Совершенствование системы безопасности персонала аэс на основе информационно-измерительной системы скала-микро

В третьей главе рассмотрены вопросы повышения безопасности АЭС для персонала, населения и окружающей среды.

Повышение безопасности эксплуатации энергоблоков РБМК–1000 требует внедрения нового поколения управляющих систем безопасности, в состав которых входят: комплексная система контроля управления и защиты (КСКУЗ) и управляющие системы безопасности для технологических систем (УСБ–Т) вместе с компьютерными системами вывода информации (ВИ) и системами бесперебойного электроснабжения (БЭС), а также системы «СКАЛА–МИКРО».

Важнейшей особенностью КСКУЗ (рис.3) является реализация детерминистических принципов безопасности.

Для проведения испытаний оборудования опытных образцов, функциональных испытаний поставочных образцов и использования для авторского сопровождения систем был создан стенд – полигон (рис. 4).

Одним из главных предназначений стенда – полигона следует считать подготовку обслуживающего персонала и повышение профессионализма с целью снижения риска ошибочных действий, приводящих к травматизму и профзаболеваниям как персонала, так и населения.

Учитывая, что современные технические средства автоматизации, телекоммуникаций, связи и другие виды электронных устройств чувствительны к качеству питающего напряжения, особое внимание уделено несинусоидальности и несимметрии напряжения, которые приводят к погрешностям в работе средств автоматики и измерений, вопросам электробезопасности и электромагнитной совместимости средств автоматики, передачи и отображения информации.

С целью совершенствования системы безопасности персонала, контроля и управления АЭС разработана система «СКАЛА-МИКРО», в которой отказ любого активного или пассивного элемента оборудования не приводит к ухудшению функционирования системы за счет дублирования источников информации и резервирования питания (рис. 5).

Проведена существенная реконструкция зоны рабочих мест операторов реактора с учетом антропометрических и эргономических требований, что позволило снизить зрительную нагрузку оператора в процессе контроля параметров и принятия решения, обеспечить оператора и ремонтный персонал современными средствами отображения информации с ее детализацией о состоянии оборудования и протекания процессов. Все эти мероприятия направлены на снижение рисков травматизма, профзаболеваний и негативного влияния на население и окружающую среду.

Рис. 5 - Структура системы “СКАЛА-микро”

В четвертой главе рассмотрены вопросы оценки рисков возникновения травмоопасных ситуаций и профессиональных заболеваний. Анализ и оценка риска травматизма и профзаболеваний проводится с учетом того, что организация работы персонала - постоянно меняющийся процесс, так как меняются: различные устройства; средства измерения и контроля; средства защиты; отдельные технологические процессы; оснащение рабочих мест и т.д.

Поэтому особое внимание обращено на состав факторов риска травматизма и профзаболеваний работников. Риск выражается через существующую опасность травмирования и профессионального заболевания с учетом возможности исключения риска и тяжести риска

, (1)

где pоп – вероятность существования определенного риска; pизб - вероятность того, что можно избежать риска; S – величина, определяющая тяжесть риска.

Следовательно, риск можно представить как двумерную величину, которая включает в себя вероятность происшествия и величину последствий.

Ущерб, причиненный здоровью, определяется временем нетрудоспособности в результате или появившейся болезни (лучевая болезнь, потеря слуха, зрения, ожоги и др.), от воздействия определенного фактора риска (утечка радиоактивного вещества, пожар, взрыв, электрическая дуга, электромагнитные излучения).

Совокупность действия физических, химических и биологических факторов определяет степень психофизиологической комфортности условий рабочей среды. Оценку можно производить с помощью интегрального показателя условий рабочей среды:

, (2)

где i = 1,…, – учитываемые факторы рабочей среды при выполнении работы; Xmax, Xi – максимальная бальная оценка факторов и наиболее вероятные бальные оценки уровня рассматриваемых факторов соответственно; t1, t2 – относительные длительности времени действия превалирующего и остальных факторов рабочей среды, соответственно; 6 – общее количество категорий тяжести труда.

