеса 58
2.5 Использование программного комплекса «GeNIe» для построения сетей Байеса 62
2.6 Выводы по второй главе 64
3 БАЙЕСОВСКОЕ СЕТЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АВАРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «GENIE 3.0 ACADEMIC» 65
2.3 Общие сведения об объекте 65
3.2 Моделирование байесовской сети 66
3.2.1 Моделирование ветви «Внешние события» 66
3.2.2 Моделирование ветви «Механический сбой» 71
3.2.3 Моделирование ветви «Неисправность прибора» 73
3.2.4 Моделирование ветви «Человеческий фактор» 75
3.3 Моделирование вероятностного развития аварий 79
3.4 Анализ чувствительности в байесовских сетях 87
3.5 Диагностирование сети 92
3.5.1 Узел наблюдение Fault 93
3.5.2 Узел наблюдение Observation 95
3.5.3 Узел наблюдения Auxiliary 96
3.6 Анализ оценки влияния мероприятий, направленных на снижение риска 100
3.7 Выводы по третьей главе 106
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 108
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Ayyub B.M. Risk analysis in engineering and economics: Chapman & Hall; 2003.
2. Khakzad N., Khan F, Amyotte P. Safety analysis in process facilities: comparison of fault tree and Bayesian network approaches. Reliability Engineering and System Safety 2011; 96:925e32.
3. Khakzad, N., Khan, F., Amyotte, P., 2013a. Dynamic safety analysis of process systems by mapping bow-tie into Bayesian network. Process Safety and Environmental Protection 91, 46-53.
4. Castillo, E.F., J.M. Gutierrez, and A.S. Hadi (1997). Sensitivity analysis in discrete Bayesian networks, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics - Part A: Systems and Humans, vol. 27, no. 4, pp. 412–423.
5. CSB, 2006. Combustible dust hazard study. Investigation No. 2006-H-1. Washington, DC, November 2006 http://www.csb.gov/assets/1/19/Dust_Final_Report_Website_11-17- 06.pdf (last checked on 15.01.15).
6. Yan, X.Q., Yu, J.L., 2012. Dust explosion incidents in China. Process Safety Progress 31, 187-189.
7. Abbasi, T., Abbasi, A.S., 2007. Dust explosions - Cases, causes, consequences, and control. Journal of Hazardous Materials 140, 7-44.
8. ГОСТ IEC 60079-10-2-2011 Классификация зон. Взрывоопасные пылевые среды.
9. Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 12.3.047-2012 "Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. №1971-ст).
10. ГОСТ 6058-2022 Порошок алюминиевый. Технические условия.
11. ГОСТ Р 58473-2019 Национальный стандарт Российской Федерации классификация опасности химической продукции.
12. ГОСТ Р 54142 – 2010 Руководство по применению организационных мер безопасности и оценки рисков. Методология построения универсального дерева событий.
13. Куренной Д.С., Голембиовский Д.Ю. Оценка вероятности дефолта компании на основе системно-динамической модели. Проблемы анализа риска. 2018;15(2):86-92.
14. Колесников Е.Ю. Неопределенность оценок взрывоопасности на примере текстильных производств// Безопасность труда в промышленности. — 2017. — № 11. — С. 38-41. DOI: 10.24000/0409-2961-2017-11-38-41
15. Матвеев А.В., Максимов А.В., Щербаков О.В., Смирнов А.С. Метод оценки достоверности количественного анализа риска на объектах нефтегазовой отрасли. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2018;27(1):35-49.
16. Гарипов Р.Ф., Шарафутдинова Г.М., Барахнина В.Б. Анализ рисков на основе результатов оценки культуры безопасности// Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 9. — С. 82-88. DOI: 10.24000/0409-2961-2019-9-82-88
17. Кузнецов К.Б., Пазуха А.А. Оптимальный
Бесспорный лидер в производстве порошковой продукции из алюминия – США. Россия, Германия, Великобритания и Австрия также входят в число основных производителей. Япония, Франция, Индия, Бахрейн и Австралия, а также Бразилия, Китай и Италия значительно отстают от этой группы.
В России большая часть алюминиевой пудры, порошков и паст производится на предприятии “РУСАЛ”, относящаяся к числу крупнейших компаний – производителей алюминия в мире. В ее составе порошковые цехи Богословского, Волгоградского, Иркутского и Надвоицкого заводов. Установленные проектные мощности составляют до 40 % мирового выпуска алюминиевых порошков [39].
С 2004 г. в России появился новый производитель алюминиевых порошков и пудр – ООО “ВАЛКОМ-ПМ”, производящее в настоящее время 9 тыс. тонн по