Образовательный портал. Образование / Государство и право / Управление безопасностью магистральных газопроводов морозов, константин анатольевич. Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

Управление безопасностью магистральных газопроводов морозов, константин анатольевич. Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

25.07.2019

10.1. Диспетчерская служба

10.1.1. Оперативно-диспетчерское управление Единой системой газоснабжение Российской Федерации (ЕСГ РФ) осуществляется Центральным производственно диспетчерским управлением ОАО "Газпром" (ЦПДУ) через производственно диспетчерские службы газотранспортных предприятий (ПДС ГП).

10.1.2. ЦПДУ ОАО "Газпром" должно выполнять следующие функции:

обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей газом в объемах, предусмотренных договорами, контрактами, соглашениями и др., при условии выполнения потребителями требований Правил поставки газа потребителям Российской Федерации, утвержденных Постановлением Правительства РФ № 1445 от 30.12.94г., договорных, контрактных и других обязательств в установленные этими документами сроки;

контролировать объемы и качество газа, поступающего от промысла, газоперерабатывающих заводов, транзитом и по импорту, подаваемого потребителям РФ и на экспорт, а также принимать меры по их соответствию требованиям Правил, РД-50-213-80, ГОСТ 5542-87, контрактам, техническим соглашениям и другим документам при приеме его по импорту и подаче на экспорт;

осуществлять перспективное планирование потоков газа, разработку оптимальных схем транзитной транспортировки газа, максимальных объемов закачки и отбора газа из ПХГ с целью безусловного выполнения установленных объемов добычи, переработки и транспорта газа при минимальных затратах ТЭР;

анализировать причины отклонения фактических режимов от заданных, разрабатывать предложения по оптимизации межсистемных перетоков с учетом режима работы газопроводов в целом;

контролировать плановые поставки газа на ПЗРГ, ГРС и передачи другим газотранспортным предприятиям (трансгазам) и потребителям;

ежесуточно контролировать балансы поступления газа от поставщиков и распределения его потребителям с учетом расхода газа на собственные нужды предприятий;

рассчитывать запасы газа в газопроводах по фактическим параметрам транспортируемого газа, контролировать качество газа;

выявлять и анализировать "узкие места" в системах газоснабжения как в зимний, так и в летний периоды, участвовать в разработке предложений по их устранению, в обосновании необходимости реконструкции и сроков ее проведения;

принимать оперативные решения по изменению потоков газа, объемам отбора или закачки газа в подземные хранилища;

оперативно управлять режимом работы магистральных газопроводов и их участков;

своевременно передавать в фирму "Информгаз", осуществляющую ведение Технологической базы данных ЕСГ, оперативную информацию о режимных параметрах;

выполнять анализ гидравлической эффективности и отдавать распоряжения по пропуску очистных устройств или заливке метанола;

разрабатывать совмещенные графики планово-профилактических ремонтных работ на объектах ЕСГ по заявкам предприятий;

рассматривать заявки предприятий и принимать решения о выводе оборудования и сооружений из работы для ревизии, ремонта реконструкции и испытаний в случаях, когда это приводит к изменению потоков газа и поставок его потребителям или к сокращению добычи, закачки газа в ПХГ;

принимать участие в разработке и осуществлении проектов и мероприятий по развитию ЕСГ, в том числе направленных на повышение надежности ее работы;

осуществлять оперативный контроль за ходом реконструкции и капитального ремонта линейной части газопроводов и компрессорного оборудования;

способствовать внедрению и освоению в отрасли диспетчерского комплекса реального времени и компьютерной автоматизации КС магистральных газопроводов, предназначенных для повышения экономичности и надежности управления процессом транспорта газа.

10.1.3. ПДСГП должна:

обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей газом в объемах, предусмотренных договорами, контрактами, соглашениями и др. при условии выполнения потребителями требований Правил поставки газа потребителям Российской Федерации, утвержденных Постановлением Правительства РФ № 1445 от 30.12.94 г., и договорных, контрактных и других обязательств в установленные этими документами сроки;

контролировать объемы и качество газа, поступающего от промысла, газоперерабатывающих заводов РФ, транзитом и по импорту подаваемого потребителям РФ и на экспорт, а также принимать меры по их соответствию требованиям Правил, РД-50-213-80. ГОСТ 5542-87, контрактам, техническим соглашениям и другим документам при приеме, его по импорту и подаче на экспорт;

оперативно управлять режимом работы магистральных газопроводов и их участков в границах Предприятия;

своевременно передавать в ЦПДУ ОАО "Газпром" информацию обо всех изменениях конфигурации газопроводов (ввод новых мощностей, реконструкция, вывод в ремонт участков и компрессорных агрегатов и т.д.) и ограничительных параметрах для своевременной корректировки технологической базы данных ЕСГ;

осуществлять перспективное планирование региональных потоков газа, исходя из перспективной Схемы потоков газа по ЕСГ, разработку оптимальных схем транзитной транспортировки газа, максимальных объемов закачки и отбора газа из ПХГ с целью безусловного выполнения установленных объемов добычи, переработки и транспорта газа при минимальных затратах ТЭР;

контролировать соблюдение правильности заключения технических соглашений по исполнению договоров на поставку газа с учетом изменяющихся условий (давление на промыслах, на границе между смежными предприятиями, на газопроводе, изменения по сырьевой базе и т.п.);

разрабатывать комплексы планово-профилактических работ на объектах Предприятия и согласовывать их с ЦПДУ ОАО "Газпром";

рассматривать заявки, планы-графики работ и осуществлять выдачу разрешений с уведомлением ЦПДУ ОАО "Газпром", если это приводит к нарушению режима транспорта газа, на вывод оборудования и сооружений из работы для ревизии, ремонта, реконструкции и испытаний;

осуществлять руководство оперативным персоналом (диспетчером или сменным инженером) подразделения - ЛПУ МГ;

отдавать распоряжения на переключение запорной арматуры линейной части магистральных газопроводов при возникновении аварий;

осуществлять оперативное управление процессом ликвидации аварий;

контролировать проведение капитального ремонта и реконструкции линейной части и компрессорного оборудования газопроводов;

контролировать гидравлическую эффективность газопроводов и отводов;

отслеживать данные по неравномерности газопотребления по сезонам, кварталам, месяцам;

постоянно уточнять конфигурации газопроводов;

способствовать внедрению и освоению автоматизированных систем управления газотранспортного Предприятия (АСУ ТП), являющихся составной частью многоуровневого диспетчерского комплекса реального времени.

К основным функциям АСУ ТП относятся следующие:

диспетчерский контроль, анализ, управление и регулирование фактических режимов транспорта, хранения и распределения газа;

предупреждение и локализация аварийных и нештатных ситуаций;

моделирование и оптимизация технологических режимов транспорта газа;

минимизация энергозатрат на транспорт и хранение газа;

планирование планово-предупредительных ремонтов, профилактических и ремонтных работ;

планирование различных организационно-технических мероприятий в целях повышения эффективности работы системы газоснабжения в целом и отдельных ее объектов;

комплексный учет газа, ведение договорной деятельности.

10.1.4. Непосредственное управление и контроль за режимом работы оборудования КС, ПХГ, ГРС и линейной части в границах ЛПУ МГ должен выполнять, как правило, диспетчер (сменный инженер) ЛПУ МГ. Управление должно осуществляться с единого диспетчерского пункта, оснащенного необходимыми средствами связи, телесигнализации, телеуправления, электронно-вычислительной и информационной техники и оперативной технической документации.

10.1.5. В оперативном подчинении диспетчера (сменного инженера) ЛПУ МГ должен находиться персонал, осуществляющий непосредственное управление режимом работы оборудования, в том числе включение и отключение оборудования, участков газопроводов, шлейфов, скважин ПХГ и переключение запорной арматуры.

10.1.6. Диспетчер (сменный инженер) ЛПУ МГ обязан:

предотвращать работу оборудования и линейной части газопроводов с параметрами, превышающими допустимые;

анализировать состояние оборудования КС и линейной части;

принимать необходимые меры по соблюдению установленного режима работы (пропуск очистных устройств, заливка метанола и т.д.);

немедленно сообщать диспетчеру ПДС ГП об изменениях режима работы газопроводов, КС и ГРС.

регулярно в установленное время обеспечивать передачу информации о технологическом режиме в ПДС имеющимися средствами.

10.1.7. Сменный персонал ГП и его подразделений (ЛПУ МГ) должен работать по графикам, утвержденным руководством ГП и ЛПУ МГ.

10.1.8. Ведение диспетчерского режима во всех газотранспортных предприятиях осуществляется по московскому поясному времени в 24-часовом исчислении. Снятие картограмм на всех КРП, ГРС, ГКС должно производиться в 10.00 по московскому поясному времени.

10.1.9. Прием-передача смены сменным персоналом должны оформляться в диспетчерском журнале.

10.1.10. Прием-передача смены во время переключений, пуска и остановки оборудования, аварийных ситуаций, как правило, запрещается. Прибывшая смена должна придать участие в ликвидации аварии по усмотрению руководства ЛПУ МГ или ГП.

Функции и обязанности по контролю и оперативному управлению режимами работы магистральных газопроводов для ПДС ГП устанавливаются ЦПДУ ОАО "Газпром" и дополняются руководителями ГП; для диспетчера (сменного инженера) ЛПУ МГ - ПДС ГП и дополнительно руководителями ЛПУ МГ.

10.1.11. Производственно-диспетчерские службы газотранспортных предприятий должны регулярно получать от органов гидрометеорологической службы следующие данные:

метеорологические сведения (температура и влажность воздуха, количество осадков, сила и направление ветра, образование гололеда, штормовые и грозовые предупреждения),

гидрологические и метеорологические прогнозы, необходимые для эксплуатации КС и прилегающих участков газопроводов.

