Ветошкин А.Г., Марунин В.И. - Надежность и безопасность технических систем (1094345), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Логико-графические методы анализа надежности и рискаАнализ причин промышленных аварий показывает, что возникновение и развитие крупных аварий, как правило, характеризуется комбинацией случайных локальныхсобытий, возникающих с различной частотой на разных стадиях аварии (отказы оборудования, человеческие ошибки при эксплуатации/ проектировании, внешние воздействия, разрушение/ разгерметизация, выброс/ утечка, пролив вещества, испарение, рассеяние веществ, воспламенение, взрыв, интоксикация и т.д.) Для выявления причинноследственных связей между этими событиями используют логико-графические методыдеревьев отказов и событий.При анализе методом деревьев отказов выявляются комбинации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и внешних (техногенных, природных) воздействий, приводящих к основному событию (аварийной ситуации).
Метод используетсядля анализа возникновения аварийной ситуации и расчета ее вероятности (на основезадания вероятностей исходных событий).Анализ дерева событий – алгоритм построения последовательности событий,исходящих из основного события (аварийная ситуация). Используется для анализа развития аварийной ситуации. Частота каждого сценария развития аварийной ситуациирассчитывается умножением частоты основного события на вероятность конечного события.9.1. Определения и символы, используемые при построении дереваСхема И (схема совпадения): сигнал на выходе появляется только тогда, когдапоступают все входные сигналы; для изображения используются символыСхема ИЛИ (схема объединения): сигнал на выходе появляется при поступленииВыход*Входы80Ина вход любого одного или большего числа сигналов; для изображения используютсясимволыВыход≥1ИЛИВходыСхема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ: сигнал на выходе рассматривается как промежуточное событие и появляется при поступлении на вход одного и только одного сигнала; для изображения используется символВыходВходыСхема И с приоритетом: логически эквивалентна схеме И, но входные сигналыдолжны поступать в определенном порядке; для изображенияиспользуется символВыходВходыСпециальная схема: отображает любую другую разрешенную комбинациювходных сигналов; для изображения используется символ81ВыходВходыВход или выход изображаются с помощью треугольников, что позволяет избежать повторения отдельных участков дерева.
Прямая, входящая в вершину треугольника, означает переход внутрь соответствующей ветви, а прямая, берущая начало из середины боковой стороны треугольника, - переход к другой ветви.ПередачавнутрьПередачанаружуРезультирующее событие: наступает в результате конкретной комбинации неисправностей на входе логической схемы; изображается в виде прямоугольникаСобытие, означающее первичный отказ (или неисправность элемента): изображается в виде кружкаНеполное событие: неисправность, причины которой выявлены не полностью.Такое событие может быть детализировано путем показа вызывающих его первичныхнеисправностей, и если этого не делается, то, значит, либо отсутствует необходимаяинформация, либо само событие не представляет особого интереса. Для изображенияиспользуется символ829.2.
Процедура анализа дерева отказовОпасности носят потенциальный, т.е. скрытый характер. Условия реализациипотенциальной опасности называются причинами.Опасность – следствие некоторой причины или группы причин, которая, в своюочередь, является следствием другой причины, т.е. причины и следствия образуют иерархические структуры или системы, так называемые: «дерево событий», «дерево причин», «дерево отказа» или «дерево опасности», «дерево неисправностей».Процедура построения дерева неисправностей (отказов) включает, как правило,следующие этапы:1.
Определение нежелательного (завершающего) события в рассматриваемойсистеме.2. Тщательное изучение возможного поведения и предполагаемого режима использования системы.3. Определение функциональных свойств событий более высокого уровня длявыявления причин тех или иных неисправностей системы и проведение более глубокого анализа поведения системы с целью выявления логической взаимосвязи событий более низкого уровня, способных привести к отказу системы.4. Построение дерева неисправностей (отказов) для логически связанных событий на входе. Эти события должны определяться в терминах идентифицируемых независимых первичных отказов. Чтобы получить количественные результаты для завершающего нежелательного события дерева, необходимо задать вероятность отказа, коэффициент неготовности, интенсивность отказов, интенсивность восстановлений идругие показатели, характеризующие первичные события, при условии, что событиядерева неисправностей не являются избыточными.Более строгий и систематический анализ предусматривает выполнение такихпроцедур, как (1) определение границ системы, (2) построение дерева неисправностей,(3) качественная оценка, (4) количественная оценка.Обычно система изображается в виде блок-схемы, показывающей все функциональные взаимосвязи и элементы.
