Белов С.В. (ред.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

Контрольные вопросы к главе 10

1. Какие вещества поступают в атмосферный воздух при сварке и пайке?

2. Назовите токсичные газы, поступающие от ДВС в атмосферу.

3. Каковы принцип и механизм улавливания загрязнений в электрофильтрах?

4. Назовите основные типы газоочистного оборудования.

5. Назовите основные источники загрязнения водоемов.

6. Каковы виды и область применения механических методов очистки воды?

7. Назовите область применения нейтрализационных методов очистки воды.

8. Где применяют ионообменные методы очистки воды?

9. Назовите область применения электрических методов очистки воды.

10. Где применяют биологическую очистку воды?

11. Каковы основные принципы создания малоотходных производств?

12. Какие инженерные сооружения входят в состав полигона по обезврежи-

ванию и захоронению токсичных ПО?

13. В чем преимущества и недостатки различных способов обезвреживания ТБО?

Глава 11

ЗАЩИТА ОТ ОПАСНОСТЕЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

11.1. АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ

11.1.1. Понятия и аппарат анализа опасностей

Предмет анализа опасностей. Объектом анализа опасностей явля-

ется система «человек — машина — окружающая среда (ЧМС)», в

которой в единый комплекс, предназначенный для выполнения оп-

ределенных функций, объединены технические объекты, люди и ок-

ружающая среда, взаимодействующие друг с другом. Основными

компонентами такой системы являются человек, машина, среда, а

сложные процессы, происходящие между основными компонента-

ми, нуждаются в управлении.

Из принципа иерархичности управления следует, что система

ЧМС является многоуровневой, а при переходе от одного уровня к

другому компоненты системы ЧМС должны претерпевать измене-

ния. Иерархия делит людей как бы на «человека», который формули-

рует задачу, организует, управляет, и «человека», который совместно

с техникой образует компонент «машина», непосредственно осуще-

ствляющий замысел. Иначе говоря, человек системы ЧМС более вы-

сокого уровня (рис. 11.1) рассматривает людей и технику системы

ЧМС более низкого уровня как единый компонент — своеобразную

человеко-машину, предназначенную для выполнения определенных

функций.

331

ЧЕЛОВЕК МАШИНА СРЕДА

Рис. 11.1. Схематичное изображение системы ЧМС:

Ч — человек, М — машина, С — среда, ос — обратная связь, УД — управляющие действия

В компонент «среда» в общем случае могут входить люди, не вхо-

дящие в подсистему «человек — машина», производственная среда

(техническая, социальная и т. д.) и окружающая среда (например, ес-

тественная среда обитания).

Кроме уровней и компонентов, в системе ЧМС целесообразно вы-

делить отдельные стадии жизненного цикла. Для простоты можно огра-

ничиться следующими из них: стадия проектирования, когда определя-

ются задачи, формируются требования, рассчитываются параметры,

разрабатываются чертежи; стадия создания, когда в процессе изготовле-

ния или производства концепция и конструкция начинают воплощать-

ся в жизнь; стадия эксплуатации, когда система ЧМС осуществляет воз-

ложенные на нее рабочие функции и затем ликвидируется.

Таким образом, с точки зрения анализа и управления опасностя-

ми необходимо рассматривать и анализировать структурные элемен-

ты системы ЧМС, показанные на рис. 11.2.

Взаимодействие компонентов, входящих в систему ЧМС, может

быть штатным и нештатным. Нештатное взаимодействие может вы-

ражаться в виде ЧП — нежелательных, незапланированных, непред-

намеренных событий, нарушающих обычный ход вещей и происхо-

дящих в относительно короткий отрезок времени. Катастрофы, ава-

рии, несчастные случаи будем называть ЧП-несчастьями или, сокра-

щенно, н-ЧП. Отказы и инциденты обычно предшествуют н-ЧП, но

могут иметь и самостоятельное значение.

Анализ опасностей делает предсказуемыми перечисленные выше

ЧП и, следовательно, их можно предотвратить соответствующими

мерами. К главным моментам анализа опасностей относится поиск

ответов на следующие вопросы. Какие объекты являются опасными?

332

Рис. 11.2. Структурные элементы системы

ЧМС. Обозначения:

У— уровни; В — высший; Н — низший; С — ста-

дии жизненного цикла; К — компоненты

/Проектирование

дознание

эксплуатация

—и—

<х

>К

Какие ЧП можно предотвратить? Какие ЧП нельзя устранить полно-

стью и как часто они будут иметь место? Какие повреждения неустра-

нимые ЧП могут нанести людям, материальным объектам, окружаю-

щей среде?