Учитывая, что нормативными документами регламентировано использование средств индивидуальной и коллективной защиты в работе показано, что при постоянно действующих факторах безопасность человека обеспечивается, если

, (3)

где m – число случаев воздействия опасного или вредного производственного фактора на человека, использующего средства защиты; Tсзк – продолжительность использования защитных средств в k -ом конкретном случае; Tр – время выполнения работы.

При постоянно действующем опасном или вредом производственном факторе модель возникновения отказов средств защиты может быть представлена в виде случайного процесса накопления повреждений. Предполагая аддитивность потери стойкости защитных средств, величина накопленного в них повреждения за период времени T может быть определена с помощью равенства

, (4)

где K - коэффициент, характеризующий скорость разрушения или потери защитных свойств при действующем уровне производственного фактора; Ti(ti) - случайные длительности воздействия фактора на средства защиты в моменты времени t1, t2,…,tk (i = 1,2,…,k).

Если m 56, то независимо от вида закона распределения случайных величин T и значение и величины Tсз образуют систему двух асимптотически нормальных случайных величин (нормальный закон на плоскости).

Следовательно, безопасность человека может быть определена с помощью вероятности

, (5)

или вероятность возникновения травмоопасности или профзаболевания за время T производственного процесса, протекающего при постоянном воздействии на средства защиты опасных или вредных производственных факторов.

, (6)

Используя параметры распределения определяемые с помощью: математических ожиданий MT, M случайного интервала времени между моментами воздействия фактора на человека, работающего в средствах защиты и величины возникающего повреждения в результате такого воздействия; дисперсии DT, D случайного интервала времени между воздействиями факторов на средства защиты и случайной величины повреждения, обусловленного таким воздействием, можно определить вероятность p(T) с помощью функции Лапласа

, (7)

где - табличный интеграл (x - аргумент).

Значение аргументированного времени безотказной работы средств защиты

, (8)

где = p(T) – доверительная вероятность безотказной работы средств защиты в течение времени гарантийной наработки; - гамма процентный гарантийный ресурс защитных средств по наработке на отказ.

Используя положительное значение в уравнении (8) можно определить гарантийный срок службы средств защиты в условиях воздействия производственных факторов:

, (9)

где T - гамма-процентный гарантийный срок службы средств защиты в заданных условиях эксплуатации; B – безразмерный параметр.

, (10)

где - математические ожидания случайных величин T и в виде функции времени

; ; (11)

DТ, D – дисперсии случайных величин T и .

; . (12)

Использование предложенного метода оценки средств защиты позволяет не только определить параметры средств защиты персонала, но и оценить резерв времени, которым человек располагает для обнаружения и ликвидации опасности, это особенно важно в условиях возникновения ситуации с выбросом радиоактивных веществ.

В пятой главе предлагается методика прогнозирования и оценки рисков травматизма и профзаболеваний, которая позволяет не только прогнозировать риски, но и планировать мероприятия по улучшению условий и охраны труда, совершенствовать подготовку персонала, снижать риски до приемлемых уровней и др.

Основополагающими при оценке рисков травматизма и профзаболеваний на АЭС являются данные о технических устройствах, зданиях и сооружениях, а также статистические данные учтенных аварий и инцидентов, случаев травматизма и профессиональных заболеваний, результатов аттестации рабочих мест и др.

Уровень потенциальной опасности j – технологического (технического) устройства может быть рассчитан с помощью равенства:

, (13)

где nj – количество устройств j – ого типа; Bj – бальная оценка уровня потенциальной опасности.

Тогда суммарный уровень потенциальной опасности оборудования (блока, цеха, лаборатории и т.д.) определяется по формуле:

, (14)

где m – количество видов оборудования j – ого вида; k – количество типовых происшествий; BТП – балл опасности типового происшествия; СП – рассматриваемое структурное подразделение.

Для расчета рисков можно пользоваться следующим аналитическим выражением

, (15)

где i – вид негативного события; – частота профессиональных заболеваний, 1/год; – частота легких травм, 1/год; – частота тяжелых травм (несчастных случаев), 1/год; - частота несчастных случаев со смертельным исходом, 1/год; NСП.Ч – средняя списочная численность.