На территории КС обеспечиваются периодические (четыре раза в сутки) измерения и регистрация температуры наружного воздуха и барометрического давления.

10.2. Режим работы магистральных газопроводов

10.2.1. Режим работы магистрального газопровода определяется условиями транспортировки и распределения газа, работой промыслов, ГПЗ, ПХГ, техническим состоянием действующих и вновь сооружаемых газотранспортных систем, а также с учетом дополнительных распоряжений ЦПДУ ОАО "Газпром".

10.2.2. Режимная служба ПДС ГП ежегодно разрабатывает перспективную детализированную потоковую схему по системе газопроводов в границах своего Предприятия (плановые потоки по каждому газопроводу), исходя из Схемы потоков газа по ЕСГ, которая выполняется по заданию Управления перспективного развития ОАО "Газпром" и передается каждому газотранспортному Предприятию.

10.2.3. Режимная служба ПДС ГП на предстоящий годовой период разрабатывает плановые режимы по каждому газопроводу в границах ГП с разбивкой по месяцам и кварталам.

Плановые режимы формируются на основе гидравлических и оптимизационных расчетов с целью обеспечения заданных потоков при минимальных топливно-энергетических или стоимостных затратах на транспорт газа.

При разработке режимов необходимо учитывать реальные технические и технологические ограничения на рабочие параметры оборудования КС и линейной части, развитие и реконструкцию газопроводов в планируемый период.

10.2.4. Режимная служба ПДС ГП должна постоянно контролировать режим транспорта газа, выявлять причины отклонения фактического режима от планового и принимать меры (если это возможно) для восстановления расчетного режима.

10.2.5. Линейная часть газопровода должна эксплуатироваться при нормативных коэффициентах гидравлической эффективности или, в крайнем случае, несколько уменьшенных с учетом фактического технического состояния и условий эксплуатации, но при согласовании с ПДС ГП и ЦПДУ ОАО "Газпром".

10.2.6. Разрешенное рабочее давление должно устанавливаться ежегодно по всем газопроводам газотранспортным Предприятием. Разрешенное рабочее давление может быть равным или ниже проектного с учетом следующих факторов:

коррозионного состояния газопроводов;

технического состояния переходов через автомобильные и железные дороги, водные преграды; состояния пересечения с газо-, нефте-, продуктопроводами;

анализа аварий за предшествующий период;

рабочих параметров предшествующего периода эксплуатации;

продолжения эксплуатации участка (суммарный срок службы);

выполнения работ в охранных зонах и зонах минимально допустимых расстояний до зданий, сооружений и объектов в период значительного скопления людей (при капитальном ремонте соседних ниток, сельскохозяйственных работах и т.д.).

Установление разрешенных давлений ниже проектного уровня осуществляется на основании акта, утвержденного руководителем Предприятия (не ниже главного инженера), с указанием причин, при необходимости, виновных лиц, мер дисциплинарного или административного воздействия к ним, мероприятий по снятию ограничения давления с фиксированием сроков и ответственных лиц.

Обо всех изменениях разрешенного рабочего давления газа ПДС ГП должна оперативно уведомлять ЦПДУ ОАО "Газпром".

Частичное и полное снятие ограничений разрешенных рабочих давлений должно осуществляться после выполнения мероприятий, обеспечивающих надежную эксплуатацию участков газопроводов.

10.3. Организация работ по ликвидации аварий

10.3.1. При аварии на компрессорной станции диспетчер (сменный инженер) должен обеспечить локализацию места аварии, поставить в известность руководство ЛПУ МГ и диспетчера ЦПДС ГП, а также принять меры по обеспечению нормальной работы исправного оборудования.

10.3.2. При возникновении аварии на линейной части газопровода диспетчер подразделения обязан доложить об этом руководству ЛПУ МГ, диспетчеру ЦПДС и привести действие план оповещения, сбора и выезда аварийной бригады.

10.3.3. Определение аварийного участка газопровода и его локализация (отключение от действующих газопроводов, сброс газа) производятся, как правило, диспетчерской службой с применением средств телемеханики, а при их отсутствии - направлением бригад к отключающей запорной арматуре предполагаемого аварийного участка.

10.3.4. Руководство работами по ликвидации аварии должен возглавить на месте - начальник или заместитель начальника ЛПУ МГ; в диспетчерской ГП - начальник ПДС или его заместители.

До прибытия руководителей ГП, ЛПУ МГ на объект его обязанности по локализации и ликвидации аварии исполняет старший по должности специалист ЛПУ МГ, службы, цеха - по принадлежности аварийного объекта.

Если для ликвидации аварии необходимо выполнить большой объем работ с привлечением персонала, ресурсов и технических средств нескольких ЛПУ МГ или намечаемые работы технически сложны, то организацию работ на месте должен возглавить ответственный представитель ГП, назначенный приказом руководителя ГП.

10.3.5. При возникновении аварии на ГРС диспетчер ЛПУ МГ немедленно предупреждает потребителей газа о необходимости перехода на резервное топливо, докладывает руководству ЛПУ МГ и диспетчеру ГП, вызывает аварийную бригаду и осуществляет необходимые мероприятия по максимально возможной, в аварийной ситуации подаче газа потребителям.

10.3.6. О всех авариях на КС, ГРС и магистральных газопроводах диспетчеры ГП извещают ЦПДУ ОАО "Газпром", местные органы Газнадзора ОАО "Газпром" и Госгортехнадзора России, а также Министерство по чрезвычайным ситуациям (МЧС).

10.3.7. Причины аварий, разрушений и повреждений расследуют в соответствии с Положением о расследовании отказов газовых объектов, подконтрольных органам Газнадзора ОАО "Газпром" и Госгортехнадзора России.

10.3.8. Задачами персонала газотранспортных предприятий и его подразделений ЛПУ МГ при возникновении аварийных ситуаций являются:

локализация аварий отключением аварийного участка газопровода, КС, ГРС, ПХГ и стравливание газа;

оповещение, сбор и выезд аварийной бригады;

принятие необходимых мер по безопасности населения, близлежащих транспортных коммуникаций и мест их пересечений с газопроводами, а также гражданских и промышленных объектов;

предупреждение потребителей о прекращении поставок газа или о сокращении их объемов;

принятие необходимых мер по максимальному использованию оставшихся в работе газотранспортного оборудования, линейной части и ПХГ;

ограничение или прекращение поставок газа неквалифицированным потребителям или потребителям, имеющим резервное топливо;

уведомление местных органов власти об аварии;

организация работы по привлечению и использованию технических, материальных и людских ресурсов близлежащих местных организаций;

выдача аварийных заявок на использование авиационной техники близлежащих авиапредприятий;

организация сопровождения сотрудниками ГАИ аварийной техники, направляемой ликвидации аварии;

ликвидация аварий в возможно короткие сроки.

10.3.9. Работники эксплуатационных организаций при возникновении аварий или обнаружении их признаков обязаны принимать все меры к ликвидации аварии с целью Предотвращения разрушений оборудования, сооружений и исключения опасности, угрожающей обслуживающему персоналу и населению.

10.3.10. При возникновении пожара или внезапном выбросе газа в машинном зале, галерее нагнетателей, укрытиях ГПА, на технологических коммуникациях, площадках пылеуловителей, СОГ, АВО газа, узлах подключения КС оперативный персонал должен аварийно остановить компрессорную станцию.

В аналогичных случаях порядок остановки ГРС и ПХГ определяется инструкциями газотранспортных предприятий.

10.3.11. На случай возникновения аварийных ситуаций и отказов на линейной части, КС, ГРС, СПХГ эксплуатационные службы ЛПУ МГ должны иметь разработанный и утвержденный план оповещения, сбора и выезда на трассу газопровода аварийных бригад и техники.

10.3.12. Прибывший первым к месту аварии на линейной части газопровода персонал обязан:

предотвратить появление в зоне аварии посторонних лиц и техники; при возникновении аварии вблизи железных и автомобильных дорог принять меры, исключающие движение транспорта;

уточнить место и размеры аварии;

выйти на связь с диспетчером или руководителем ЛПУ МГ, сообщить о месте и ориентировочных размерах аварии, возможности подъездов и проездов и другие сведения;

при возникновении аварии вблизи ЛЭП, нефтепродуктопроводов, железных и автомобильных дорог сообщить их владельцам об аварии.

10.3.13. Запрещается приближение к зоне аварии людей и техники до организации связи и получения сообщений о полной локализации аварии, об организации непрерывного дежурства на отключающейся от действующего газопровода запорной арматуре, о выполнении дополнительных мер по предотвращению случайной или самопроизвольной перестановки запорной арматуры на границах отключенного участка.

10.3.14. На участке газопровода между КС, не оборудованного линейной телемеханикой, для определения места аварии и ее локализации одновременно с двух КС навстречу друг другу должны выезжать аварийные бригады. Маршрут движения бригад координируется диспетчерской службой до прибытия руководителя ЛПУ МГ.

План оповещения, сбора и выезда на трассу в этих случаях приводится в действие в соответствующих подразделениях.

10.3.15. Независимо от функционирования системы телемеханики при ликвидации аварии персонал обязан прибыть на отключаемые участки газопровода и проконтролировать закрытие запорной арматуры, организовать связь, постоянное дежурство на кранах и крановых узлах, принять меры, исключающие самопроизвольную или ошибочную перестановку кранов. Средства телеуправления на кранах аварийного участка необходимо отключить после прибытия постов.

10.4. Подготовка магистрального газопровода к эксплуатации в осенне-зимних условиях и к весеннему паводку

10.4.1. Для обеспечения эффективной и надежной эксплуатации газопроводов в осенне-зимний период службами ЛПУ МГ должен быть выполнен соответствующий комплекс мероприятий, оформляемый паспортом готовности.

