Инженерные и научные проблемы промышленной безопасности

КОЛИНИЧЕНКО А.Ф.

Докт. ТЕХН. НАУК, ПРОФЕССОР

ООО НТЦ «ПРОМБЕЗОПАСНОСТЬ-ОРЕНБУРГ»

Имея контакт с руководителями промышленных предприятий и главными специалистами, мы видим, что сегодня опасными объектами управляет далеко не тот персонал, который был на момент выхода Федерального закона о промышленной безопасности № 116 (1997).

Мы работаем в области экспертизы промышленной и экологической безопасности во многих регионах России, в таких отраслях, как металлургия, химия, нефтепереработка. Но главным нашим заказчиком является ОАО «Газпром». Мы работаем на многих объектах Западной Сибири, а также на объектах Астраханского и Оренбургского месторождений.

Имея контакт с руководителями промышленных предприятий и главными специалистами, мы видим, что сегодня опасными объектами управляет далеко не тот персонал, который был на момент выхода Федерального закона о промышленной безопасности № 116 (1997). Многие из них в своей работе опираются на такие документы, как декларации по промышленной безопасности, различные экспертные и диагностические заключения, документы по идентификации опасностей, по оценке риска, а также многие другие, которые именуются как иные. А это говорит о том, что начинается новая эра, эра цивилизованного руководства опасными промышленными объектами (ОПО).

Следовательно, усилия правительства, Ростехнадзора, зарубежной и отечественной науки, а также других рычагов управления этим направлением начинают давать свои результаты.

Конечно, вход в храм цивилизации для многих закрыт тяжелым финансовым состоянием производств, иногда нежеланием владельцев вкладывать на эти цели средства, но, тем не менее, такая тенденция явно просматривается.

Наведение порядка в документах - это еще не полное решение проблемы промышленной и экологической безопасности, которая в наше время встала перед человечеством в полный рост. Наряду с этим нам предстоит решать многие проблемы технологического, экономического и даже социально-политического характера. Но наведение порядка в документах - это наведение порядка в сознании, это выработка систематизации, которая всегда полезна.

Известно, что научно-технический прогресс, с одной стороны, дал человечеству огромные блага, а с другой - предъявил к нему высокие требования, несоблюдение которых способно инициировать крупные аварии и даже катастрофы. Так было всегда, на протяжении всей истории развития цивилизации.

Наведение порядка в документах - это еще не полное решение проблемы промышленной и экологической безопасности, которая в наше время встала перед человечеством в полный рост. Наряду с этим нам предстоит решать многие проблемы технологического, экономического и даже социально-политического характера.

В настоящее время на многих промышленных производствах эксплуатируется оборудование со сверхвысоким давлением или вакуумом, сверхвысокими или сверхнизкими температурами, сверхвысоким электрическим или механическим напряжением, со сверхвысокими скоростями и ускорениями и т.п. И это не отдельные опасные единицы, это сложные комплексы, состоящие из множества опасных единиц, между которыми действуют различные передаточные устройства, в том числе трубопроводные системы. Здесь производства контролируют, а порой полностью обеспечивают управление сложнейшие системы автоматики и контроля. Отсюда и производная - сверхвысокий риск.

Вышеперечисленные параметры будут повышаться, ибо это дает соответствующие блага человечеству и обеспечивает его выживаемость. Отсюда неизбежность риска, порой затрагивающая интересы сопредельных государств. В современной градации такие риски значатся как трансграничные и чрезвычайные.

У всех свежи в памяти чернобыльские события. В прошедшем году события, происходившие в Мексиканском заливе, затрагивали экологические интересы многих государств. И уж совсем свежи события, происходящие в Японии.