Следовательно, величина комплексного риска

, (16)

где Yi – ущерб, нанесенный в результате профзаболеваний, легких и тяжелых несчастных случаев (травм), а также несчастных случаев со смертельным исходом. Оценка ущерба, связанного с нарушениями требований охраны труда производится на основании выплат за несчастные случаи, либо страховых сумм, перечисленных в фонд социального страхования Sстр.В на одного работающего в СП:

. (17)

Бальный показатель (рейтинг) структуры подразделения АЭС по охране труда может быть определен по формуле:

, (18)

где - показатель (балл), наработанный СП по результатам аттестации рабочих мест, NОП – количество работающих на рабочих местах с высокой потенциальной опасностью травмирования или профзаболевания; Nобщ.СП - общее количество работающих; Bсп.ч – бальный показатель (балл) частоты возникновения профзаболеваний и несчастных случаев; Bкр.СП – показатель (балл) комплексного риска появления профзаболеваний и травматизма

, (19)

где Rком.СП – уровень комплексного риска профзаболеваний и травматизма в конкретном структурном подразделении; - максимальный уровень комплексного показателя риска.

Результаты оценки рисков и ранжирования структурных подразделений используются в качестве первичной информации для уточнения рисков и планирования мероприятий в системе управления охраной труда (СУОТ).

Уровень потенциальной опасности (суммарный балл) j-ого технического устройства определяем по формуле:

, (20)

где ; Fjфакт – фактическое количество опасного фактора рассматриваемого устройства j – ого типа; Fjном – номинальное количество опасного фактора.

Следовательно, суммарный уровень потенциальной опасности конкретного СП АЭС

Q,

где nj – количество оборудования j – ого типа;

n – количество видов оборудования j – ого типа.

Детальная оценка рисков травмирования и профзаболеваний персонала позволяет прогнозировать уровень безопасности на отдельных участках АЭС и планировать мероприятия по снижению риска до приемлемых уровней. Реализация этих мероприятий на реальных объектах АЭС может осуществляться в рамках программы повышения безопасности АЭС, в т.ч. внедрение информационно-измерительной системы «СКАЛА – Микро».

В шестой главе приведен анализ программного обеспечения рабочих станций оператора. В разработанные ранее информационные системы предложено внести дополнения и изменения, снижающие риски ошибочных действий операторов, повышающие надежность и оперативность контроля объектов АЭС, а также улучшающие условия труда персонала.

2. Основные результаты работы

1. Разработка проекта модернизации системы «СКАЛА» проведена с использованием существующих на АЭС первичных датчиков локальной автоматики, и большей части коммуникационных связей. Принято решение концерна «Росэнергоатом» о модернизации всех действующих комплектов системы «СКАЛА» на основе проекта «СКАЛА–микро».

2. В результате внедрения системы «СКАЛА–микро»:

• снижен риск несанкционированных (ошибочных) действий операторов;
• снижен риск возникновения аварийный ситуаций, приводящих к травмированию и профзаболеваниям персонала;
• существенно повышены эксплуатационная надежность и качество контроля энергоблока;
• сохранены существующие кабельные присоединения при замене устройств нижнего уровня;
• обеспечен оперативный обмен информации с новой системой управления и защиты реактора (двухкомплектной КСКУЗ) по цифровому каналу связи;
• обеспечен прием информации непосредственно от датчиков расхода воды в каналах реактора с исключением промежуточных преобразователей;
• существенно повышена оперативность контроля измеряемых параметров – период контроля поканальных расходов воды снижен до 2 с (вместо 60), температурных параметров до 4 с (вместо 60), индивидуальных аналоговых параметров до 1 с (вместо 10) и дискретных параметров до 0.5с (вместо 10);
• реализована развитая система информационной поддержки операторов энергоблока с применением индивидуальных (двухэкранных рабочих станции отображения) и коллективных (экраны коллективного пользования) средств представления информации;
• расширен объем и увеличена разрешающая способность системы диагностической регистрации (количество контролируемых параметров увеличено в 2-3 раза, глубина архивирования возросла до 30 суток вместо 30 минут).

