Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева Кафедра компьютерно-интегрированных систем в химической технологии ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности»

Об опыте использования программного комплекса ТОКСИ+Risk в учебном процессе РХТУ имени Д.И. Менделеева

Докладчики: Профессор кафедры компьютерно-интегрированных систем в химической технологии (КИС ХТ) РХТУ им. Д.И. Менделеева, д.т.н., профессор Савицкая Т.В.

Заведующий кафедрой КИС ХТ РХТУ им. Д.И. Менделеева, д.т.н., профессор Егоров А.Ф.

Разработчик программного комплекса ТОКСИ+Risk. к.т.н. Агапов А.А.

В настоящее время в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева ведется подготовка дипломированных специалистов по 57 образовательным программам высшего профессионального образования по направлениям (специальностям/профилям) подготовки специалистов (4-6 курсы), бакалавров (1-3 курсы) и магистров (1-2 года):

Бакалавры, магистры:

280700 - Техносферная безопасность 241000 - Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

Специалисты:

280102 - Безопасность технологических процессов и производств 280201 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов 240802 - Основные процессы химических производств и химическая кибернетика 2

 экологическая и промышленная безопасность;  анализ риска и последствий химических аварий;  прогнозирование и управление качеством окружающей среды и безопасностью химических производств;  моделирование и проектирование многоассортиментных экологически чистых и безопасных химических производств;  разработка автоматизированных систем обучения и контроля знаний с использованием сетевых технологий и средств удаленного доступа.

3

Учебно-методический комплекс (УМК)

http://cisserver.muctr.edu.ru/himbez/

Междисциплинарная автоматизированная система обучения (АСО)

http://cisserver.muctr.edu.ru/alkmw/

Система управления контентом (CMS – Content Management System) MediaWiki 1.5+ CMS Media Wiki 1.5+ Автоматизированный лабораторный комплекс (АЛК)

http://cisserver.muctr.edu.ru/alkmoodle/ Система управления обучением LMS (Learning Management System – система управления обучением в дистанционном режиме) Модульная объектно-ориентированная динамическая учебная Moodle 1.6+ (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment

)

4

Издания кафедры КИС ХТ в области безопасности и анализа риска

1. Егоров А.Ф., Савицкая Т.В. Управление безопасностью

химических производств на основе новых информационных

технологий. – М.: Химия, КолосС, 2004.-416 c.: ил.- (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений) (Гриф: Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 656500 «Безопасность жизнедеятельности») Егоров А.Ф., Савицкая Т.В. Анализ риска, оценка последствий

аварий и управление безопасностью химических,

нефтеперерабатывающих и нефтехимических и производств. – М.: Химия, КолосС, 2010. – 526 с. (Гриф «Допущено Учебно методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 280100.65 «Безопасность жизнедеятельности»)

Опыт сотрудничества кафедры компьютерно интегрированных систем в химической технологии (КИС ХТ) Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева с ГК «Промышленная безопасность» по организации производственной и преддипломной практики студентов

С 2009 по 2013 гг. в ГК «Промышленная безопасность» организуется производственная и преддипломная практика студентов кафедры КИС ХТ. За это время практику прошли около 30 студентов.

Целями и задачами практики является закрепление студентами полученных теоретических знаний, умений и навыков в области анализа риска, оценки последствий аварий опасных производственных объектах химической, нефтеперерабатывающей, программных модулей, нефтехимической, информационных газоперерабатывающей промышленности и получение новых навыков практической реализации систем, информационно обучающих систем.

6

Основные направления деятельности студентов на производственной и преддипломной практиках

ГК «Промышленная безопасность»

• • • • Сбор информации и данных Ростехнадзора об имевших место авариях на опасных производственных объектах; Изучение состояния вопроса по совершенствованию нормативной базы в области промышленной безопасности; Разработка программных модулей (радиационный выброс, методика ТОКСИ, эвакуация, расчет величин пожарного риска, автоматизация документооборота); Изучение функциональных возможностей и разработка обучающих модулей и вопросов для проверки знаний специалистов эксплуатирующих организаций химической и смежных отраслей промышленности в обучающих информационных системах (ОЛИМП: ОКС (разработчик консалтинговая группа «Термика»), НАМЦ (разработчик ЗАО «Научно технический центр исследований проблем промышленной безопасности»)); 7

Основные направления деятельности студентов на производственной и преддипломной практиках • • • • Разработка структур и реализация баз данных с использованием интернет технологий (БД информационных бюллетеней Ростехнадзора, электронных версий журнала «Безопасность труда в промышленности» за весь период их изданий с 1932 по 2012 гг.); Исследование функциональных возможностей и разработка руководства пользователей программного комплекса FLACS (Flame Acceleration Simulator) для моделирования последствий аварий со взрывами газов, рассеиванием газовых облаков и многофазных разливов с учетом сложной геометрии окружающего пространства (разработчик компания Gex Con AS, Норвегия); Тестирование и изучение функциональных возможностей новых версий программного комплекса ТОКСИ+Risk (разработчик ЗАО «Научно технический центр исследований проблем промышленной безопасности»); Помощь в проведении практических семинаров и вебинаров, организуемых ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности».