Сейчас человечество подошло к такой стадии развития, когда последствия техногенных катастроф по своему влиянию на жизнь людей и экономику сравнимы с применением оружия массового поражения. Всем известный воздушный взрыв простейшего атомного заряда над Хиросимой в тротиловом эквиваленте составлял около 15 кт, а техногенный взрыв ШФЛУ на участке железной дороги между станциями Кропачево и Уфа (Иглинский р-н Башкирии, лето 1988 года) составил, по оценке экспертов, около 1 кт. Сколько здесь заживо сгорело людей, никто точно не знает, называются цифры и 600, и 800, и более человек. А мы, Оренбургская область, в то время, в порядке оказания помощи Башкирии, поставили 150 гробов, потому что сама Башкирия с этой печальной миссией не справлялась.

Сегодня все чаще раздаются голоса мировой общественности о необходимости создания межгосударственного правительства, способного анализировать положение и предотвращать риски, угрожающие жизни на Земле, потому что ООН с механизмами принятия резолюций и отсутствием системы жесткого принуждения, с новыми вызовами времени не справляется.

И если в 19 веке Карл Маркс в своей известной работе «Тезисы о Феербахе» написал: «Философы лишь различным образом объясняли мир, но дело заключается в том, чтобы изменить его», то в современной трактовке этот тезис требует поправки, которая должна выражаться в необходимости, прежде всего, сохранения мира.

Опасности, которые несут оборудование и системы с вышеперечисленными параметрами, как правило, опережают способности человека их предотвращать и создавать защитные противодействия. Здесь уместно привести известное выражение В.А. Легасова «...сначала человек ищет спасение в технике, а потом - спасение от нее».

Начало освоения Оренбургского газоконденсатного месторождения (40 лет тому назад), уникального по содержанию сероводорода и гелия, сопровождалось большим количеством человеческих жертв. Были неоднократные групповые случаи гибели людей, крупномасштабные объемные взрывы, пожары. В последние годы такие события не происходят. Люди научились управлять процессами безопасной добычи и переработки газа, но за это было заплачено многими человеческими жизнями, той самой священной жидкостью, имя которой - кровь.

Наше государство, как известно, ресурсно-добывающее. Оно, прежде всего, ориентировано на добычу полезных ископаемых и, в лучшем случае, на их первичную переработку. То есть государство имеет явно выраженный индустриальный характер, отсюда и риски индустриального характера и, в конце концов, неизбежность тех самых аварий и катастроф, о которых нам периодически приходится слышать. Оставаясь мировой кладовой, мы так и будем страдать от взрывов и возгораний, от обрушений и завалов в шахтах. Тем более что наше финансово-экономическое состояние не содействует выходу из этой ситуации.

Спросите любого человека, почему мы ежегодно приносим в жертву тысячи жизней своих соплеменников как дань за беспошлинное извлечение несметных богатств из недр Земли, как дань за свое невежество по отношению к достижениям научно-технического прогресса. И вы услышите затасканные слова об изношенности основных производственных фондов, о нехватке квалифицированных кадров, о низкой производственной и технологической дисциплине и т. п.

Конечно, эти штампы верны. Откуда могут взяться подготовленные, квалифицированные кадры, способные строить прочные и надежные объекты, если за последние годы строительство промышленных предприятий у нас в стране практически прекращено? В советское время у нас было важное и крупное Министерство монтажных и специальных работ (Минмонтажспецстрой СССР). При строительстве объектов, химии, нефтехимии и нефтепереработки, а также газовой промышленности это министерство выполняло собственными силами до 80% работ, потому что на таких предприятиях, как правило, доля общестроительных работ невелика, а основное технологическое оборудование устанавливается на открытых площадках. Можно без преувеличения сказать, что все заводы химии, нефтехимии, нефтепереработки, газовой промышленности построены специалистами этого министерства.

В 1957 году Н.С. Хрущев, организовывая Совнархозы, ликвидировал все отраслевые министерства, но на Минмонтажспецстрой у него рука не поднялась. Он представлял его важность.

