Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
medvedev_v_t_red_inzhenernaya_ekologiya.pdf
Скачиваний:
129
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
13.81 Mб
Скачать

Г л а в а 16 Анализ риска

521

(3). Все эти отказы могут иметь различные причины, приведенные

в наружном кольце рисунка.

На начальной стадии анализа должны рассматриваться только главные, наиболее вероятные или критичные события. Для опреде­

ления этих событий можно использовать анализ критичности. По

мере продвижения аналитической работы можно включать все более

редкие или менее вероятные события или предпочесть не принимать

их в расчет.

В принципе, о~;<ружающие условия - это весь мир, в котором

находится данная система. Таким образом, чтобы не отклоняться от

намеченной цели, необходимо установить разумнь1е пределы влия­ ния окружающей среды при проведении. исследования с помощью

дерева событий или дерева отказов (анализа последствий), посколь­

ку эти два подхода предусматривают детальную разработку разви­ тия начальных аварийных событий в системе и окружающей ее

среде.

При анализе системы требуется тщательно установить началь­ ное состояние элементов. Все элементы, которые имеют более одно­ го рабочего состояния, создают различные начальные условия Не­ обходимо также точно установить рабочий отрезок времени: напри­

мер, условия при пуске и остановке могут создавать опасные усло­

вия, отличающиеся от опасных условий при установившихся режи­ мах работы.

Когда достат-очное количество информации о системе собрано,

можно составить описания вариантов развития процесса (сценари­ ев) и определить конечные события. Затем устанавливают причин­

ные взаимосвязи, ведущие к каждому конечному событию, при по­

мощи дерева отказов.

16.8.Пример построения дерева отказов

Вкауестве примера построения дерева отказов рассматривается

конечное событие <<отказ запуска электродвигателя•> для системы,

представленной на рис. 16.19. Четкое определение конечного собы­

тия необходимо, даже если событие описано на дереве отказов в

сокращенной форме. В данном случае полным конечным событием

является <<отказ запуска электродвигателя при включении переклю­

чателя в заданный момент времени t•>

Классификация отказов элементов полезна при построении де­ рева отказов, показанного на рис. 16.20 Конечное событие <<отказ

запуска электродвигателя•> может быть вызвано тремя причинами.

522

Час т ь 11. Мониторинг и защита окружающей среды

2

3

5

Рис. 16.19. Электрическая схема системы

1 - генератор; 2 - переключатель; 3 - электродвигатель; 4 - кабель; 5 -

предохранитель

первичным отказом электродвигателя; вторичным отказом; ошибоч­ ной командой.

Первичные отказы - это отказы самого электродвигателя, ко­

торый соответствует техническим условиям, возникающие в резуль­ тате естественного старения. Вторичные отказы - отказы, возни­

кающие из-за причин, которые лежат за пределами, заданными тех­

ническими условиями, таких, как: а) переработка (например, пере­

ключатель остался включенным после предыдущей работы, что вы­ звало перегрев обмоток электродвигателя, приведший в свою оче­

редь к короткому замыканию или обрыву цепи); б) изменение усло­

вий работы (вибрации, термические нагрузки и т.д.); в) неправиль­

ное обслуживание (например, некондиционная смазка подшипников

электродвигателя). Ошибочные команды вызываются самопроиз­

вольными управляющими сигналами или помехами. В нашем случае

этот отказ заключается в <<отсутствии напряжения на электродви­

гателе•>.

Первичные и вторичные отказы вызываются причинами, приве-. денными в наружном кольце на рис. 16.18. Элемент может быть в нерабочем состоянии в момент t, если предыдущие возмущения вы­

вели элемент из строя и он не был отремонтирован. Возмущения

могли возникнуть в любое время до момента t. Однако процесс во

времени не рассматривается. Таким образом, первичный или вто­

ричный отказы в момент t являются конечными событиями, и более

детальный анализ не проводится. Другими словами, дерево отказов

является мгновенным <<снимком•> системы в момент времени t.

Возмущения являются факторами, управляющими переходом из исправного состояния элемента в нарушенное. Точнее говоря, эти

возмущения определяют вероятность перехода элементов из одного

Г л а в а 16. Анализ риска

523

Рис. 16.20. Дерево отказов для системы, приведеиной на рис. 16.19

состояния в другое. Первичное событие, отображенное кругом, яв­

ляется исходным событием, для которого имеются детальные данные

по отказу. Вторичное событие является не полностью разработан-

524

Час т ь 11 Мониторинг и защита окружающей среды

ным, поэтому оно отображается ромбом Количественные характе­

ристики вторичных отказов следует оценивать соответствующими

подходящими методами, после чего они также становятся ИQходны­

ми событиями

Ошибочная команда <<нет напряжения на электродвигателе>> воз­ никает при отказе соседних элементов На рис 16 19 имеется собы­ тие <<нет тока в цепи>> Возможна более детальная разработка этого

события, кот6рое в итоге приводит к событию <<нет тока через предо­

хранитель>> Имеется первичный отказ предохранителя - <<обрыв

предохранителя из-за естественного старения>> и вторичный

отказ - <<Предохранитель размыкается избыточным токоМ>> Можно

ввести ошибочную команду «нет напряжения на предохранителе>>,

которая относится к причине 3 Однако все элементы были расемот рены р.анее и не было обнаружено отказов, вызывающих событие <<нет напряжения на предохранителе>> Таким образом, можно не учитывать данную ошибочную команду В результате дерево отка­

зов построено полностью

Вторичный отказ предохранителя мо~ет быть вызван избыточ­

ным током, протекающим в данный момент или перед этим и возни­

кающим в результате отказа соседних элементов Избыточный ток в любое время до момента t может повредить предохранитель Од­ нако нельзя ввести событие <<Избыточный ток возник до момента t>>,