Поиск причин ЧП в конечном счете приводит к анализу системы

управления опасностями. На разных стадиях жизненного цикла систе-

мы ЧМС функциональные модели системы управления опасностями

(СУО) могут состоять из разных элементов, при этом обязательным яв-

ляется наличие информационной системы, обратных связей и алго-

ритма функционирования. Наиболее сложной является функциональ-

ная модель СУО на стадии эксплуатации системы ЧМС (рис. 11.3).

На рис. 11.3 компонент «человек», выбирая цель, создает управ-

ляющие действия, которые оказывают влияние на компоненты «ма-

шина» и «среда». Результат этих действий анализируется информаци-

онной системой управления опасностями, которая производит отбор

и обработку информации, а также предлагает варианты возможных

решений при обнаружении отклонений в работе системы. В качестве

управляющего действия рассматривается также программа управле-

ния опасностями (ПУО), которая включает такие составляющие, как

политику, проводимую менеджментом в сфере безопасности; техни-

ческие требования (например, стандарты), заложенные в ПУО; орга-

низационные и информационные моменты, а также наличие ресур-

сов для выполнения задач, поставленных ПУО. Кроме этого, про-

грамма включает системы профилактики — готовности, реагирова-

ния и восстановления.

Наличие обратных связей и информационной системы позволяет

осуществлять сбор данных по отклонениям, отказам, ЧП и т. д., про-

водить анализ опасностей и их ранжирование, сравнивать результаты

функционирования системы ЧМС с программой управления опасно-

333

ЧЕЛОВЕК

ЦЕЛЬ

Управляющие

действия

Выбор решения

ПРОГРАММА

УПРАВЛЕНИЯ

ОПАСНОСТЯМИ

Политика

Требования

Оргсистема

Ресурсы

Профилактика

Реагирование

Восстановление

Информация

МАШИНА

СРЕДА

Техническая

Социальная

Производст-

венная

Результат

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА

УПРАВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЯМИ

Принятие

решения

Проблема

Критерии

Решения

Обработка

информации

Сравнение с ПУО

Анализ опасностей

Ранжирование

Сбор

информации

Отклонения

Опасности

ЧС

Законы

Стандарты

Правила

Решения

БЗ

Режим работы

Профилактика

Реагирование

БД

Вероятности

Коэффициенты

Рис. 11.3. Структурные элементы системы управления опасностями

на стадии эксплуатации

стями, принимать решения и выбирать и осуществлять управляющие

действия. В производственной системе ЧМС информационные

функции, в частности, выполняют: рапорты инспекторов, акты рас-

следования ЧП, протоколы аттестации рабочих мест, инструкции по

безопасности и т. д. За счет обратных связей обеспечивается устойчи-

вость функционирования СУО и ее развитие при наличии положи-

тельных обратных связей.

Как сказано выше, СУО в общем случае работает в разных режи-

мах и ее важным элементом является алгоритм функционирования,

который вместе с некоторыми компонентами СУО можно предста-

вить так, как показано на рис. 11.4.

Отметим, что режим работы СУО зависит от типов ЧП, происхо-

дящих в системе ЧМС. При режимных ЧП система ЧМС функциони-

рует штатно и работа СУО не выходит за рамки режима профилакти-

ки и готовности (см. рис. 11.4).

334

Рис. 11.4. Алгоритм функционирования системы управления опасностями

При проектных и запроектных ЧП система ЧМС функционирует

за пределами штатного режима; СУО работает в режиме реагирова-

ния и восстановления, при этом, если имеют место проектные ЧП, то

исполняются некоторые элементы режима реагирования и режима

восстановления (см. рис. 11.4), а при запроектных ЧП — практически

335

все элементы, заложенные в эти подсистемы, и, в частности, необхо-

димый комплекс восстановительных работ.

Анализ опасностей описывает их качественно и количественно и

заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он

базируется на знании алгебры, логики и событий, теории вероятно-

стей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и систем-

ного подхода.

Основные понятия. ЧП и высказывания обычно обозначают про-

писными буквами А, В, С, Dvl Т. Д. , полагая, например, А = 1, если ЧП

А произошло или высказывание А истинно, и А = 0, если ЧП не про-

изошло или высказанное ложно. Тождественно истинное высказыва-

ние и ЧП, которое происходит всегда (достоверное событие), обозна-

чают через I, а тождественно ложное высказывание и невозможное

ЧП — через 0. Для этих элементов всегда имеем: 1=1,0 = 0.