При построении дерева неисправностей исключительно важную роль приобретает правильное задание граничных условий, которые неследует путать с физическими границами системы.Одним из основных требований, предъявляемых к граничным условиям, является задание завершающего нежелательного события, установление которого требуетособой тщательности, поскольку именно для него как для основного отказа системыстроится дерево неисправностей. Кроме того, чтобы проводимый анализ был понятенвсем заинтересованным лицам, исследователь обязан составить перечень всех допущений, принимаемых при определении системы и построении дерева неисправностей.839.3.
Построение дерева отказовОсновной целью построения дерева неисправностей является символическоепредставление существующих в системе условий, способных вызвать ее отказ. Крометого, построенное дерево позволяет показать в явном виде слабые места системы и является наглядным средством представления и обоснования принимаемых решений, атакже средством исследования компромиссных соотношений или установления степени соответствия конструкции системы заданным требованиям.Обычно предполагается, что исследователь, прежде чем приступить к построению дерева неисправностей, тщательно изучает систему. Поэтому описание системыдолжно быть частью документации, составленной в ходе такого изучения.В зависимости от конкретных целей анализа дерева неисправностей для построения последнего специалисты по надежности обычно используют либо метод первичных отказов, либо метод вторичных отказов, либо метод инициированных отказов.Метод первичных, отказов.
Отказ элемента называется первичным, если он происходит в расчетных условиях функционирования системы. Построение дерева неисправностей на основе учета лишь первичных отказов не представляет большой сложности, так как дерево строится только до той точки, где идентифицируемые первичныеотказы элементов вызывают отказ системы. Для иллюстрации этого метода рассмотримследующий пример.Пример 9.1. Требуется построить дерево неисправностей для простой системы— комнаты, в которой имеются выключатель и электрическая лампочка. Считается, чтоотказ выключателя состоит лишь в том, что он не замыкается, а завершающим событием является отсутствие освещения в комнате.Дерево неисправностей для той системы показано на рис 9.1.
Основными, илипервичными, событиями дерева неисправностей являются (1) отказ источника питанияЕ1, (2) отказ предохранителя E2, (3) отказ выключателя Е3 и (4) перегорание лампочкиЕ4.84Неосвещенное помещениеЗавершающеесобытиеОтключение сетиЕ3Е4Обрыв цепивыключателяЕ1Промежуточное ПерегораниелампочкисобытиеОтказ сетиЕ2ОтказпредохранителяРис. 9.1. Дерево неисправностей для случая первичных отказов.Промежуточным событием является прекращение подачи электроэнергии Наибольший интерес представляет завершающее событие - «отсутствие света в комнате», ипоэтому именно ему уделяется основное внимание при анализе. Дерево неисправностей, изображенное на рис.
8.1, показывает, что исходные события представляют собойвходы схем ИЛИ: при наступлении любого из четырех первичных событий Е1, E2, Е3, Е4осуществляется завершающее событие (отсутствие света в комнате).Метод вторичных отказов. Чтобы анализ охватывал и вторичные отказы, требуется более глубокое исследование системы. При этом анализ выходит за рамки рассмотрения системы на уровне отказов ее основных элементов, поскольку вторичныеотказы вызываются неблагоприятным воздействием окружающих условий или чрезмерными нагрузками на элементы системы в процессе эксплуатации.Пример 9.2.
На рис 9.2 показано простое дерево неисправностей с завершающим событием «прекращение выработки электроэнергии генератором». Дерево отказовотображает такие первичные события, как отказ выключателя (отсутствие замыкания),неисправности внутренних цепей двигателя, источника питания и предохранителя.Вторичные отказы изображаются прямоугольником как промежуточное событие.85От двигателя не поступаетэлектроэнергияВторичные отказыОбрыв цепивыключателяОтключение сетиОтказвнутреннейобмоткидвигателяОтказ двигателя вследствиенеудовлетворительноготехнического обслуживанияОтказ двигателя вследствиеаномальных условийэксплуатацииОтказ сетиПерегораниепредохранителяВнешняя катастрофа: пожар,наводнение и т.п.9.2.
Дерево неисправностей для случая вторичных отказов.Вторичные отказы, изображенные на рис. 9.2, происходят вследствие неудовлетворительного технического обслуживания, неблагоприятного воздействия внешнейсреды, стихийного бедствия и т. д.Метод инициированных отказов. Подобные отказы возникают при правильном использовании элемента, но в неустановленное время или в неположенном месте.Другими словами, инициированные отказы - это сбои операций координации событийна различных уровнях дерева неисправностей: от первичных отказов до завершающегособытия (нежелательного либо конечного).Пример 9.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