Паспорта готовности выдаются ЛПУ МГ газотранспортными предприятиями в сроки, устанавливаемые ОАО "Газпром", и на основании актов проверок.

10.4.2. Состав комиссии по проверке готовности определяется руководством ГП из работников предприятий с участием представителей местных органов Газнадзора ОАО "Газпром", которые могут быть председателями комиссий, и, при необходимости, с привлечением работников проектных, ремонтных и наладочных организаций ОАО "Газпром".

10.4.3. Паспорт подписывают председатель, члены комиссии на основании акта проверки и утверждает директор ГП. Лица, подписывающие паспорт готовности, несут ответственность за полное и качественное выполнение всех условий его выдачи.

10.4.4. Паспорт готовности к работе в осенне-зимних условиях должен выдаваться только после выполнения всех установленных ГП требований к техническому состоянию оборудования и коммуникаций территорий, зданий, сооружений и объектов магистрального газопровода.

Особое внимание должно быть уделено работоспособности систем пожаротушения, водо- и теплоснабжения, электроснабжения, аварийного освещения, наличию запасов ГСМ, в том числе зимних сортов, отсутствию утечек газа, воды, масла и других рабочих жидкостей.

10.4.5. В случае неполного выполнения ЛПУ МГ требований о выдаче паспортов, по не зависящим от них причинам вопрос о возможности выдачи паспорта решается Предприятием совместно с Газнадзором ОАО "Газпром". О выдаче паспорта готовности Предприятие должно уведомить ОАО "Газпром" в установленном порядке.

10.4.6. Подготовка объектов и сооружений магистральных газопроводов к весенним паводкам должна проводиться по разработанному подразделением ЛПУ МГ плану, в котором должны быть предусмотрены:

подготовка аварийной техники, проверка запорной арматуры и автоматов аварийного закрытия кранов;

создание временных опорных пунктов в труднодоступных местах трассы газопровода, оснащенных необходимой техникой и материалами;

создание необходимых запасов горюче-смазочных материалов и метанола;

проверка и, при необходимости, устройство водоотводов и водопропусков;

очистка водопропускных, водоотводящих и других сооружений от наносов, снега и льда;

ремонт ледорезов в местах возможных заторов льда;

ремонт мостов через реки и ручьи;

ремонт лежневых дорог;

подготовка средств передвижения по воде;

размещение дежурных постов на особо ответственных участках для своевременного обнаружения угрозы повреждения газопровода и его сооружений, организация связи и другие мероприятия, направленные на обеспечение бесперебойной работы газопровода во время паводка.

10.5. Оперативная документация

10.5.1. Центральная производственно-диспетчерская служба газотранспортного Предприятия должна иметь следующую документацию:

должностные инструкции;

принципиальную (технологическую) схему линейной части газопроводов;

принципиальную схему, технологические обвязки КС, ПХГ, ГРС;

принципиальные схемы системы электроснабжения;

оперативный суточный журнал работы газопроводов;

журналы работы ПХГ, оперативного суточного учета газа, контроля качества газа в установленных пунктах газопроводов, входящих и исходящих телефонограмм, факсов, приема-передачи смены;

утвержденный перечень разрешенных давлений по всем газопроводам;

дополнительную оперативную и техническую документацию, установленную по решению руководства Предприятия.

10.5.2. Диспетчерская служба (сменный инженер) ЛПУ МГ должна иметь следующую техническую документацию:

должностные и производственные инструкции;

технологическую схему участка газопровода в границах ЛПУ МГ;

утвержденный перечень разрешенных давлений по газопроводам управления;

утвержденную схему оповещения об авариях или аварийных ситуациях;

номера телефонов местной связи всех ГРС, домов операторов и газовых служб потребителей;

технологические схемы КС, ПХГ, ГРС;

схемы водо- и электроснабжения КС, ПХГ;

оперативный суточный журнал учета работы и дефектов оборудования КС, ПХГ, ГРС и распоряжений руководства ЛПУ МГ и ЦПДС ГП;

журналы распоряжений, дефектов оборудования;

план сбора и выезда аварийной бригады;

дополнительную оперативную и техническую документацию по решению руководства.

Введение

Глава 1. Современное состояние проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов

1.1 Обзор информационных источников по проблеме обеспечения безопасной эксплуатации объектов транспорта газа

1.2 Анализ аварийных ситуаций на магистральных газопроводах России за период с 1990 по 1998 годы

1.3 Анализ существующих методик управления безопасностью магистральных газопроводов

1.4 Постановка задачи автоматизированного управления безопасностью магистральных газопроводов

1.5 Выводы

Глава 2. Методика построения интеллектуальной автоматизированной

системы ситуационного управления (ИАССУ) безопасностью магистральных газопроводов

2.1 Системный подход к решению проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов

2.2 Кибернетическая модель управления безопасностью магистральных газопроводов

2.3 Архитектура и режимы функционирования ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов

2.4 Выводы

Глава 3. Основные элементы ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов

3.1 Классификация отказов линейной части магистральных газопроводов (ЛЧМГ)

3.2 Ранжирование текущих ситуаций на магистральных газопроводах по степени опасности их последствий

3.3 Статистический анализ отказов ЛЧМГ с учетом причин их возникновения

3.4 Методы обеспечения конструктивной надежности магистральных газопроводов

3.5 Расчетные модели безопасной эксплуатации

ЛЧМГ и ее элементов

3.6 Оценка индивидуального остаточного ресурса магистральных газопроводов

3.7 Методы количественной оценки последствий и риска возникновения аварий на ЛЧМГ

3.8 Продукционно- фреймовые модели представления знаний для формирования оптимальных управленческих решений с целью обеспечения безопасности ЛЧМГ

3.9 Выводы

Глава 4. Программно - техническое обеспечение ИАССУ безопасностью

магистральных газопроводов

4.1 Комплекс программных средств ИАССУ

безопасностью магистральных газопроводов

4.2 Интерфейс системы управления безопасностью магистральных газопроводов

4.3 Выводы

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление безопасностью магистральных газопроводов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.

Магистральные газопроводы относятся к категории сложных и энергонапряженных объектов, отказы на которых сопряжены со значительным материальным и экологическим ущербом. Аварийные ситуации на газопроводах, транспортирующих пожаро - взрывоопасные вещества, приводят к загрязнению окружающей среды, создают повышенный риск с точки зрения безопасности персонала и населения.

Аварии на магистральных газопроводах, проявляющиеся в потере герметичности стенки трубы, трубных деталей или в общей потере прочности в результате разрушения, могут привести к человеческим жертвам и значительному экологическому ущербу, с возможными непоправимыми последствиями для окружающей природной среды. Статистика свидетельствует, что за пе^йрд # 1987 г. Щ ]$95г. на магистральных газопроводах России зарегистрированы 383 аварии, которые привели к гибели людей, тяжелым экологич^Щим последствиям и материальному ущербу. В последнее десятилетие на газопроводах происходит от одной до пяти аварий в год. По данным Госкомстата в 1997 г. на объектах магистрального транспорта газа произошло 53 аварии. По сравнению с1996 г. их количество увеличилось на 40% . Остановка на сутки газопровода диаметром 1420 мм. с давлением 7,5 Мпа приводит к недопоставкам

народному хозяйству до 100 млн. м. . Удельный ущерб (млн. руб./1 км) от кратковременного прекращения подачи газа предприятиям различных отраслей промышленности составляет:

Тяжелое машиностроение............................................................. 66

Электротехническая и электромашиностроение....................... 67

Прочее машиностроение.............................................................. 11

Химическая.................................................................................... 14

Радиотехническая.......................................................................... 33

Прочие отрасли.............................................................................. 12

Однако анализ отказов и аварий показал, что расследуется и анализируется всего не более 20%-30% от общего количества аварийных ситуаций. Кроме этого нередко допускаются неточности в классификации аварийных ситуаций, таких как «утечки» или неполадки. В большинстве случаев подобное толкование объясняют несущественным материальным ущербом, т. е. отсутствием жертв и серьезных последствий. Это приводит к тому, что причины возникновения данных событий не устанавливаются и меры по их предупреждению не принимаются. Однако, как установлено отечественной и зарубежной практикой, примерно одно из десяти несущественных событий приводит к тяжелым последствиям. Поэтому незначительное, казалось бы, нарушение в процессе эксплуатации не только не позволяет объективно оценивать состояний технической безопасности, но и своевременно принимать меры по предупреждению повторения аварий.

В этой связи особую остроту приобретает проблема управления безопасностью при эксплуатации магистральных газопроводов

До настоящего времени эта проблема решалась лишь с точки зрения сравнения данных, полученных в результате технического контроля с нормативными данными. Но в такой методологической постановке безопасность газопроводов являлась категорией слабоуправляемой и в большей степени формальной, так как всего лишь давала представление о том, насколько конструктивные и технологические решения соответствуют требуемым показателям безопасности.

Проведенный автором анализ существующих методов управления безопасностью магистральных газопроводов, показал, что задачи повышения уровня эксплуатационной безопасности магистральных газопроводов наиболее эффективно решаются с использованием интеллектуальных автоматизированных систем ситуационного управления (ИАССУ),

построенных по многоуровневому функциональному принципу и увязанных в единый иерархический комплекс управления. Завершающим этапом такого подхода к решению проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов является разработка комплекса мероприятий, снижающих вероятность возникновения аварии.

Целью исследования является разработка ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, обеспечивающей безаварийный режим эксплуатации объектов транспорта газа, выбор оптимальной стратегии управления в условиях возникновения нештатных ситуаций и повышения оперативности реагирования ЛПР - диспетчера на ту или иную аварийную ситуацию.