С 1991 года это министерство не существует, да и серьезные производственные объекты не строятся. Рассчитывать, что высококлассных специалистов можно подготовить на двухмесячных курсах повышения квалификации, не только наивно, но и вредно. Таинства многих специальных профессий передаются из поколения в поколение, а мы потеряли уже это поколение.

Риторика об изношенности основных производственных фондов остается риторикой. Дело в том, что никто точно не знает реального положения дел относительно изношенности основных производственных фондов. Для этого необходимо проводить диагностические, а порой и научно-диагностические работы и соответствующие расчеты, а самое главное - выявлять наиболее слабые узлы или звенья. Но они не могут быть все абсолютно одинаковыми по величине износа, а наиболее слабое звено или конструктивный узел может быть спусковым крючком на поражение всей системы. Для выявления наиболее слабых звеньев и узлов необходимо проведение экспертно- диагностических работ, которые стоят немалых средств.

Но в нынешней ситуации, когда нового ничего не создается, износ старых производственных фондов нарастает, а средств на их полное обновление ни у государства, ни у частных собственников не находится, - единственным выходом видится схема, по которой эксперты или диагносты выявляют наиболее слабые звенья или узлы, а менеджеры, собственники их усиливают. По сути, эта идеология и заложена в основу Федерального закона по промышленной безопасности. Экономически это целесообразно, потому что затраты на диагностирование и прогнозирование чрезвычайных ситуаций, как известно, в десятки раз ниже, чем на ликвидацию последствий аварий или катастроф.

Второе, на чем хочу остановиться. Известно, что наряду с промышленной безопасностью существует природно-техногенная безопасность. Как стало очевидным, интенсивное извлечение природных ресурсов из недр земли без мероприятий, компенсирующих     возникающее неравновесие напряженного состояния, связана с определенными опасностями.

Известно, что природные землетрясения в гипоцентре могут иметь большую энергетическую характеристику по магнитуде. Но на поверхности энергия будет в тысячи раз меньше. Она гасится толщей грунтовых масс. Так и было при японском землетрясении в текущем году, где основной ущерб был нанесен, прежде всего, в результате цунами.

А вот техногенные землетрясения, которые уже идут повсюду и, прежде всего, в местах интенсивного извлечения недр, происходят на малой глубине, поэтому на поверхности они могут пред незначительных магнитудах.

За примерами ходить далеко не следует. У нас практически из-под Оренбурга извлекается второй триллион кубометров природного газа. Шесть лет тому назад здесь была оборудована сейсмометрическая станция, входящая в состав геофизической службы РАН (Обнинск-42). Данные наблюдений, фиксируемые этой станцией, вызывают серьезную тревогу. С каждым годом число местных сейсмических событий увеличивается, опасность нарастает.

Последствия в виде разрушения зданий или сооружений от таких землетрясений пока маловероятны. Но они способны выводить из строя электротехническое оборудование, а также оборудование, обеспечивающее контроль и управление технологическими процессами. Известно, что здания получают серьезные разрушения при 7 баллах и выше, а вышеперечисленное оборудование начинает давать сбои при 5 баллах.

Примером тому может служить Румынское землетрясение (март 1977), имевшее интенсивность в эпицентре 9 баллов по шкале MSK-64. На удаленных территориях бывшего Советского Союза при интенсивности 5 баллов отмечался массовый выход из строя электротехнического оборудования, а также оборудования и устройств, обеспечивающих автоматическое управление производственными процессами. Другим примером может служить Джамбульское землетрясение интенсивностью 7 баллов (май 1971) Характерно, что здесь остались практически неповрежденными строительные конструкции, но на многих подстанциях были разрушены выключатели, разрядники, изоляторы, маслонаполненные вводы и др., с соответствующим выходом из строя всех систем энергообеспечения. Что это означает для взрывопожароопасных предприятий?

За разъяснением ситуации обратимся к объектам газовой промышленности и, в частности, к объектам переработки газа.

