Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Системы Методы Технологии. Д.В. Печенкин. Система оценки … 2018 № 1 (37) с. 72-78 73 Введение Анализ крупных аварий, произошедших на про- мышленных предприятиях в последние десятилетия, позволяет сделать вывод о том, что человечество, дви- гаясь по пути технологического прогресса, подвергает себя постоянно возрастающей опасности. По данным министерства труда и соцзащиты РФ, только в нашей стране в 2016 г. зарегистрировано 6 638 несчастных случаев с тяжелыми последствиями [1]. Созданная че- ловеком для собственной безопасности техносфера сейчас сама преобразуется в источник опасности: воз- растают масштабы технологических установок, услож- няются технологии, увеличивается взаимное влияние предприятий друг на друга, безопасная работа обору- дования все больше зависит от точности и верных дей- ствий обслуживающего, и особенно управляющего персонала. Риски и масштабы развития аварийных си- туаций многократно возросли. Очень остро стоит во- прос о необходимости принятия своевременных за- щитных мер для человека и окружающей среды от опасностей, порождаемых техносферой, в частности аварий на опасных производственных объектах (ОПО). На стадии проектирования закладываются основы та- ких мер, и их развитие имеет значение на протяжении всего жизненного цикла ОПО, так как именно на этапе проекта возможно значительно повысить безопасность ОПО без последующих существенных финансовых вложений. Очевидно, что ОПО, эксплуатирующийся в нор- мальных условиях, в соответствии с проектом, пред- ставляет опасность на порядок ниже той, которую он представлял бы, находясь в аварийном состоянии. Со- ответственно, оценка риска развития аварийной ситуа- ции является наиболее подходящей для принятия ее за меру уровня опасности, исходящей от ОПО. Современ- ное отношение к самой возможности появления аварии явно изменилось: не так давно на стадии проектирова- ния ОПО доминировало мнение об «абсолютной безо- пасности», которое заключалось в стремлении создать максимально надежную технику и убеждении в полной безопасности промышленных объектов. Но если выход из строя все-таки происходил, проявлялась неготов- ность к такому исходу. Рассмотрение сложной слабоформализуемой систе- мы управления технологическим процессом (ТП) на производстве невозможно без включения человека как лица, принимающего решения (ЛПР), в состав объекта управления. Этот аспект — необходимое расширение понятия технической надежности как идеи, развившей- ся при непосредственном взаимодействии человека- оператора и человеко-машинного интерфейса. Нельзя не учитывать риски, продуцируемые ЛПР, наряду с рисками оборудования, кроме того, не следует забы- вать о преднамеренном, злоумышленном воздействии на объект управления с целью вывода его из строя. Проблематике анализа рисков на промышленных предприятиях посвящено большое число работ, в зна- чительной мере авторами исследуются вопросы ме- неджмента риска [2–5]. При этом производственные риски [6] (эксплуатация оборудования, применяемые технологии, а также квалификация персонала) зачас- тую не раскрываются. В этой связи задача оценки рис- ков производственного предприятия в описанном выше ключе является крайне актуальной. В качестве объекта исследования в данной статье выступает крупнотоннажная установка получения эле- ментарной серы методом Клауса. Необходимость обес- печения ее бесперебойной работы в штатном режиме, кроме очевидных требований безопасности, обуслов- лена влиянием возможных вредных выбросов (в случае аварии) на экологию в регионе, а также экономической эффективностью в составе предприятия, ключевым звеном которого является данная установка. Постановка цели и задач исследования. Для слабо- формализуемого ТП характерны недостаток знаний о его протекании и невозможность измерения ряда зна- чимых параметров [7]. Именно к таким ТП относится процесс получения элементарной газовой серы мето- дом Клауса [8]. Присутствие неопределенности обу- славливает применение методов интеллектуализации и наиболее подходящей для формализации этой неопре- деленности теории нечетких множеств. Наличие опе- раций с количественными и качественными парамет- рами в рамках одной математической модели позволяет охарактеризовать разработку как гибридную (комби- нированную) [7]. Целью исследования является повышение безопас- ности и качества управления на производстве элемен- тарной серы за счет разработки информатизированного механизма управления рисками развития аварии с при- менением экспертной системы на основе аппарата не- четкой логики. Для этого необходимо решить следую- щие задачи: провести анализ и выбор инструментария для решения поставленной задачи; описать методику оценки риска возникновения аварии и на ее основе раз- работать структуру имитационной модели; произвести настройку и проверку модели на адекватность; описать основные результаты исследования. Анализ объекта управления и выбор инструмен- тария для решения задачи. Крупнотоннажные высо- копроизводительные установки получения элементар- ной серы методом Клауса (рис. 1) в отношении опас- ных параметров характеризуются прежде всего высо- кими значениями давления и расхода питательной во- ды, подаваемой в энерготехнологические котлы для охлаждения технологического газа, температура кото- рого может достигать 1 350 0 С. При этом вырабатыва- ется пар давлением 25 кгс/см 2 . ТП преобразования содержащегося в кислом газе сероводорода в элементарную серу, т. е. конверсии, основан на реакции Клауса: 2H 2 S + SО 2  3/nS + 2Н 2 О + Х ккал/моль, (1) где n — количество атомов серы в молекуле, зависящее от температуры реакции (от 2 до 8). Эта реакция осуществляется в два этапа. На первом этапе (термическом) поток кислого газа подается в печь реакции, где смешивается с воздухом и сжигается. При этом происходит окисление примерно одной трети H 2 S до SО 2 при высокой температуре (900 – 1 350 0 С): H 2 S + 3/2 О 2  H 2 О + SО 2 + 124–138 ккал/ч (2)