Методы исследования

В настоящей работе использован системный подход к решению проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов. Для определения вероятности возникновения аварии на магистральном газопроводе использован метод построения и анализа дерева неполадок, а для разработки моделей элементов системы безопасности магистральных газопроводов - теория надежности, теория графов, теория вероятностей, математическая статистика и современная теория управления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана семантическая модель обеспечения безаварийной работы магистральных газопроводов, позволяющая по показателям безотказной работы конструктивных элементов определить показатель безотказной работы линейной части магистрального газопровода (ЛЧМГ).

2. Разработан граф аварийной разгерметизации магистрального газопровода, на основе которого исследователь получает четкое представление о взаимосвязях внутри системы, о том, по каким причинам возникают различные нежелательные события, которые могут повлиять на потерю герметичности магистральных газопроводов.

3. Разработаны модели, позволяющие прогнозировать индивидуальный остаточный ресурс ЛЧМГ, эксплуатируемых Тульским управлением магистральных газопроводов.

4. Разработаны продукционно- фреймовые модели, позволяющие осуществить вывод оптимальных управленческих решений с целью обеспечения безопасности ЛЧМГ.

5. Разработана интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления (ИАССУ) безопасностью магистральных газопроводов, использование которой позволит существенно уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечиваются корректностью постановки теоретических задач, принятыми допущениями и использованием современного математического аппарата для их решения, проверкой результатов работы интеллектуальной автоматизированной системы управления безопасностью магистральных газопроводов на практике.

Практическая полезность работы.

Разработанная интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов позволяет ЛПР -диспетчеру повысить качество и оперативность принятия управленческих решений по предотвращению аварийных ситуаций ЛЧМГ. Использование ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов дает возможность эксплуатационным службам более рационально планировать режимы эксплуатации и профилактические мероприятия на объекте, что подтверждается опытом использования ИАССУ на объектах Тульского управления магистральных газопроводов.

Реализация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены в Тульском управлении магистральных газопроводов.

Апробация результатов исследований. Важнейшие положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры автоматизированных информационных и управляющих систем ТулГУ (г. Тула, 1996 -1997 гг.), ежегодных научно-практических конференциях профессорско -преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 1997 -1998 гг.), на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы»(г. Уфа, 1995 г.), на Всероссийской молодежной научной конференции «XXII Гагаринские чтения» (г. Москва, 1996 г.), на Международном научном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука - третье тысячелетие» (г. Москва, 1996 г.), на X Международной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Тула, 1996 г.), на Международном научном форуме «Экобалтика - XXI век» (г. Санкт- Петербург, 1996 г.), на Всероссийской научной конференции «XXIII Гагаринские чтения» (г. Москва, 1997 г.), на Международном научном семинаре «Новые информационные технологии» (Крым, г. Судак, 1997 г.), на XI Международной научной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (Тульская обл., г. Новомосковск, 1997 г.), на Всероссийской научной конференции «XIV Гагаринские чтения» (г. Москва, 1998 г.), на научных чтениях Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности «Белые ночи» (г. Санкт- Петербург, 1998 г.) и на XII Международной научной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Владимир, 1998 г.).

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Морозов, Константин Анатольевич

4.3 Выводы

1.Для реализации алгоритма функционирования ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов на ЭВМ выбран алгоритмический язык Турбо-Паскаль 7.0. Выбор обусловлен следующими соображениями:

Турбо-Паскаль способствует внедрению современной технологии программирования, основанной на принципах структурного программирования и пошаговом методе проектирования программ.

Турбо-Паскаль очень удобен для использования в различных приложениях, в том числе для решения задач вычислительного и логического характера, символьной обработки и системного программирования.

Турбо-Паскаль - это строго типизированный язык. Развитая система позволяет легко разрабатывать адекватные представления для структур данных любой решаемой задачи. В то же время существующие в Турбо-Паскале средства преобразования типов дают возможность гибко манипулировать различными данными.

Работа программных модулей, составляющих ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, надежно обеспечивает вывод управленческих решений по предотвращению тех или иных нештатных ситуаций на ЛЧМГ.

2. Разработанное программное обеспечение ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов позволит существенно повысить оперативность принятия решений по предотвращению аварийных ситуаций на объектах транспорта газа. Все программы, входящие в состав ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, отлажены. Корректность их работы проверена на соответствующих контрольных примерах для участка магистрального газопровода, эксплуатируемого ТУМГ.

3. Разработанный пользовательский интерфейс ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов позволяет удобно вводить необходимую информацию и наглядно отображать результаты исследования. Тем самым достигается необходимая оперативность при принятии решений по предотвращению аварийных ситуаций на магистральных газопроводах. Исходя из анализа программных средств, используемых в интеллектуальной автоматизированной системе ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов, нужен следующий комплекс технических средств: персональный компьютер с процессором не слабее 80486 БХ5, с тактовой частотой не менее 133 мГц, ОЗУ не менее 8МЬ, ВЗУ на жестком магнитном диске не менее 400 Mb, монитором SVGA(0.28),имеющим видеокарту 512 Kb,C15424,ISA и струйный принтер EPSON Stylus 820 (A4).

Выбор настоящего КТС обусловлен требованиями, предъявляемыми к качеству функционирования ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов - такими, как обеспечение оперативности принимаемых решений в условиях возникновения нештатных ситуаций; необходимость наличия обширной нормативно-технической информации о состоянии конструктивных элементов магистрального газопровода.

Таким образом, по своим техническим характеристикам и экономическим соображениям вышеобозначенный комплекс технических средств полностью удовлетворяет успешному решению задач, поставленных перед ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. За последние 5 лет резко возросло количество аварий на магистральных газопроводах, повлекших за собой человеческие жертвы и значительный материальный ущерб. Но тем не менее было установлено, что расследуется и анализируется всего не более 20%-30% от общего количества аварийных ситуаций. В этой связи проблема управления безопасностью магистральных газопроводов приобретает особую остроту и актуальность.

2. Использование традиционных методов управления в задачах обеспечения безопасности магистральных газопроводов не эффективно в связи с неформализуемостью описания, функциональной ситуационностью, рациональностью законов управления и неполнотой исходной информации. Анализ свойств и особенностей функционирования магистральных газопроводов, которые необходимо учитывать при управлении безопасностью ЛЧМГ, показывает, что данные объекты относятся к категории организационно - ситуационных. Поэтому для решения задачи управления безопасностью магистральных газопроводов в настоящей работе был использован метод ситуационного управления.

3. Изучение причин крупных аварий и технологических катастроф на объектах нефтегазового комплекса свидетельствует, что их развитие и последствия во многом зависят от степени проработки организационных и управленческих вопросов, подготовки и координации действий в аварийной ситуации и реальной оценки риска возникновения аварий. Для решения этой задачи автором разработана кибернетическая модель управления безопасностью магистральных газопроводов, наглядно показывающая пути достижения цели и решения задач повышения экономической эффективности управления объектом в условиях аварийной ситуации.

4. Для повышения уровня эксплуатационной безопасности магистральных газопроводов разработана интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления (ИАССУ), построенная по многоуровневому функциональному принципу. Основными элементами ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов являются: а) классификация и анализ причин возникновения отказов ЛЧМГ; б) идентификация и определение степени опасности возможных нештатных ситуаций при эксплуатации магистральных газопроводов; в) оценка индивидуального остаточного ресурса газопровода; г) расчет показателей надежности и экологической безопасности магистрального газопровода; д) определение вероятности аварийной разгерметизации газопровода вследствие совокупного влияния дефектов его конструктивных элементов, ошибок при проведении контрольных мероприятий, внешних воздействий и различных нагружений; е) оценка риска эксплуатации ЛЧМГ; ж) выбор эффективной стратегии управления, направленной на повышение уровня эксплуатационной безопасности ЛЧМГ.

ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов осуществляет вывод управляющих решений в интеллектуальном диалоге с ЛИР как на основе декларативных знаний о сущности процессов управления, так и с использованием данных и процедурных знаний. Поиск решений в ИАССУ обеспечивается блоком анализа ситуаций (БАС) и блоком вывода управляющих решений (БВУ), которые составляют двухэтапную процедуру смыслового вывода.

На первом этапе на основе данных из БД осуществляется семантический и смысловой анализ нестандартных ситуаций на магистральных газопроводах. В результате смыслового анализа ситуаций, ЛПР может получить весь список возможных неисправностей ЛЧМГ и причин их возникновения. На втором этапе процедуры вывода, по смысловому описанию ситуаций на магистральных газопроводах, в интерактивном режиме выбираются критерии управления безопасностью ЛЧМГ, в соответствии с которыми формируются конкретные управляющие решения.

5. Рассмотрение линейной части магистральных газопроводов как сложной динамической системы, состоящей из функционирующих конструктивных элементов, позволило классифицировать их в соответствии с выполняемыми функциями, определить главные диагностические показатели, характеризующие выполняемые функции и представить результирующую надежность ЛЧМГ как функцию надежности составляющих ее конструктивных элементов.

6.В результате решения задачи ранжирования текущих ситуаций на магистральных газопроводах было установлено, что наиболее опасной, с точки зрения тяжести последствий, является текущая ситуация магистрального газопровода « обнаружен дефект сварного соединения: горячая или холодная трещина». Полученная информация имеет достаточно важное значение, так как существенно повышает быстродействие ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов. Когда на ЛЧМГ во время эксплуатации складывается сразу несколько нештатных ситуаций, ИАССУ вначале обрабатывает ту из них, которая имеет наибольшую степень опасности.

