Надежность и безопасность технических систем. Учебное пособие

Риск функциональный собственный.

Для арматуры все виды возможных отказов могут быть заранее оговорены. Так, для запорной арматуры к таким отказам относятся:

-потеря герметичности по отношению к внешней среде, в том числе разрушение корпусных деталей, находящихся под давлением рабочей среды;

-потеря герметичности в затворе;

-невыполнение функции закрытия и открытия;

-самопроизвольное выполнение функции закрытия и открытия;

-необеспечение требуемого времени закрытия (открытия).

В процессе согласования технического задания на проектирование изделия, исходя из конкретных условий эксплуатации, должно быть оговорено, какие из вышеперечисленных отказов являются критическими. Для этих отказов и должно быть обеспечено приемлемое значение Rfp.

Риск аварийный собственный.

Как правило, на стадии согласования ТЗ на проектирование заказчик оговаривает возможные нештатные ситуации (уровень сейсмических воздействий, пожары, наводнения и т.п.) и вызываемые этими ситуациями критические отказы, перечень которых в общем случае может не совпадать с перечнем критических отказов, возникающих в нормальных условиях эксплуатации. Например, при пожаре фторопластовые детали начинают выделять фосген, который является источником соответствующей опасности. На основе этого перечня в процессе проектирования и отработки изделий обеспечивается приемлемое значение Rcp.

Риск дисфункциональный собственный.

Исходя из анализа многолетних данных по эксплуатационной статистике, с заказчиком согласовывается перечень возможных ошибок обслуживающего персонала при эксплуатации изделий, ведущих к возникновению критических отказов. На основе этого перечня за счет конструктивных мер («защита от дурака») в процессе проектирования и обработки изделий обеспечивается приемлемое значение Rdp.

В случае, когда в процессе проектирования и отработки изделий не удается обеспечить приемлемые уровни рисков, в нормативной документации должны быть даны указания о мерах предупреждения возможности нанесения ущерба здоровью людей и (или) окружающей среде и необходимых действиях при возникновении опасных ситуаций. Если указанные мероприятия рассматриваются как недостаточные или их использование может сделать изделие непригодным для употребления, то надо указать на применение средств защиты, не зависимых от данного изделия, или же личных средств защиты. В том случае должны использоваться комплексные показатели риска Rfc, Rcc, Rdc, рассчитанные исходя из представленных разработчиком арматуры значений собственных рисков Rfp, Rcp, Rdp, и эффективности защиты, обеспечиваемой разработчиком системы.

10.6. Оценка риска аварий

Порядок разработки декларации безопасности опасных производственных объектов учитывает анализ условий возникновения и развития аварий, который включает:

121

-выявление возможных причин возникновения и развития аварийных ситуаций

сучетом отказов и неполадок оборудования, возможных ошибочных действий персонала, внешних воздействий природного и технического характера;

-определение сценариев возможных аварий;

-оценку количества опасных веществ, способных участвовать в аварии;

-обоснование применяемых для оценки опасностей моделей и методов расчета.

Приведенные данные причин пожаров (табл.10.6) способствуют проведению идентификации опасных и вредных факторов на объектах хранения нефтепродуктов. Можно выделить следующие опасности: взрыв (В), пожар (П), отравление (О) персонала токсическими веществами, загрязнение (3) окружающей природной среды (ОПС). Все эти нежелательные события могут наступать в случае нарушения технологического регламента работ на объектах или отступления от инструкций.

122

первого исходного события Q2.1 можно использовать данные для показателей, форми-

рующих коэффициент K1 (частные факторы взрывоопасности), приведенные в табл.10.7.

Таблица 10.7

Примечание. СНЭ - сливно-наливная эстакада: ПНС - продуктово-насосная станция: ТТ технологический трубопровод (для перекачки СНП): РП - резервуарный парк: Л – лаборатория; ПХ помещения для хранения СИП, отобранных для анализа.

Анализ специфических свойств керосина разных марок и бензинов показал отсутствие у них принципиальных различий. Оба они являются легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), но упругость паров бензина значительно (в среднем на 1 - 2 порядка) выше упругости паров керосина. Поэтому в условиях производства при нормальной температуре в закрытых объемах бензин может образовывать паровоздушные смеси, способные к взрыву от внешних источников, в то время как керосин практически их не образует (табл.10.8).