3. Практика эксплуатации оборудования системы «СКАЛА–микро» на 7-ми энергоблоках РБМК-1000 подтвердила правильность выбора пути модернизации, а также выявила высокую надежность новых аппаратно-программных средств и их явное преимущество по многим другим параметрам над ранее используемыми средствами.

4. Предложенная система легко адаптируема, и по существу, для каждого нового энергоблока требуется лишь доработка программного обеспечения в плане привязки к объекту, доработки же оборудования не требуется.

5. Ввод в эксплуатацию системы «СКАЛА–микро» позволил сделать реальный шаг в направлении автоматизации широкого круга мероприятий, связанных с наладкой, эксплуатацией электрооборудования и повышением уровня безопасности персонала при эксплуатации канального реактора.

6. В результате реализации программы технической модернизации энергоблоков РБМК-1000 первого и второго поколений, в число которых вошло внедрение системы «СКАЛА–микро», созданы необходимые условия для продления срока их эксплуатации. Решена задача повышения безопасности данных энергоблоков до уровня современных международных требований.

7. Результаты работы позволяют говорить о том, что сделан значительный шаг в направлении снижения риска травматизма и профзаболеваний персонала АЭС.

3. Список публикаций по теме работы

1. Десятников И. И., Джумаев С.Д., Савин А.К. «Опыт разработки и эксплуатации информационных систем верхнего уровня АЭС с реакторами РБМК» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том 100, М, 2001 год, с. 197 – 206.
2. Десятников И. И., Джумаев С.Д. «Вопросы повышения безопасности атомных станций с канальными реакторами» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том 101, М, 2004г., с. 11-16.
3. Джумаев С.Д, Лурье В.В., Молчанова Н.К. «Разработка программного обеспечения рабочих станций оператора модернизируемых информационных систем верхнего уровня АЭС с реакторами РБМК-1000». // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том101, М, 2004г., с.117-126.
4. Джумаев С.Д. «Разработка и ввод в эксплуатацию нового поколения информационно-измерительной системы «СКАЛА-микро» // «Электротехника», № 6, 2005 г, с. 18-24.
5. Джумаев С.Д., Десятников И.И., Петров А.В. «Информационно-измерительные системы нового поколения для энергоблоков АЭС с реактором типа РБМК-1000. Результаты внедрения и перспективы развития» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том 104, М, 2007 г., с. 13-27.
6. Джумаев С.Д., Жемчугов Г.А, Петров А.В. «Атомное направление НПП ВНИИЭМ. Эволюция развития» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том 104, М, 2007 г., с. 5 - 12.
7. Крутикова Л.П., Джумаев С.Д., Силкина О.Б., Петухова А.В. «Автоматизированная сетевая информационно-поисковая система учета документов качества по изделиям АЭС» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», т. 104, М, 2007 г., с. 120 - 130.
8. Джумаев С.Д., Петров А.В. «Опыт эксплуатации системы «СКАЛА-микро» на АЭС с РБМК» // 5-ая международная научно-техническая конференция «Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики». Программа тезисов и докладов, М, 2006 г, стр.76 – 77.
9. Джумаев С.Д., Макаров А.К., Медведев В.Т., «Влияние травматизма, профзаболеваний на эффективность работы персонала» // Труды НПП ВНИИЭМ «Вопросы электромеханики», том 109, №2, с.39-42, М, 2009г.

Личный вклад автора в работах заключается в следующем:

В (1) проведен анализ эксплуатационных особенностей реактора РБМК-1000 с точки зрения построения информационных систем, обеспечивающих безопасность и эффективный контроль персоналом АЭС технологических процессов. В (2) выделены функции системы «Скала-микро», влияющие на безопасность. В (3) предложены алгоритмы, повышающие эффективность работы персонала. В (5) описано построение системы «Скала-микро» на новой элементной базе. В (6) выделены особенности информационных систем повышения безопасности технологических процессов на АЭС с реакторами типа РБМК. В (7) поставлены задачи по обеспечению контроля качества оборудования информационных систем для АЭС. В (8) проанализированы аспекты безопасности эксплуатации системы «СКАЛА-микро». В (9) проанализированы особенности повышения эффективности работы персонала и охраны труда на АЭС.