7.Представление ЛЧМГ, как системы последовательно и параллельно соединенных между собой элементов, дает основание представить вероятностную модель безопасной работы ЛЧМГ. Полученная в модели комбинация блоков с последовательным и параллельным соединением элементов может быть описана математически, путем поэтапного объединения в группы эквивалентных элементов. Разработанная таким образом модель позволит осуществить прогноз безаварийной работы ЛЧМГ, что даст возможность эффективнее планировать режимы эксплуатации и профилактические мероприятия.

8. Установлено, что для оценки индивидуального остаточного ресурса магистральных газопроводов наиболее эффективной является гипотеза лио и и неиного суммирования повреждении, согласно которой при эксплуатации газопровода в сложном циклическом режиме нагружения происходит накопление повреждений в дефектных местах. Как только на каком- то дефекте функция накопления повреждений будет равна единице, происходит разрыв трубы. В результате расчетов были определены графические зависимости долговечности эксплуатации ЛЧМГ от глубины различных дефектов конструктивных элементов. Эти данные позволят ЛПР - диспетчеру более рационально планировать режимы эксплуатации и профилактические мероприятия.

9. Разработанное дерево неполадок позволило оценить вероятность возникновения аварии, в зависимости от совокупного влияния дефектов конструктивных элементов, механических повреждений, ошибок при проведении

С/ »/ т-» технической диагностики и различного рода нагружении. В результате расчета установлено, что вероятность аварийной разгерметизации равна -2.81 *10"5. По результатам численного анализа дерева неполадок были выработаны различные рекомендации вариантов решений по управлению процессом эксплуатации магистральных газопроводов, приняты корректирующие изменения и сделана проверка правильности этих изменений путем перестроения дерева неполадок и повторного его оценивания. Эту процедуру необходимо повторять до тех пор, пока вероятность аварии на ЛЧМГ не достигнет приемлемого уровня риска.

10. Для вывода управляющих решений в ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов были разработаны следующие продукционно -фреймовые модели: « линейная часть магистрального газопровода», «текущие ситуации на ЛЧМГ», «правила вывода управляющих решений в нештатных ситуациях на ЛЧМГ». В процессе генерации семантических решений по управлению безопасностью магистральных газопроводов образуется взаимосвязанная совокупность родственных фреймов (ФР), называемая сетью ФР. Каждый ФР и сеть ФР комплексно отображают как декларативные, так и процедурные знания о предметной области: «управление безопасностью магистральных газопроводов».

11. Все программы, входящие в состав ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, отлажены. Корректность их работы проверена на соответствующих контрольных примерах для участка магистрального газопровода, эксплуатируемого Тульским управлением магистральных газопроводов.

Реализация изложенного подхода позволит обеспечить существенное снижение риска возникновения аварийных ситуаций на ЛЧМГ и тем самым значительно повысить безопасность при эксплуатации магистральных газопроводов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Морозов, Константин Анатольевич, 1999 год

Библиографический список

1. Колосов A.B. Риск и экологическая безопасность // Строительство трубопроводов. - 1992. - №6. - С. 7-9.

2. Зиневич A.M. Определение безотказности конструкционных подсистем и системы в целом (трубопровода) // Строительство трубопроводов. - 1992. -№3.-С. 16-17.

3. Иванцов О.М., Пригула В.В., Харионовский В.В. Диагностика трубопроводов в «золотом сечении» // Строительство трубопроводов. -1993. -№8. -С.8-13.

4. Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г., Карасевич A.M. Методы расчета надежности магистральных газопроводов. - Новосибирск: Наука, 1982. - 128 с.

5. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. - М.: Недра, 1990.- 264 с.

6. Зиневич A.M. Развитие научных основ надежности трубопроводов // Строительство трубопроводов. - 1992. - №2. - С. 15-18.

7. Патон Б.Е, Иванцов О.М. Новое в строительстве и повышении надежности магистральных трубопроводов // Строительство трубопроводов. - 1993. - №7.-С. 4-8.

8. Молдаванов О.И. Качество сооружения магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1979,- 180 с.

9. Гумеров А.Г., Суслов A.C., Ирмяков Р.З. Вопросы нормирования надежности объектов магистральных трубопроводов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1985.- 120 с.

10. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1985. - 270 с.

11. Фатуев В.А., Бушинский В. И. , Морозов К.А. Управление безопасностью магистральных газопроводов. - Тула: НПФ Лидар, 1997. - 96 с.

12. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов.

13. Положение о расследовании отказов газовых объектов.

14. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. - М.: Недра, 1989.

15. Правила безопасности при эксплуатации магистральных газопроводов. М.: Недра, 1985.

16. ГОСТ Р. 22.0.002-94 Безопасность в ЧС. Термины и определения основных понятий. М.: Госстандарт России, 1994.

17. Нормы аварийного запаса труб, стальной трубопроводной арматуры, соединительных деталей и монтажных заготовок для магистральных газопроводов.

18. Нормативный табель оснащения линейно- эксплуатационных служб (ЛЭС) магистральных газопроводов материально - техническими ресурсами.

19. Нормы неснижаемого запаса труб, оборудования, материалов и запасных частей на газопроводе.

20. Инструкция по контролю толщин стенок подземных газопроводов.

21. Инструкция по составлению планов ликвидации аварий.

22. ВСН 2-127 -81.

23. ВСН 150- 82.

24. ППБВ-85. Правила пожарной безопасности в газовой промышленности.

25. ВСН 2-140 -82.

26. ВСН 184-85.

27. ВСН 31-82.

28. ВСН 2-149-82.

29. Единая система управления охраной труда в газовой промышленности.

30. ВСН 014-89.

31. ВСН 2- 124- 80.

32. ВСН 150- 82.

33. СНиП III- 23-76. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

34. СНиП III- 29 - 76. Газоснабжение. Внутренние устройства. Наружные сети и сооружения.

35. Правила устройства и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

36. ГОСТ 12.3.022- 80 . ССБТ. Дефектоскопия радиоизотопная. Требования безопасности.

37. ГОСТ 12.2.012-75. ССБТ. Приспособления по обеспечиванию безопасности работ. Общие требования.

38. ОСТ 51.81-82. ССБТ. Охрана труда в газовой промышленности. Основные термины и определения.

39. НРБ -76. Нормы радиационной безопасности.

40. ОСТ 51.40-74. Газы горючие природные, подаваемые в магистральные газопроводы. Технические требования.

41. Правила техники безопасности при строительстве магистральных стальных трубопроводов.

42. Инструкция по эксплуатации запорной арматуры.

43. Правила проведения капитального ремонта линейной части магистрального газопровода.

44. Типовая инструкция по организации безопасного проведения огневых работ на магистральных трубопроводах.

45. Положение о расследовании и учете несчастных случаев на производстве.

46. СНиП Ш-8-76. Земляные сооружения. Правила производства и приемки работ.

47. Положение о планово- предупредительном ремонте линейной части и технологического оборудования магистральных трубопроводов.

48. Инструкция по отбраковке труб при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов.

49. РД 39 -22 -105 -78.

50. Санитарные правила по радиоизотопной дефектоскопии.

51. СН 369-74 Указания по расчету рассеивания в атмосфере выбросов предприятий.

52. Санитарные правила при проведении рентгеновской дефектоскопии.

53. Правила охраны магистральных трубопроводов.

54. Правила устройства электроустановок.

55. Правила безопасности в нефтегазодобывающей промышленности.

56. Единые правила безопасности при взрывных работах.

57. СП 105 -34 -96 Свод правил по производству сварочных работ и контролю качества сварных соединений.

58. Инструкция по технологии сварки магистральных трубопроводов.

59. СНиП Ш-42-80 Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ.

60. СНиП 2.05.06-85 Магистральные трубопроводы.

61. Прогнозирование аварийных ситуаций как один из инструментов их предотвращения и снижения тяжести // Химическая промышленность. -1990. -№12- С.43-46.

62. Бабин Л.А., Быков Л.И., Волохов В.Я. Типовые расчеты по сооружению трубопроводов. - М.: НедраД979.-118 с.

63. Морозов К. А. Научно- методические аспекты анализа экологической безопасности магистральных газопроводов: Всероссийская научно - техническая конференция: Тезисы докл. т. 5 - М.,1997. С.34.

64. Морозов К.А. Моделирование развития аварийных ситуаций на магистральных трубопроводах: Тезисы докл. Международная конференция.- Тула, 1996.-С.217.

65. Фатуев В.А., Бушинский В.И. Эколого - экономическое моделирование: Учеб. пособ. Для вузов / ТулГУ.- Тула, 1997. -127с.

66. Фатуев В.А., Бущинский В.И., Морозов К.А. Кибернетическая схема управления безопасностью магистральных газопроводов / / Известия ТулГУ.

Вычислительная техника. Автоматика. Управление. Выпуск 4 - Тула, 1997.-С. 45-50.

67. Фатуев В.А., Бущинский В.И., Морозов К.А. Анализ опасности и риска аварий на магистральных газопроводах / / Известия ТулГУ. Вычислительная техника. Автоматика. Управление. Выпуск 4 - Тула, 1997,- С. 24-33.

68. Фатуев В.А., Бушинский В.И., и др. Применение статистических методов при моделировании аварийных ситуаций процессов жидкофазного окисления: Международная конф.: Сборник трудов, т.1 . -М., 1992,-С.183-186.

69. Фатуев В.А., Бушинский В.И., Арсеньев Ю.Н. Обеспечение промышленной безопасности и управление техногенным риском // Извести ТулГУ. Экология и БЖД № 10 - Тула, 1994. - С.272-283.

70. Фатуев В.А., Бущинский В.И., Морозов К.А. Применение метода анализа иерархий при оценке аварийных ситуаций на магистральных газопроводах / / Известия ТулГУ. Вычислительная техника. Автоматика. Управление. Выпуск 4 - Тула, 1997.- С. 33-45.