8

Состав программного комплекса ТОКСИ +Risk Модуль «ТОКСИ» разработчик ЗАО НТЦ ПБ ТОКСИ-3 ТОКСИ-2 (версии 4.2.0) Модуль «Взрыв ТВС» Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно воздушных смесей (РД 03-409—01) • • Методические указания по оценке последствий аварийных выбросов опасных веществ (РД-03-26–2007) Методика оценки последствий химических аварий (ТОКСИ-2) Модуль «Взрыв ТНТ» Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств (Приложение 2 ПБ 09-540-03) Модуль «Огненный шар» Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах 2009 (Приложение Д ) Модуль «Факел» Правила устройства и безопасной эксплуатации факельных систем (Приложение ПБ 09-591-03) Модуль «Время эвакуации» Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах 2009 Модуль «ОНД-86» Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД–86) Модуль «Пожар-пролива» Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах 2009, 2010 (Приложение В) Другие модули: Модуль «Методика ГОСТ Р 12.3.047—98» Модуль «Категорирование помещений» Модуль «Радиационный выброс» 9

Методическое пособие по расчету последствий возможных аварий и оценке риска на опасных производственных объектах с

использованием программного комплекса ТОКСИ+Risk. А.А. Агапов, А.В. Дементиенко, А.Ф. Егоров, Л.А. Запасная, А.Ю. Клименко, М.Г. Курбатова, П.Г. Михайлова, С.А. Никитин, Т.В. Савицкая, А.С. Софьин, И.О. Хлобыстова / под общ. Ред. А.Ф. Егорова // Колл.авт.- М.: Закрытое акционерное общество “Научно технический центр исследований проблем промышленной безопасности”, 2013. – 326 c.

10

11

12

13

14

15

Ход расчета в ПК Токси+

Risk

Задание исходных данных (для сценария с полным разрушением оборудования) Для сценария с разгерметизацией оборудования 16

Ход расчета в ПК ТОКСИ+

Risk

•

Нанести изолинии пороговых и смертельных токсодоз на ситуационный план.

ТОКСИ-2 ТОКСИ-3 17

Модуль «Взрыв ТВС»

Исходные данные:

Оценить последствия аварии со взрывами топливно-воздушных смесей (ТВС) при разрушении оборудования с горючим газом и при разрушении оборудования с гетерогенной ТВС.

Пропан:

Удельная теплота сгорания, МДж/кг: Стехиометрическая концентрация, кг/м3: Класс чувствительности: Агрегатное состояние: Концентрация горючего, кг/м3: Масса горючего, кг: Окружающее пространство:

Бензин:

Удельная теплота сгорания, МДж/кг: Стехиометрическая концентрация, кг/м3: Класс чувствительности: Агрегатное состояние: Концентрация горючего, кг/м3: Масса горючего, кг: Окружающее пространство: 47,54 0,081003 Чувствительные вещества Газовое Равна стехиометрической 4072 Сильно загроможденное пространство 46,74 0,07329 Средне-чувствительные вещества Гетерогенное Равна стехиометрической 5888 Сильно загроможденное пространство Часть данных по веществам содержится в базе данных программы, остальные исходные данные вводит пользователь

Определить:

– Детерминированные критерии поражения; – Вероятность поражения на 100м от эпицентра взрыва; – Получить графические зависимости поражения и нанести зоны поражения на план объекта; – Полученные результаты проверить ручным расчетом и сделать выводы.

18

Ввод данных и результаты расчета в ПК ТОКСИ+

Risk Программа позволяет определить как детерминированные критерии поражения, так и вероятности поражения на заданном расстоянии.

19

Графическое представление результатов в ПК ТОКСИ+

Risk Результаты расчета можно вывести на план, где зоны поражения будут обозначены изолиниями различных цветов Зависимость вероятности поражения от расстояния для бензина 20

Моделирование пожаров огненных шаров при авариях на типовом оборудовании и установках опасных производственных объектов

Исходные данные

С использованием модуля «Огненный шар» программного комплекса ТОКСИ+Risk версии 4.2.0 определить последствия пожара.