В табл. 11.1 представлены основные операции, которые могут

быть применены к элементам А, В — ЧП или высказываниям.

Таблица 11.1. Двухместные операции над высказываниями и ЧП

Операция

Обо-

значе-

ние

Формула

НЕ (логическое отри-

цание, инверсия)

—

А =

--А

ИЛИ (логическая

сумма, дизъюнкция)

+ В

= тах(А, В) (11.1)

И (логическое произ-

ведение, конъюнкция)

А* В =

min(A, В)

(Г \ а)

Импликация

А-+В

7+ в

(11.2)

Эквивалентность

А<г> В

= (А-> В)*(В->А) =А* <В + А*В (11.2, а)

Примечание. Для упрощения записи знак * часто опускают, например, вместо А* В* С

пишут ABC.

В дальнейшем будут рассматриваться только те события, которые

относятся к разряду случайных. Катастрофы, аварии, несчастные

случаи образуют группу ЧП, которую будем называть ЧП-несчастья-

ми или, сокращенно, н-ЧП (табл. 11.2). Отказы и инциденты обычно

предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение.

Согласно принятой терминологии, авария определена как ЧП, за-

ключающееся в повреждении собственности и (или) окружающей

среды, а произведение N*A = K, где ^обозначает катастрофу.

336

Таблица 11.2. Группы ЧП-несчастий

Обозначения

7V—несчастный случай

N — нет несчастного случая

А — авария

А — нет аварии

N* А

Несчастный случай и авария

N*A

Несчастный случай и нет ава-

рии

A*N

Авария и нет несчастного

случая

A*N

Нет аварии и нет несчастного

случая

Все н-ЧП определяются как повреждения. Вопрос состоит в том,

что считать повреждением. Например, повреждение организма мо-

жет привести к летальному исходу. Однако в других случаях повреж-

дение может быть таким, что его трудно или невозможно будет диаг-

ностировать (например, при взрыве установки в рабочего попало

мягкое резиновое уплотнение). В настоящее время отсутствует еди-

ница «количества повреждения». С точки зрения анализа опасностей,

существенным является то, что любое «нулевое повреждение» прини-

мается во внимание и исследуется.

Существуют другие классификации ЧП. Например, по видам не-

счастных случаев нормативные документы определяют ЧП следую-

щим образом. Повреждение тканей классифицируется как травма,

ожог или обморожение; повреждение организма при острых заболе-

ваниях — как отравление, тепловой удар или острое профессиональ-

ное заболевание. Повреждение организма может привести к леталь-

ному исходу. Эта классификация представлена в табл. 11.3. Логиче-

ская формула имеет вид N= Т + Z + D.

Таблица 11.3. Вариант классификации несчастных случаев

= (J + Z +

Z>)

Группа Т (поврежде-

ние тканей)

Группа Z (острые заболевания) Группа D (повреждения при

обстоятельствах)

Травма Г,

Ожог Т

Обморожение Т

Летальный исход L

Острое профзаболевание Z,

Отравление Z

Тепловой удар Z

Летальный исход L

При стихийных бедствиях

о,

При контактах с животны-

ми и насекомыми D

При повреждении молнией

Летальный исход, включая

утопление L

Анализ опасностей в первую очередь имеет дело с потенциальны-

ми повреждающими факторами и потенциальными ЧП. Потенци-

337

альный повреждающий фактор до некоторой поры может быть скры-

тым, неявным. Его нелегко распознать, выявить. Однако, анализируя

цепь потенциальных событий, можно выделить такое событие, кото-

рое позволяет его более четко разглядеть, зафиксировать, назвать или

сблизить с повреждаемым объектом. Примеры даны в табл. 11.4.

Таблица 11.4. Источники опасности и повреждающие факторы

Источник опасности Потенциальное ЧП

Повреждающий фактор

Сосуд с газом под давлением

Механический взрыв Летящие осколки

Утечка из сосуда

Токсичный газ

Электрическая установка

Замыкание на корпус

Электрический ток

Подъемный кран

Обрыв троса

Движущийся груз

Нагретый коллектор

Повреждение изоляции Теплота

Ядерная установка Вход в зону

Радиация

Взрывоопасная смесь Химический взрыв

Ударная волна

Следует отметить, что деление на источник, потенциальное ЧП и

повреждающий фактор производится в зависимости от тех задач, ко-

торые ставятся. Например, летящие осколки (см. табл. 11.4) можно

при необходимости отнести к понятию источник опасности. Тогда

потенциальным ЧП может стать попадание осколков в человека, а

повреждающим фактором — кинетическая энергия.