71. Фатуев В.А., Бушинский В.И., Арсеньев Ю.Н. Принципы техногенной безопасности производств и построения систем управления риском: Учеб. по-соб. для вузов / ТулГУ.- Тула, 1994. -112с.

72. Мешалкин В.П. Экспертные системы в химической технологии. М.: Химия, 1995.- 368 с.

73. Мазур И.И. Инженерно- экологические решения. М.: Недра, 1990.- 158 с.

74. Морозов К.А. Автоматизированная система управления безопасностью магистральных трубопроводов: Всероссийская молодежи, науч.- техн. конф.: Тезисы докл. - Уфа, 1995.- С.223.

75. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. - М.: Наука, 1986.-288 с.

76. Бушинский В.И., Арсеньев Ю.Н., Моторин В.В. Экспертные системы управления риском потенциально опасных производств: Известия ТулГУ. Экология и БЖД № 11 .- Тула, 1994. С. 283-293.

77. Морозов К.А. Автоматизированная система оценки риска возникновения аварийных ситуаций на магистральных газопроводах: Международная школа семинар: Тез. докл. - Судак, 1997. С.34.

75.Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах. Ленинград: Химия, 1983.- 350 с.

76.Клыков Ю. И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974,- 134 с.

77.Редкозубов С.А. Статистические методы прогнозирования в АСУ. М.: Энергоиздат, 1981. - 152 с.

78.МинскийМ. Фреймы для представления знаний. М.: Мир, 1979,- 151 с.

79.Фатуев В. А., Бушинский В.И., Морозов К.А. Обеспечение экологической безопасности магистральных газопроводов / МАНЭБ: Научные чтения: Тез. докл. - Санкт-Петербург, 1998. С. 195.

80.Фатуев В. А., Бушинский В.И., Морозов К.А. Автоматизированная система оценки индивидуального остаточного ресурса магистральных газопроводов: Междунар. научная конф.: тез. докл.- Владимир, 1998. С. 139.

81.Руководство по классификации и приоритизации риска крупных аварий в технологических процессах и связанных с ними промышленных производствах. - Международное Агентство по Атомной Энергии (1АЕА). 1993.-60 с.

82. Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. Организация систем. М. : Радио и связь, 1991.- 216 с.

83. Мамиконов А.Г. Принятие решений и информация. М.: Наука, 1983.-184 с.

84.Сборник методик по прогнозированию возможных аварий, катастроф и стихийных бедствий в РС ЧС (книга 1, 2). М.: ВНИИ ГО ЧС, 1994.

85. Ланчаков Г.А, Степаненко А. И., Пашков Ю.И. Влияние времени эксплуатации на ресурс прочности трубопровода // Газовая промышленность, № 3 , 1994, С. 11-12.

86. Махутов H.A., Пашков Ю.И. Применение механики разрушения для оценки трещиностойкости трубопроводов // Проблемы машиностроения и автоматизации, №1, 1991. С. 43-52.

87. Ланчаков Г.А., Степаненко А. И., Пашков Ю.И. Диагностика напряженного состояния газопроводов при эксплуатации // Газовая промышленность №4, 1993. С. 15-18.

88. Мокроусов С.Н. Состояние технической безопасности объектов магистральных трубопроводов // Безопасность труда в промышленности.-№9, 1998. С.2-5.

89. Постановление Правительства РФ № 1113 от 5 ноября 1995 года " О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций".

90. Закон РФ "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера".

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА

Направление 230100

Информатика и вычислительная техника

Разработка алгоритмического и программного обеспечения ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов

Введение

1. Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

1.3 Причины возникновения аварий на магистральных газопроводах

1.4 Причины роста числа аварий на объектах нефтегазового профиля

2. Методика анализа риска

2.1 Существующие методы анализа риска

2.2 Идентификация опасностей

2.2 Оценка риска: анализ частоты аварий

2.4 Оценка риска: анализ возможных последствий аварий

3. Ситуационный подход к управлению безопасностью потенциально опасных производственных объектов

3.1 Принципы ситуационного управления

3.2 Функции и структура системы ситуационного управления

3.3 Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов

4. Программное обеспечение ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов

4.1 Описание программы управления безопасностью магистральных газопроводов

4.2 Руководство по эксплуатации

4.3 Контрольный пример

5. Техническое обеспечение

Заключение

Библиографический список

Приложение А

Введение

Деятельность человека в любой сфере всегда связана с риском. Он может быть меньшим или большим, но избежать его невозможно. Одним из основных мотивов жизнедеятельности человека является безопасность, которая в условиях неопределенности, охватывающей все стороны жизни человека, неизбежно связана с риском. Риск - это сочетание частоты (вероятности) и последствий определенного опасного события.

Риск - явление, которое имеет множество не совпадающих, иногда противоречивых реальных оснований.

Ситуация риска среди множества видов ситуаций занимает особое место, так как функционированию и развитию многих техногенных, природных и общественных процессов присущи элементы неопределенности, что обусловливает появление ситуаций, которые не имеют однозначного исхода. Следовательно, если существует возможность качественно или количественно определить вероятность альтернативных вариантов, это и будет ситуация риска.

Таким образом, рискованная ситуация связана с процессами, которым сопутствуют: наличие неопределенности, необходимость выбора альтернативы, возможность оценить вероятность выбираемых альтернатив.

Ситуация риска качественно отличается от ситуации неопределенности. В ситуациях неопределенности вероятность наступления результатов исходов в принципе не устанавливаема. Рискованная ситуация представляет собой разновидность неопределенной, которую характеризуют события, наступление которых вероятно и может быть определено.

Оценка опасностей различного происхождения и разработка на этой основе оптимальных мероприятий представляют одну из ключевых проблем управления безопасностью.

Никаких опасностей вне зависимости от нас и нашей деятельности в природе и технических системах как таковых не существует. Опасными или безопасными являются сами наши системы деятельности, и зависит это не от свойств объектов, систем или природных процессов, с которыми нам приходится иметь дело, а от наличия или отсутствия соответствующей системы знаний, форм организаций, методов и средств работы с конкретной технической системой и протекающими в ней процессами в конкретных условиях.

Действующие магистральные и внутрипромысловые нефтегазопродуктопроводы представляют собой сложные технические системы, обладающие мощным энергетическим потенциалом и охватывающие 35% территории страны, на которой проживает 60% ее населения.

Строительство и эксплуатация магистральных газопроводов приводит к губительным геоэкологическим последствиям.

Источники воздействия: объекты, по которым транспортируется природный газ; землеройная, грузоподъемная, транспортная техника, применяемая при строительстве, эксплуатации и техническом обслуживании трубопроводов.

Виды воздействия: химическое загрязнение воздуха; термическое (при возгорании газа); ударная волна при взрыве газа; разрушение природных ландшафтов.

Наиболее чувствительный экологический ущерб наносится в результате аварий на магистральных трубопроводах. При разрушении магистрального газопровода и мгновенном высвобождении энергии газа возникают механические повреждения природного ландшафта и рельефа, нарушение целостности почвенно-растительного покрова. При возгорании газа механическое и бризантное воздействие сопровождается термическим воздействием с соответствующим синергетическим поражением территорий радиусом до 540 м от очага аварии. Отмечается разлет фрагментов трубопровода на 480 м .

По данным, представленным в 1996 г. Канадской ассоциацией трубопроводных компаний, прямой ущерб от аварии на магистральном газопроводе большого диаметра в среднем составляет 1 млн. долл. К прямому ущербу отнесены: затраты на ремонт трубопровода, восстановление поврежденной собственности, стоимость потерянного при аварии газа (продукта).

Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации магистральных газопроводов является важнейшей задачей обществ, эксплуатирующих газотранспортные системы. От этого во многом зависит нормальная деятельность производственного персонала, жителей населенных пунктов, а также экологическая безопасность функционирования газовых магистралей.

. Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

1.1 Классификация чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, а также значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности.

В действующем постановлении Правительства Российской Федерации "О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" в качестве критерия тяжести чрезвычайной ситуации используется количество пострадавших. Чрезвычайные ситуации классифицируются в зависимости от количества людей, пострадавших в этих ситуациях, людей, у которых оказались нарушены условия жизнедеятельности, размера материального ущерба, а также границы зон распространения поражающих факторов чрезвычайных ситуаций.

ЧС подразделяются на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные.

1.2 Аварии и их характеристики

К сожалению, количество аварий во всех сферах производственной деятельности неуклонно растет. Это происходит в связи с широким использованием новых технологий и материалов, нетрадиционных источников энергии, массовым применением опасных веществ в промышленности и сельском хозяйстве.

Современные сложные производства проектируются с высокой степенью надежности, порядка

. Иначе говоря, если этот объект единственный, то авария на нем может произойти один раз в 10 тыс. лет. Но если таких объектов будет 10 тыс. единиц, то ежегодно один из них статистически может быть аварийным. Следовательно, абсолютной безаварийности не существует. При этом, чем выше безопасность объекта, тем последствий аварии больше.

Независимо от производства, в подавляющем большинстве случаев аварии имеют одинаковые стадии развития.

На первой из них аварии обычно предшествует возникновение или накопление дефектов в оборудовании, или отклонений от нормального ведения процесса, которые сами по себе не представляют угрозы, но создают для этого предпосылки. Поэтому еще возможно предотвращение аварии.

На второй стадии происходит какое-либо инициирующее событие, обычно неожиданное. Как правило, в этот период у операторов не бывает ни времени, ни средств для эффективных действий.

Собственно авария происходит на третьей стадии, как следствие двух предыдущих.

В зависимости от вида производства, аварии и катастрофы на промышленных объектах и транспорте могут сопровождаться взрывами, выходом ОХВ, выбросом радиоактивных веществ, возникновением пожаров и т.п.