Характеристики источника загрязнения: Вещество, находящееся в резервуаре: бензин Объем резервуара, м3: 100 Агрегатное состояние вещества: гетерогенное Плотность вещества, кг/м3: 736

Определить:

1) зоны поражения от воздействия теплового излучения пожара «огненного шара»; 2) интенсивность теплового излучения на расстоянии 10 м и 500 м от места аварии и время существования «огненного шара».

3) расчеты провести по методикам ГОСТ Р 12.3.047-98, методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (утверждена приказом МЧС России от 10 июля 2009 г. № 404) и методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (с изменениями, утвержденными приказом МЧС России от 14 декабря 2010 г. № 649). Сделать выводы по полученным результатам.

21

Ввод исходных данных и результаты расчета

ГОСТ Р 12.3.047-98, Методика 2009 Методика 2010 22 22

Результаты. Интенсивности теплового излучения от расстояния

ГОСТ Р 12.3.047-98 Методика 2009 Методика 2010

Результаты. Вероятности смертельного поражения от расстояния

Методика 2009, Методика 2010 23 23

Расчет потенциального пожарного риска в программном комплексе ТОКСИ+

Risk

(версия 4.2.0)

Задание:

С использованием программного комплекса ТОКСИ+ Risk для объектов, расположенных • • на одной производственной площадке, выполнить анализ риска по двум наиболее опасным сценариям со взрывами и пожарами: Разгерметизация резервуаров с пропан-бутановой фракцией происходит в центре резервуарного парка (взрыв).

Разгерметизация одной из ёмкостей с метанолом (пожар пролива).

Исходные данные:

На территории объекта расположены: 1. 9 горизонтальных стальных цилиндрических резервуаров, содержащих сжиженную пропан-бутановую фракцию (давление 18 атм.); 2. 10 горизонтальных стальных цилиндрических резервуаров с бензином (давление 0,1 атм.); 3. 2 метанольные емкости (давление 0,1 атм.).

Масса пропан-бутановой смеси в резервуаре 19 740 кг.

Масса бензина в резервуаре 28 544 кг Масса метанола в резервуаре 15 688 кг.

Доля загруженности оборудования равна единице. 24

Исходные данные для проведения риск-анализа

Используя значения частот и условных вероятностей образования опасных факторов аварии из Приложений 1 и 2 Методики определения расчетных величин пожарного риска на ПО: • построить поле потенциального риска на территории предприятия и за его пределами; • определить показатели пожарного риска для персонала объекта и третьих лиц; I. Персонал объекта (всего 141 человек): 1. Административные здания. Число сотрудников – 25 чел. Режим работы – 8-ми часовая 5 дневная рабочая неделя.

2. Производственная площадка. Число сотрудников – 96 чел. Режим работы – 3 смены по 8 часов 7-дневная рабочая неделя.

3. Пост охраны. Число сотрудников – 20 чел. Число человек в смене – 2 чел. Режим работы – сутки через двое.

II. Третьи лица. Населенный пункт. Число жителей – 100 чел.

25

Работа с деревом событий для возможных путей развития аварии

при разгерметизации емкости с метанолом Возможные пути развития аварии при разгерметизации емкости СУГ Интерфейс для работы с деревом событий 26

Результаты расчета потенциального пожарного риска в программном комплексе ТОКСИ+

Risk

(версия 4.2.0)

Протокол расчета - таблица с количественными показателями риска с детализацией по площадным объектам 27

Результаты расчета потенциального пожарного риска в программном комплексе ТОКСИ+

Risk

(версия 4.2.0)

Результаты выводятся на подложку в виде полей риска и изолиний: Еще одним средством представления данных о рисках являются F-N диаграммы.

28

Модуль для определения расчетного времени эвакуации из производственных и непроизводственных зданий по интегральной модели

 Модуль для определения расчетного времени эвакуации людей из зданий сооружений и строений различных классов функциональной пожарной опасности разработан на основе методических указаний изложенных в Методике определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (утверждена приказом МЧС России от 10 июля 2009 г. № 404) с изменениями, утвержденными приказом МЧС России от 14.12.2010 №649. 29

Исходные данные для определение расчетного времени эвакуации из непроизводственного здания по интегральной модели

30

Протокол величин расчетного времени эвакуации по маршрутам

31

Состав видеоуроков по работе с программным комплексом «

ТОКСИ+

Risk

»

1

№ п.п.