124

Коэффициент K1, имеющий достаточно высокое значение (0,41), можно связать с вероятностной составляющей, принимая субъективную вероятность образования паровоздушной смеси бензина близкой к 0,4. Что касается керосина, то эта величина в значительной мере зависит от его состава. Для авиационных топлив она приближается к 0,4, а для осветительного керосина может быть принята на порядок ниже, т.е. 0,04.

Статистика пожаров и взрывов свидетельствует о том, что источники воспламенения проявляются достаточно часто. Поэтому на этапе оценки опасности можно принять субъективную вероятность появления источника зажигания (воспламенения) Q2.2 равной 0,4 (такой же, как Q3.13 = 0,40). В этом случае для модели оценки вероятности взрыва бензина он составит 0,4.0,4 = 0,16. Иначе говоря, один случай из шести может закончиться взрывом. Для осветительного керосина эта величина на порядок меньше (0,016), т.е. только 1 случай из 60 будет сопровождаться взрывом.

Наиболее значимым является анализ источников воспламенения. Свой вклад вносят аппаратура с огневым обогревом, искрение и перегрев токоведущих систем, удар и трение. Анализ реальных случаев позволил оценить вклад источников воспламенения равный 0,14. Из этой величины 0,12 приходится на искрение и перегрев токоведущих частей. Вероятности проявления других источников воспламенения следующие: атмосферное электричество (молния, грозовые разряды), Q3.10 = 0,05; разряд стати-

стического электричества, Q3.11 = 0,09; тлеющее пламя (транспорт), Q3.12 = 0,02; открытое пламя (неосторожное обращение с огнем), Q3.13 = 0,40; другие источники, Q3.14 =

0,10. Составляющие вероятности более низкого уровня на данном этапе не анализируются.

Проведенный анализ показал, что потенциальная вероятность аварии на объектах по хранению нефти и нефтепродуктов достаточно высокая. Существенный вклад в эту составляющую вносят ошибки персонала.

Причинами ошибок персонала могут быть рассеянность, привычные ассоциации, низкая бдительность, ошибки альтернативного выбора, неадекватный учет побочных эффектов и неявных условий, малая точность, слабая топографическая, пространственная ориентировка. Важным средством предотвращения аварий в данном случае является четкое соблюдение отраслевых правил, норм и инструкций.

125

Литература

1.Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 г., № 116-ФЗ.

2.ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования.

3.ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

4.ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.

5.ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.

6.Хенли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска. - М.: Машиностроение, 1984.

7.Труханов В.М. Надежность изделий машиностроения. Теория и практика. – М.: Машиностроение, 1996.

8.Проников А.С. Надежность машин. - М.: Машиностроение, 1978.

9.Адуевский и др. Надежность и эффективность в технике. Справочник. - М.: Машиностроение, 1989.

10.Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем. - М.:

Мир, 1984.

11.Беляев Ю.К. и др. Надежность технических систем. Справочник. – М.: Радио и связь, 1985.

12.Синицын А.П. Расчет конструкций на основе теории риска. М.: Стройиздат, 1985.

13.Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. - М.: Машиностроение, 1990.

14.Безопасность жизнедеятельности./Под ред. С.В.Белова. 2-е изд. - М.: Высшая шко-

ла, 1999.

15.Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование. Справочник. /Под ред. С.В.Белова. - М.: Машиностроение, 1989.

16.Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда). /П.П.Кукин, и др. - М.: Высш. шк., 1999.

17.Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шипов В.Н. Инженерная экология. Общий курс. В 2- х т. – М.: Высшая школа, 1996.

18.Экология. Учебное пособие. – М.: Знание, 1997.

19.Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология: Природа – Человек – Техника.

– М.: ЮНИТИ, 2001.

20.Пожарная безопасность. Взрывобезопасность./Под ред. А.Н.Баратова.- М.: Химия, 1987.

21.Баратов А.Н., Пчелинцев В.А. Пожарная безопасность. - М.: Изд-во АСВ, 1997.

22.Инженерная психология. /Под ред. Б.Ф.Ломова. - М.: Высш. шк., 1986.

23.Временный порядок разработки декларации безопасности промышленного объекта РФ. М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 1995.

24.Онищенко В.Я. Классификация и сравнительная оценка факторов риска.//Безопасность труда в промышленности. 1995, №7, с.23-27.

126

25.Мартынюк В.Ф. и др. Анализ риска и его нормативное обеспечение. .//Безопасность труда в промышленности. 1995, №11, с.55-62.

26.РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов.