Основные опасности нефтегазодобывающих производств, которые могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, связаны с авариями в виде пожара, взрыва или токсического выброса. Прогнозирование и предупреждение последствий аварий на таких производствах связано, прежде всего, с прогнозированием и предупреждением действия поражающих факторов при реализации основных опасностей. При всем многообразии возможных сценариев аварий набор поражающих факторов ограничен. Это дает возможность описывать физические воздействия, приводящие к нанесению ущерба людям, материальным ценностям и окружающей среде, конечным числом параметров.

Основные поражающие факторы аварий представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Основные поражающие факторы аварий на промышленно опасных объектах

Разновидность аварии	Поражающие факторы	Параметры поражающего действия
Пожар, огненный шар	пламя; тепловое излучение	Определение полей поражающих факторов сводится к определению границ зоны пламени и определению текущих значений теплового потока в зависимости от удаления от внешней границы зоны пламени.
Взрывы (в т. ч. взрывы топливовоздушных смесей)	воздушные ударные волны; летящие обломки различного рода объектов технологического оборудования	Параметры поражающего действия воздушной ударной волны - избыточное давление во фронте волны и ее импульс в зависимости от расстояния от места взрыва. Параметры, определяющие поражающее действие осколков, - количество осколков, их кинетическая энергия, направление и расстояние разлета.
Токсический выброс	химическое заражение	Параметрами, характеризующими токсические нагрузки при токсическом выбросе, являются поля концентраций вредного вещества и времена действия поражающих концентраций.

Перечисленные поражающие факторы являются основными для рассматриваемых видов аварий. Однако следует учитывать, что при аварии действует несколько поражающих факторов. Так, при пожаре значительным может быть воздействие токсичных продуктов горения. При взрыве больших масс взрывчатых веществ могут иметь место значительные сейсмические последствия, приводящие к обрушению по этой причине. Поэтому при прогнозировании последствий аварий необходимо учитывать все возможные поражающие факторы и выделять основные из них только после анализа возможности их реализации.

Введение к работе

Актуальность проблемы. Магистральные газопроводы относятся к категории сложных энергонапряженных объектов, отказы на которых сопряжены со значительным материальным и экологическим ущербом Аварии на магистральных газопроводах, транспортирующих пожаро - взрывоопасные вещества, могут привести к загрязнению окружающей среды, создают повышенный риск с точки зрения безопасности персонала и населения. По данным статистики за период с 1993 по 1997 год на магистральных газопроводах России произошло 166 крупных аварий. Материальный ущерб составил около 200 млн рублей, имели место значительные человеческие жертвы. Однако анализ отказов и аварий показал, что расследуется всего не более 20%-30% от общего количества аварийных ситуаций.. В этой связи особую остроту и актуальность приобретает проблема обеспечения безопасности магистральных газопроводов. До настоящего времени эта проблема решалась лишь с точки зрения сравнения данных, полученных в результате эксперимента и нормативных данных. Но в такой методологической постановке безопасность газопроводов являлась категорией слабоуправляемой и в большей степени формальной, так как всего лишь давала представление о том, насколько конструктивные и технологические решения соответствуют требуемым показателям безопасности. Это обстоятельство привело к тому, что отраслевая наука по обеспечению эксплуатационной безопасности магистральных газопроводов достигла кажущегося насыщения, исчерпала свои методологические резервы и определила круг задач, неразрешимых в рамках классической теории и традиционных методов расчета.

Проведенный автором анализ существующих методов управления безопасностью магистральных газопроводов, показал, что задачи повышения уровня их эксплуатационной безопасности наиболее эффективно решаются с использованием интеллектуальных автоматизированных систем ситуационного управления (ИАССУ), построенных по мно-гоуровнерому функциональному принципу и увязанных в единый иерархический комплекс управления. Завершающим этапом такого подхода к решению проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов является разработка комплекса мероприятий, снижающих вероятность возникновения аварии.

Целью исследования является разработка ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, обеспечивающей безаварийный режим эксплуатации объектов транспорта газа, выбор оптимальной стратегии управления в условиях возникновения нештатной ситуации и повышение оперативности реагирования ЛПР- диспетчера на ту или иную аварийную ситуацию.

Методы исследования. В настоящей работе использован системный подход к решению проблемы управления безопасностью магистральньк газопроводов. Для определения вероятности возникновения аварии на магистральном газопроводе использован метод построения и анализа дерева неполадок, а для разработки моделей элементов системы безопасности магистральных газопроводов - теория надежности, теория графов, теория вероятностей, математическая статистика и современная теория управления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработана семантическая модель обеспечения безаварийной работы магистральных газопроводов, позволяющая по показателям безотказной работы конструктивных элементов определить показатель безотказной работы лшгейной части магистрального газопровода (ЛЧМГ).

Разработана кибернетическая модель управления безопасностью магистральных газопроводов.

Разработан граф аварийной разгерметизации магистрального газопровода, на основе которого исследователь получает четкое представление о взаимосвязях внутри системы, о том, по каким причинам возникают различные нежелательные события, которые могут повлиять на потерю герметичности магистральных газопроводов.

Разработаны продукционно - фреймовые модели, необходимые для формирования оптимальных управленческих решений с целью обеспечения безопасности ЛЧМГ.

Разработана интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления (ИАССУ) безопасностью магистральных газопроводов, использование которой позволит существенно уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечиваются корректностью постановки теоретических задач, принятыми допущениями и использованием современного математического аппарата для их решения, проверкой результатов работы интеллектуальной автоматизированной системы управления безопасностью магистральных газопроводов на практике.

Практическая полезность работы. Разработанная интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов позволяет ЛПР -диспетчеру повысить качество и оперативность принятия управленческих решений по предотвращению аварийных ситуаций ЛЧМГ. Использование ИАССУ

5 безопасностью магистральных газопроводов дает возможность эксплуатационным службам более рационально планировать режимы эксплуатации и профилактические мероприятия на объекте, что подтверждается опытом использования ИАССУ на объектах Тульского управлении магистральных газопроводов.

Апробация результатов исследований. Важнейшие положения диссертации были доложены автором на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы»(г. Уфа, 1995 г.), на Всероссийской молодежной научной конференции «XXII Гагаринские чтения» (г Москва, 1996 г.), на Международном научном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученътч «Молодежь и чгута - третье тысячелетие» (г. Москва, 1996 г.), на X Междугородной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Тула, 1996 г.), на Международном научном форуме «Экобалтика - XXI век» (г. Санкт-Петербург, 1996 г.), на Всероссийской научной конференции «ХХШ Гагаринские чтения» (г. Москва, 1997 г.), на Международном научном семинаре «Новые информационные технологии» (Крым, г. Судак, 1997 г.), на XI Международной научной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (Тульская обл., г.Новомосковск, 1997 г.), на Веероссігйской научной конференции «XIV Гагаринские чтения» (г. Москва, 1998 г), на научных чтениях Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности «Белые ночи» (г. Санкт- Петербург, 1998 г.) и на XTJ Международной научной конферегпши «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Владимир, 1998 г.).

Функции и структура системы ситуационного управления

Метод ситуационного управления базируется на следующей гипотезе: множество всех возможных полных ситуаций значительно мощнее, чем соответствующее ему множество принимаемых решений, т.е. .

В качестве примера можно привести задачу управления автомобилем. Число возможных дорожных ситуаций - очень велико, а принимаемых решений по управлению мало (ускорение, торможение, поворот руля влево или вправо). Если множество полных ситуаций разбить на подмножества, каждому из которых можно поставить в соответствие единственное типовое решение, то задача управления, грубо говоря, сведется лишь к классификации поступающих на вход системы внешних ситуаций. Эта идея реализуется в рамках метода ситуационного управления, для чего разработан специальный язык представления и обработки описаний полных ситуаций.

Любая ситуация характеризуется набором признаков. Пусть

Значения набора признаков. Среди компонент

могут быть количественные, качественные и классификационные признаки.

Классификационные признаки отражают проявление некоторых свойств, позволяющих разбить совокупность свойств на классы

где - номер класса, к которому принадлежит свойство.

Анализ ситуации в соответствии с классификационными признаками позволяет построить модель принятия решения в той или иной ситуации.

На рисунке 3.1 приведена блок-схема традиционной системы ситуационного управления. Основой управления здесь является семиотическая (знаковая) модель, строящаяся в виде сети, где узлами являются внутренне непротиворечивые формальные модели, а переходы между узлами задаются правилами преобразования параметров формальных моделей -корреляционными или логико-трансформационными правилами (ЛТП). Построение семиотической модели осуществляется на языке ситуационного управления, представляющем собой достаточно сложное по структуре подмножество естественного языка.

Рисунок 3.1 - Структура системы ситуационного управления.

Здесь Анализатор по описанию текущей ситуации принимает решение о необходимости (или отсутствии таковой) применения какого-либо управления. Если управление необходимо, в действие вступает Классификатор, который должен отнести текущую ситуацию к одному или нескольким классам, соответствующим некоторому одношаговому управлению. Решение Классификатора передается Коррелятору, где хранятся все ЛТП. Если Коррелятору удается выбрать единственное ЛТП, то на объект выдается связанное с этим правилом управление; в противном случае подключается Экстраполятор, предназначенный для выбора управления путем экстраполяции и сравнения последствий всех альтернативных воздействий.

Таким образом, в общей схеме ситуационного управления Коррелятор, Классификатор и Экстраполятор совместно решают следующую задачу: перечисленные блоки позволяют формировать последовательность решений, с помощью которой можно перевести текущую ситуацию в некоторую целевую.