так как тогда нужно рассматривать неопределенное число моментов

в прошлом Но можно ввести событие <<Избыточный ток в данный

момент t>>

Если предполагается, что вероятность события егенератор не вышел из строя>> очень велика, например, 0,9999, то такие события называются •событиями с очень большой вероятностью• и ими

можно пренебречь на входе в лагическии знак И (или в знак <<За­ преТ»), существенно не изменяя вероятности конечного события

Только при очень детальном анализе <<события с очень большой ве роятностьЮ>> сохраняются в дереве отказов На рис 16 21 представ­

лен вариант дерева отказов Конечным событием в этом варианте

является <<Избыточный ток через предохранитель>> Данное дерево

отказов можно использовать при количественных оценках специаль­

ными методами, для того чтобы определить частоту возникновения

избыточного тока в данный момент времени t Эта информация в

свою очередь применяется для количественных оценок вторичных

отказов предохранителя и, в конце концов, для подсчета вероятное

ти появления события <<Нет запуска электродвигателя>> Существуют

упрощенные методы анализа для событий, обусловленных причина-

Гл а в а 16 Анализ риска

525

Ге11ератор

не вышел из строя

Рис 16 21 Дерево отказов с конечным событием <<избыточныи ток

через предохранитель~

ми 1, 2 и 3 (см рис 16 18) с очень большой и с очень малой веро­

ятностями появления

Ниже приводятся семь основных эвристических правил, исполь­

зуемых для построения дерева отказов

1) заменять общий сценарий события более детализированным,

например сценарий <<электродвигатель работает слишком долго& за

меняется сценарием <<ТОК через электродвигатель протекает слиш­

ком ДОЛГО>>,

2) разделять события на более элементарные, например событие

<<разрыв стержня КЗ-клетки& заменяется событием <<разрыв стержня

из-за смещения листа пакета>>,

3) точно определять причины событиИ, например <<Повышение

.температуры обмотки ротора из-за выхода из строя вентилятора&,

526

Час т ь Il Мониторинг и защита окружающей среды

Рис 16 22 Разработка отказа элемента (событие 4СОстояние элемента•)

Избыточный ток

Рис 16 23 Дерево отказов, получаемое при пренебрежении событием с очень

большой вероятностью (генератор не вышел из строя)

4) связывать инициирующие события с событием типа (\отсутст­

вие защитных действиЙ>>, например событие <<Перегрев>> заменяется

событием <<ОТсутствие охлаждения>> в сочетании с событием <<Нет вы­

ключения системы,>;

5) отыскивать совместно действующие причины событий, напри­

мер событие <<Пожар>> заменяется двумя событиями <<перегрев обмот­

КИ>> и <<искрение коллектора>>;

6) точно указывать место отказа элемента, например событие

<<нет напряжения на электродвигателе» заменяется событием <<нет

тока в сети питанИЯ>>,

7) детально разрабатывать отказы элементов в соответствии со

схемой, приведенной на рис. 16.22.

Прослеживая события в обратном направлении в поисках более элементарных событий, обычно можно обнаружить отказы отдель­

ных элементов. Эти события в свою очередь опять могут быть раз­ работаны по схеме, показанной на рис. 16.22.

Г л а в а 16 Анализ риска

527

Если не включать в рассмотрение события с очень большой ве­ роятностью, то дерево отказов с конечным событием <<избыточный

ток предохранителя•> примет вид, представленный на рис. 16 23. Если событие, заключенное в прямоугольнике, может быть де­

тально разработано по схеме, показаиной на рис. 16.22, то такое событие называется событием <<состояние системы•>. Для события <<Состояние системы•> нельзя выделить определенный элемент, кото­ рый является единственной причиной данного события Сразу не­

сколько элементов или даже отдельные подсистемы определяют со­

бытие <<состояние системЫ•>. Эти события следует разрабатывать,

руководствуясь первыми шестью правилами, приведеиными выше,

до тех пор, пока не выявятся события <<Состояние системы». События

типа <<Состояние элемента•> в конечном итоге вызываются следую­

щими причинами: 1 - первичные отказы; 2 - вторичные отказы;

3 - ошибочные команды. Если первичные и вторичные отказы не

разрабатываются более детально, их превращают в элементарные

(исходные) события при построении дерева отказов.

Ошибочные команды являются обычно событиями <<Состояние

системы•>, которые следует разрабатывать детальнее, пока не будут

найдены соответствующие им события типа <<состояние элемента•>.

Результирующие события <<состояние элемента•> в свою очередь снова детализируют по схеме, приведеиной на рис. 16 22. Процедуру

повторяют и завершают разработку, когда уже нет возможности

отыскать новые ошибочные команды.

Сложное конечное событие следует определить с помощью так

называемой вершины дерева. Вершина дерева состоит из: конечного

события; дополнительных нежелательных событий, в том числе по­

тенциальных аварий, опасных состояний, которые являются непо­

средственными причинами конечного события. Конечное событие и

дополнительные события должны быть тщательно определены, и все

важнейшие причины конечного события выявлены. Первые nять эв­

ристических nравил также оказываются полезными при nостроении

вершины дерева.

Вместе с эвристическими nравилами обычно исnользуются не­

которые практические соображения.

если <<Нормальное•> функционирование элемента помогает со­

ставить последовательности отказов, следует это сделать, т.е пред­

положить, что данный элемент функционирует нормально1 ;

1 Это эквивалентно исключению из дерева отказов событий с очень высокой

вероятностью.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]