ЧП-несчастья создают повреждения, которые могут поддаваться

или не поддаваться количественной оценке, например смертельные

случаи, уменьшение продолжительности жизни, вред здоровью,

материальный ущерб, ущерб окружающей среде, неспокойное воз-

действие на общество, дезорганизация работы. Последствия или «ко-

личество нанесенного вреда» зависят от многих факторов, например

от числа людей, находившихся в опасной зоне, или количества и ка-

чества находившихся там материальных ценностей. С целью унифи-

кации различные последствия и вред обозначают термином ущерб.

Ущерб измеряют денежным эквивалентом или числом летальных ис-

ходов, или количеством травмированных людей и т. п. Как это ни ко-

щунственно, но между этими единицами измерения желательно най-

ти эквивалент, чтобы ущерб можно было измерять в стоимостном вы-

ражении.

338

Техника вычисления вероятностей ЧП. Через Р{Е) будем обозна-

чать вероятность ЧПЕ*. Вероятность достоверного события Р{7} = 1,

вероятность невозможного события Р{0} = 0, вероятность суммы по-

парно несовместимых ЧП 0, если равна**

[ i-\,n J /=1

ЧП Е

, ..., Е

образуют полную группу событий, если они по-

парно несовместимы и одно из них обязательно происходит:

Ej =

0 при i * j

i=\,n

(11.4)

Из соотношений (11.3) и (11.4) следует, что для полной группы со-

бытий

±Р{Е,} = 1.

(1L5)

В частности, для равновозможных ЧП (Р{Д) = /?,/= 1, 2, ..., п),

образующих полную группу событий, вероятность ЧП

р= 1 /п. (11.6)

Противоположные события ЕшЕ образуют полную группу, по-

этому

Р{Е} = 1 -Р{Ц. (11.7)

Полную группу событий можно генерировать с помощью двоич-

ных чисел. Делают это следующим образом. Для п ЧП записывают де-

* Предполагается, что читатель изучал теорию вероятностей, и данный параграф

ставит своей целью изложение основных правил применительно к анализу опасностей.

** Сумма высказываний обозначается обычно знаком V , а сумма событий — зна-

/ = 1

п * ^

ком U . Для обозначения суммы удобно внести единый знак > похожий на знак

~ i = \,n

суммы ]Г . Соответственно для произведения событий или высказываний вводим

/=1

знак IТ_, похожий на знак произведения П.

/ = 1,« ' = i

339

сятичные числа от 0 до (2

— 1) и их представления в

двоичной системе счисления так, как это сделано на

рис. 11.5. Здесь, например, номер три дает набор 011,

который соответствует ЧП X*F*Z

На практике часто пользуются формулой объек-

тивной вероятности:

Р{Е} = п

/п, (11.8)

где п и п

— соответственно общее число случаев и

число случаев, при которых наступает ЧП Е; при

этом, если п не конечно, то оно должно быть доста-

точно большим (п -> оо).

Определим вероятность ЧП-несчастий. Н-ЧП

есть сумма

S = A + N. (11.9)

Несчастный случай N и авария А могут наступать

совместно. Поэтому формула (11.3) для определения

вероятности P{S\ непригодна. Однако с помощью^ двоичных чисел

можно выделшъ полную группу событий: A N, AN, AN, AN. Тогда для

аварии А = AN_+ AN, несчастного случая N= N А Л- AN и н-ЧП

5 = N + А = A N + N А + AN можно записать:

п/п

0 0 0 0

1 1

1 0

1 1 1

Рис. 11.5. Гене-

рирование пол-

ной группы со-

бытий

Р{А} = P{AN} + P{AN}, (11.10)

P{N} =P{AN} +P{AN}, (11.11)

P{S\ = P{AN) + P{NA} + P{AN}. (11.12)

Из этих соотношений находим вероятность н-ЧП:

Р{А +7V} =Р{А} +P{N}-P{AN}. (11.13)

Если катастрофа невозможна К = AN= 0, то P{AN) = 0. Формула

(11.13) останется справедливой, если вместо ЧП AviNb нее подста-

вить любые другие события Хи Y. Заметим также, что при использо-

вании понятия объективной вероятности (11.8) выражению (11.12)

будет соответствовать соотношение

— — " " ,

п п п п

где общее число случаев п = п— +п j, +п - +п

(11.14)

340