В силу конечности числа различных воздействий все множество возможных полных ситуаций распадается на классов, каждому из которых будет соответствовать одно из возможных воздействий на объект управления. То есть должны существовать такие процедуры (процедуры классификации), которые позволили бы классифицировать полные ситуации так, чтобы из них можно было образовать столько классов, сколько различных одношаговых решений есть в распоряжении системы управления.

Между описанием ситуаций на естественном языке и внутренними представлениями информации о них в управляющей системе существует явный разрыв. Поэтому требуется преобразовывать словесные описания во внутреннее представление. Для этого необходимо получать специфическую информацию, связанную с функционированием Анализатора. Его задача состоит в классификации поступившей информации в соответствии с теми задачами, которые должна решать система управления. Эти задачи могут быть трех типов: пополнение системы новой информацией об объекте управления или способах управления, формирование ответа на некоторый запрос на основе информации, хранящейся в системе, поиск решения в ситуации, описание которой поступило в систему. Разделение этих задач на три класса нужно производить при преобразовании входного текста во внутреннее представление. Поэтому Анализатор можно рассматривать как составную часть лингвистического процессора.

На рисунке 3.2 представлена традиционная структура лингвистического процессора, в котором анализ поступившего на вход текста идет по предложениям в порядке их поступления.

Рисунок 3.2 - Структура лингвистического процессора

Обратимся вновь к структуре системы ситуационного управления, представленной на рис.3.1

Центральной ее частью является Классификатор. С его помощью решается основная задача - получение классов ситуаций, каждый из которых однозначно или с определенными приоритетами соответствует тем или иным решениям по управлению. Очевидна важность роли процесса обобщения описаний и их классификации.

Первая особенность задач формирования понятий и классификации в ситуационном управлении - поиск прагматических признаков классификации, способных обеспечить нахождение таких обобщенных описаний ситуаций, которые позволяли бы успешно решать задачу поиска решения по управлению объектом. Именно признаки выступают в качестве параметров, на основании которых происходит выделение обобщенных понятий и строится та или иная классификация.

Вторая особенность задачи формирования понятий и обобщения ситуаций в рассматриваемой области - наличие процедур обобщения, основанных на структуре отношений, присутствующей в описании ситуаций.

Наконец, третья особенность обсуждаемых процедур, характерных для всех систем, работающих со знаниями, - возможность работы с именами, присваиваемыми отдельным понятиям и ситуациям.

Общая постановка задачи обобщения понятий и классификации имеет в данном случае следующий вид.

На множестве конкретных ситуаций найти такое разбиение их на классы, при котором каждый класс имел бы в рамках данной модели управления некоторую "разумную" интерпретацию процесса управления ситуацией. На множестве полных ситуаций необходимо выделить такое множество классов, что каждый из них допускал бы "разумную" интерпретацию для процедуры поиска решения по управлению объектом. В частности, классификация по некоторому основанию должна быть согласована с классификацией на множестве воздействий (управлений) .

Множество всех текущих ситуаций на магистральном газопроводе можно отнести к трем основным классам: безаварийная эксплуатация, предаварийное состояние, авария.

В процессе функционирования системы ситуационного управления работа по формированию классов ситуаций и уточнению ранее сформированных классов происходит постоянно, так как обучающая выборка может не исчерпывать всего богатства возможных ситуаций, складывающихся на объекте управления.

Обобщение может происходить на многих этапах, и поэтому исходные описания ситуаций и обобщенные их описания образуют иерархическую структуру, в каждом слое которой находятся описания, полученные из исходных с помощью тех или иных процедур обобщения. Если исходные описания принять за нулевой уровень, то на первом уровне будут находиться описания, полученные непосредственно из описаний ситуаций, лежащих на нулевом уровне. На второй уровень попадут описания, которые возникнут за счет применения процедур обобщения к описаниям первого уровня и т.д. Возникает как бы "слоеный пирог". Ситуации на всех уровнях соответствуют некоторым решениям по управлению. В идеале на самом верхнем уровне системы классификации возникают описания, каждому из которых соответствует определенное решение по управлению.

Когда Классификатор сформирован, то его работа заключается в следующем. Если на вход системы управления поступает некоторая конкретная ситуация, то она обогащается за счет работы процедур пополнения описаний ситуаций и поступает на нулевой уровень "слоеного пирога". С помощью вертикальных связей она обобщается до наивысшего возможного уровня. Если на этом уровне ей соответствует решение по управлению, то оно поступает из Классификатора в Коррелятор. Если же при невозможности дальнейшего обобщения данному уровню не соответствует никакого решения, то Классификатор переходит в стадию обучения.

Функциональная структура Классификатора представлена на рис.3.3.

Рисунок 3.3 - Схема функциональной структуры Классификатора

Как отмечалось ранее, планировщики формируют последовательность решений, с помощью которой можно перевести текущую ситуацию в некоторую целевую. Планировщики сначала формируют план, затем проверяют его выполнимость и эффективность, отбирают среди сформированных наилучший план, начинают его выполнение и при необходимости корректируют план при поступлении дополнительной информации от объекта управления и окружающей среды.

В данной работе используется планирование по состояниям. Понятие состояния складывается из состояния объекта управления и состояния окружающей среды. Построение плана происходит в пространстве состояний таким образом, что каждое одношаговое решение по управлению переводит систему из одного состояния в другое. План представляется в этом случае некоторой траекторией в пространстве состояний.

Задачу планирования по состояниям можно описать некоторой моделью, представленной на рис.3.4.

Рисунок 3.4 - Сеть вывода управляющего решения

При планировании в пространстве состояний необходимо найти путь, ведущий из начальной вершины (1) в какую-нибудь из вершин, символизирующих целевые ситуации или конечные состояния (9, 10 или 11). Таким образом, все разветвления в вершинах считаются альтернативными. Надо выбрать одно (любое) продолжение движения.

Совокупность дедуктивного вывода, описание модели функционирования магистрального газопровода, связанных с ней программных модулей и закономерностей функционирования магистрального газопровода вместе с процедурами их проверки образуют интеллектуальный пакет прикладных программ. В виде такого пакета в данном случае выступает Коррелятор. Его основная компонента - набор логико-трансформационных правил вида:

Описание фрагмента текущей ситуации, наличие которого определяет применимость логико-трансформационного правила;

Описание преобразуемого фрагмента;

Результирующее описание нового фрагмента описания.

Если рассматривать, и как дескрипторы, а как некоторый спецификатор, то легко установить соответствие между функциональными моделями и набором логико-трансформационных правил, хранящихся в базе знаний.

В задаче управления безопасностью магистральных газопроводов переходы между состояниями в пространстве состояний недетерминированы, что отражает неполноту знаний о возможностях таких переходов. В этом случае дуги сети, на которой производится планирование, взвешиваются значениями функции принадлежности.

В идеале необходимо получить прогноз развития событий на уровне описания тех ситуаций, которые могут возникнуть в будущем. То есть необходимо получить экстраполяцию в виде перевернутого дерева, показанного на рис.3.5 Его корень соответствует ситуации на объекте в данный момент времени. Если в качестве решения планируется, то последующие ярусы дерева показывают те ситуации, в которые может попасть объект в результате реализации именно данного решения. Ветвление дерева соответствует той неопределенности, с которой можно представить процесс развертывания событий. Около каждой ситуации, лежащей на концевых ветвях дерева, проставлены оценки, характеризующие возможность такого исхода.

Рисунок 3.5 - Дерево экстраполяции управленческих решений.

Если в исходной ситуации кроме решения можно использовать некоторые другие решения, то для всех них строится имитационный процесс, порождающий свое дерево такого же типа, как на рис.3.5 Далее по некоторому решающему правилу оцениваются полученные в результате моделирования оценки и выбирается то решение, для которого решающее правило дает наилучший результат.

Особенность описанного метода состоит в том, что при моделировании каждый раз имеется описание получаемой ситуации, а, значит, ее можно классифицировать с помощью Классификатора и оценивать ее конфликтность или неконфликтность для управления объектом.

Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов

Схема программы формирования дерева событий и определения пути движения по нему (поиск наиболее вероятного сценария развития событий) приведена на рис.3.6.

Поиск наименее вероятного сценария развития событий осуществляется аналогично, с той лишь разницей, что рассчитывается минимальная вероятность для выбранного следствия, а затем выбирается наименьшая из текущей и предыдущей.

По этой же схеме определяется сценарий развития событий с максимальным /минимальным ущербом. Отличие состоит в том, что рассчитывается значение не вероятности, а возможного совокупного коэффициента ущерба.

Рисунок 3.6 - Схема процесса формирования дерева событий и поиска пути движения по нему.

Материалы по теме:

Карта сайта

Рекомендованный список диссертаций

Система поддержки принятия решений при эксплуатации магистральных газопроводов 2000 год, кандидат технических наук Михаленко, Вячеслав Александрович

Методология предупреждения чрезвычайных ситуаций при реализации проектов магистральных газопроводов 2006 год, доктор технических наук Ревазов, Алан Михайлович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление безопасностью магистральных газопроводов»

Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК

Разработка методики управления безопасностью подводных переходов в процессе эксплуатации 2000 год, кандидат технических наук Кеда, Ольга Викторовна

Модели и алгоритмы поддержки принятия решений диспетчера газотранспортной системы 2010 год, кандидат технических наук Гусев, Михаил Александрович

Управление риском эксплуатации потенциально опасных объектов 1999 год, кандидат технических наук Андриянова, Марина Александровна

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Морозов, Константин Анатольевич

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Морозов, Константин Анатольевич, 1999 год

Введение

. Аварийные ситуации на магистральных газопроводах

1.1 Классификация чрезвычайных ситуаций

1.2 Аварии и их характеристики

Функции и структура системы ситуационного управления

Схема программы управления безопасностью магистральных газопроводов