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

3.1

3.2

4 5 6 7

Название видеоурока

Основы работы с ситуационным планом Знакомство с основными функциями, часть 1 Знакомство с основными функциями, часть 2 Знакомство с основными функциями, часть 3 Знакомство с основными функциями, часть 4 Знакомство с основными функциями, часть 5 Знакомство с основными функциями, часть 6 Знакомство с основными функциями, часть 7 Моделирование рассеяния, часть 1 Моделирование рассеяния, часть 2 Моделирование взрывов ТВС Моделирование пожара пролива Расчет пожарного риска Определение расчетного времени эвакуации

Продолжитель ность, мин

05:18

Объем, Мб

9,50 12:58 01:48 02:09 04:23 02:24 03:05 04:01 05:11 03:05 06:02 06:09 18:40 12:18 19,4 3,32 2,79 6,96 2,59 4,88 10,3 5,74 3,88 8,02 28,8 77,2 16,8 Общая продолжительность видеокурса составила –

87:52 мин

Объем видеоинформации –

200,18 Мб.

Camtasia Studio

– программный комплекс для создания интерактивных обучающих видеоуроков, который может осуществлять последовательности действий из заранее помеченной области рабочего стола и сохранять последовательность кадров в виде видеофайла стандарта.

запись с экрана 32

Российский государственный технологический университет МАТИ Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина Военно космическая академия имени А.Ф. Можайского От 15 до 20 ВУЗов России используют в процессе обучения «Методическое пособие по расчету последствий возможных аварий и оценке риска на опасных производственных объектах с использованием программного комплекса ТОКСИ+Risk». Среди них: Казанский национальный исследовательский технологический университет Академия гражданской защиты МЧС России Тамбовский государственный технический университет Московский автомобильно дорожный государственный технический университет (МАДИ) 33

30 сентября

- 6 октября 2013 г. в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана состоялось V Всероссийское совещание заведующих кафедрами вузов по вопросам образования в области безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды, организованное научно-методическим Советом по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» Минобрнауки РФ Учебно-методического объединения вузов по университетскому политехническому образованию.

• • • • • • • Наряду с МГТУ им. Н.Э. Баумана выездные заседания совещания прошли на территориях 7 московских вузов: федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) «Академия Государственной противопожарной службы Министерства РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий» (Академия ГПС МЧС России).

ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ».

ФГБОУ ВПО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева».

ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)».

ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина».

ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского». ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».

34

• РХТУ им. Д.И.Менделеева принял активное участие в совещании: •

Кафедра

компьютерно-интегрированных систем в химической технологии совместно с разработчиком ПК ТОКСИ+

Risk ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем

промышленной безопасности» (ЗАО НТЦ ПБ) с докладом «Лабораторный практикум по расчету последствий возможных аварий и оценке риска на опасных производственных объектах с использованием программного комплекса ТОКСИ+Risk» Кафедра надежности и безопасности технологических процессов и производств.

• • • • • • • • • • В выездном заседании РХТУ им. Д.И. Менделеева приняли участие представители более 25 вузов: ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина», ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», ФГБОУ ВПО «Мурманский государственный технический университет», ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления», ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет», ФГБОУ ВПО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», федеральное государственное автономное образовательное учреждение ВПО «Южный федеральный университет», научно-исследовательский институт экологической токсикологии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

35

Совместные усилия высших учебных заведений и разработчиков программного обеспечения, направленные на внедрение современных информационных технологий в области анализа риска и оценки последствий аварий на ОПО в процесс подготовки специалистов, будут способствовать повышению профессионального уровня, компетенции выпускников и их востребованности на рынке труда.

Преподаватели, сотрудники, аспиранты и студенты РХТУ им.

Д.И. Менделеева благодарят руководство группы компаний «Промышленная безопасность» в лице ее президента д-ра техн.

наук, проф. В.И. Сидорова за предоставленную возможность безвозмездного использования программного комплекса ТОКСИ+ Risk в учебном процессе и надеются на дальнейшее сотрудничество.

36

Контактная информация

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева» 125047 Москва, Миусская пл., 9 ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности» Москва, Переведеновский переулок, дом 13, строение 14 Профессор кафедры компьютерно-интегрированных систем в химической технологии, доктор технических наук, профессор Савицкая Татьяна Вадимовна тел: (495) 495-21-34 e-mail: [email protected]

http://cisserver.muctr.edu.ru/cismw

Заведующий кафедрой компьютерно-интегрированных систем в химической технологии, доктор технических наук, профессор Егоров Александр Федорович тел: (495) 495-21-34 e-mail: [email protected]

http://cisserver.muctr.edu.ru/cismw

Разработчик программного комплекса ТОКСИ+Risk, кандидат технических наук, Агапов Александр Анатольевич тел: (495) 640-47-52 доб. 2030 e-mail: [email protected]

http://www.safety.ru

37