Такие предприятия характеризуются высокой опасностью производства, вызванной свойством сырья - природного газа, конденсата, а также параметрами технологических процессов, таких как давление и температура. Для них характерна высокая степень автоматизации и ее неоднородность как по уровню самих систем, так и по степени внедрения в процессы. На таких предприятиях имеется большая насыщенность силовыми электрическими машинами (насосы и компрессоры), а также большое количество исполнительных механизмов (заслонки, задвижки, краны, регуляторы, вентили и др.) с пневмогидравлическими или электрическими приводами. В дополнение к этому, немаловажным является тот факт, что газоперерабатывающие предприятия являются частью технологических цепей общих систем газоснабжения. Они располагаются на больших расстояниях, и их работа невозможна без надежной связи и средств автоматизации. Выход из строя силовых машин или исполнительных механизмов, управляемых по достаточно протяженным сетям, способен инициировать опасные явления, такие как взрывы и пожары.

Неслучайно на таких особо опасных объектах, как атомные электростанции, рекомендуется учитывать сейсмические воздействия, начиная с 4 баллов, а все электротехническое оборудование должно поставляться в сейсмостойком исполнении. Подобные требования предъявляются и в других зарубежных странах, в том числе, в США и Японии.

Отсюда вытекает вывод о научной и практической актуальности проблемы, связанной с защитой производственных фондов, обслуживающего персонала, а также с экологической безопасностью.

Теперь о науке. Это третье, о чем я хочу указать.

Промышленная безопасность - безусловно, наука. Такие признаки, как научная и практическая актуальность, в ней присутствуют. В ней имеется масса нерешенных научных проблем и задач, для чего требуется разработка множества теорий, методов и методик, выводов закономерностей, обобщений, выявления причинно-следственных связей и зависимостей и многого другого, что характеризует это направление, как направление научное.

Первоочередные научные проблемы промышленной безопасности в настоящее время, как мне видится, укладываются в четыре основных блока.

Первый блок. Математические методы и вычислительные технологии прогнозирования риска и моделирования чрезвычайных ситуаций. Это сложнейшая тематика, предполагающая разработку дерева развития гипотетических аварий и теории катастроф. По моему разумению, это высший «пилотаж науки», и я его поставил на первое место.

Второй блок. Анализ и обобщение результатов обследования различных аварий катастроф. Выявление причин катастроф на основе исследования кинетики

повреждений и деградации материалов. На основе этих обобщений возможна систематизация процессов и явлений и вывод множества закономерностей.

Третий блок. Разработка арсенала новых технических средств неразрушающего контроля и технической диагностики, работающих на различных физических принципах. Эти средства должны позволять в режиме реального времени отслеживать процессы эксплуатации сложных систем и технических устройств.

Четвертый блок. Расчетно-экспериментальные методы механики деформирования и разрушения. В рамках этого блока находятся вопросы физико-механических свойств и характеристик конструктивных материалов, анализ напряженно-деформированного и предельного состояния различных конструкций и конструктивных систем. Сюда могут войти вопросы накопления повреждений, вопросы пластичности, нелинейного деформирования и т.п.

Как известно, в 21 веке наука о жизни и жизнеобеспечении станет главным направлением исследований в мире. Также известно, что за наукой следует практика. И дальнейшее существование нашей страны будет во многом зависеть от того, сможем ли мы занять соответствующую нишу в научном мире, а главное, решить практическую задачу жизнеобеспечения нашего общества. И это не только хлеб и кров, это гораздо более значимое, в том числе и наша способность бороться со стихиями природы и не инициировать эти стихии неумелым обращением с достижениями научно-технического прогресса.

У нас практически из-под Оренбурга извлекается второй триллион кубометров природного газа. Шесть лет тому назад здесь была оборудована сейсмометрическая станция, входящая в состав геофизической службы РАН (Обнинск- 42). Данные наблюдений, фиксируемые этой станцией, вызывают серьезную тревогу. С каждым годом число местных сейсмических событий увеличивается, опасность нарастает.