27.СНиП 21-01-97.Строительные нормы и правила. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

28.Роздин И.А., Хабарова Е.И. Оценка риска аварий на предприятиях по хранению светлых нефтепродуктов методом построения деревьев опасности. //Безопасность труда в промышленности. 2000, №10, с.20-23.

29.Иванов Б.С., Богомолов Д.Ю. Оценка риска на промышленном предприятии. // Безопасность труда в промышленности. 1999, №9, с.40-42.

30.СП 12-132-99. Безопасность труда в строительстве. Макеты стандартов предприятий по безопасности труда для организаций строительства, промышленности строительных материалов и жилищно-коммунального хозяйства.

31.Иванов Е.А., Тарасьев Ю.И., Шпер В.Л. О номенклатуре показателей риска для решения задач нормирования и оценки безопасности промышленной трубопроводной арматуры. //Безопасность труда в промышленности. 2000, №10, с.38-40.

32.Акимов В.А., Радаев Н.Н. Методический аппарат исследования природного и техногенного рисков. //Безопасность жизнедеятельности, 2001, №2, с. 34-38.

33.Гражданкин А.И., Федоров А.А. К вопросу об оценке риска при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов. // Безопасность жизнедеятельности, 2001, №4, с.2-6.

34.Авдотьин В.П. Экономическая безопасность в техногенной и природной сфере в условиях чрезвычайных ситуаций. //Экспресс-информация «Промышленные и сельскохозяйственные комплексы, здания и сооружения», 2001, выпуск 1, с.1-15.

127

Содержание

Введение

1.Основные понятия надежности технических систем

2.Показатели надежности технических систем

3.Математические зависимости для оценки надежности

3.1.Функциональные зависимости надежности

3.2.Теорема сложения вероятностей

3.3.Теорема умножения вероятностей

3.4.Формула полной вероятности

4.Причины потери работоспособности технического объекта

4.1.Источники и причины изменения начальных параметров технической системы

4.2.Процессы, снижающие работоспособность системы

4.3.Физика отказов

4.3.1.Анализ закономерностей изменения свойств материалов

4.3.2.Законы состояния

4.3.3.Законы старения

4.4.Множественные отказы

5.Основные характеристики надежности элементов и систем

5.1.Показатели надежности невосстанавливаемого элемента

5.2.Показатели надежности восстанавливаемого элемента

5.3.Показатели надежности системы, состоящей из независимых элементов

6.Расчет показателей надежности технических систем

6.1.Структурные модели надежности сложных систем

6.2.Структурная схема надежности системы с последовательным соединением элементов

6.3.Структурные схемы надежности систем с параллельным соединением элементов 6.4.Структурные схемы надежности систем с другими видами соединения элементов

6.5.Применение теории надежности для оценки безопасности технических систем

6.6.Показатели надежности при оценке безопасности систем «человек – машина» (СЧМ)

6.7.Роль инженерной психологии в обеспечении надежности 7.Методы обеспечения надежности сложных систем 7.1.Конструктивные способы обеспечения надежности 7.2.Технологические способы обеспечения надежности

128

изделий в процессе изготовления 7.3.Обеспечение надежности сложных технических систем в условиях эксплуатации

7.4.Пути повышения надежности сложных технических систем при эксплуатации

7.5.Организационно-технические методы по восстановлению и поддержанию надежности техники при эксплуатации

8.Основы теории техногенного риска

8.1.Понятие риска

8.2.Классификация видов риска

8.3.Методология анализа и оценки риска

8.4.Качественные методы анализа риска

8.5.Логико-графические методы анализа риска

8.6.Количественная оценка риска

9.Логико-графические методы анализа надежности и риска

9.1.Определения и символы, используемые при построении дерева

9.2.Процедура анализа дерева отказов

9.3.Построение дерева отказов

9.4.Качественная и количественная оценка дерева отказов

9.5.Аналитический вывод для простых схем дерева отказов

9.6.Дерево с повторяющимися событиями

9.7.Вероятностная оценка дерева отказов

9.8.Преимущества и недостатки метода дерева отказов

10.Применение теории риска для оценки уровня безопасности

10.1.Критерии приемлемого риска

10.2.Управление риском

10.3.Применение теории риска в технических системах

10.4.Определение риска воздействия опасных факторов пожара (ОФП)

10.5.Оценка безопасности промышленного изделия на основе теории риска

10.6.Оценка риска аварий Литература

129