Ветошкин А.Г., Разживина Г.П. - Безопасность жизнедеятельности - Оценка производственной безопасности (1094346), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Одним из основных преимуществ ДО является то, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов систем и событий, которые приводят к постулируемому отказу или аварии. Чтобы определитьвероятность отказа, необходимо найти аварийные сочетания, для чего необходимо произвести качественный и количественный анализ дерева отказов.Пример 5.4. На рис. 5.9. представлено «дерево событий» для количественного анализа различных сценариев аварий на установке первичной переработки нефтиФакельноегорение струи0,04С мгновеннымвоспламенением0,05Прекращение горенияили ликвидация аварии0,02Разрушение соседнего оборудования0 02«Огненный шар»0,01Эффекта «домино» нет0 001Выброс нефтиРазрушение соседнего оборудования0,0091,0Ликвидация аварии0,35Нет воспламенения0,45Без мгновенноговоспламенения0,05Воспламенениенефти0,50Отсутствие источника0,10Пожар пролива0,10Горение или взрыв облака0,40Рис 5.9.
«Дерево событий» аварий на установке первичнойпереработки нефтиЦифры рядом с наименованием события показывают условную вероятность возникновения этого события. При этом вероятность возникновения инициирующего события65(выброс нефти из резервуара) принята равной 1. Значение частоты возникновения отдельного события или сценария пересчитывается путем умножения частоты возникновенияинициирующего события на условную вероятность развития аварии по конкретному сценарию.Дерево событий начинается с единственного анализируемого события в корне дерева, называемого конечным событием.
На следующем уровне появляются события, которые могут вызвать конечное событие, аналогично дерево продолжается. Дерево оканчивается, когда оно доходит до уровня отказов элементов.Анализ «дерева событий» – алгоритм построения последовательности событий, исходящих из основного события (аварийная ситуация). Используется для анализа развитияаварийной ситуации.
Частота каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается умножением частоты основного события на вероятность конечного события.Пример 5.5. При построении «дерева событий» для определения безопасности выполнения сварочных работ исходное событие аварии (ИСА)– искра, вызывающая возгорание. В случае возникновения задымления в помещении автоматически срабатываетспринклерная система пожаротушения (ССП). При большом очаге пожара необходимо всоответствии с инструкцией включить систему пожаротушения (СП) и вызвать пожарных.Возможное «дерево событий» представлено на рис.5.10, где «ступенька» верх означаетсрабатывание соответствующей системы, а «ступенька» вниз –ее отказ.Анализ конечных условий показывает, что состояние под номером 3, связано с тяжелыми последствиями, поэтому путь, приводящий к конечному состоянию 3, являетсяаварийным. Если известны вероятность наступления ИСА и вероятность отказов ССП иСП, то с помощью методов теории вероятностей можно рассчитать риск пожара с тяжелыми последствиями.ИСАССПСПКонечное состояние123а)66СВАРОЧНЫ ЕРАБОТЫИСКРАВОЗГО РАНИЕЗАДЫ М ЛЕНИЕСПвызов 01ССПб)Рис.5.10.
Дерево событий при выполнении сварочных работ:а) – принципиальная схема; б) – диаграмма событийПостулируя очередное ИСА, аналогичным образом строится соответствующее «дерево событий», определяются возможные аварийные цепочки и вычисляется вероятностьих реализации. В окончательном виде величина риска R=Σ ri , где ri – вероятность реализации i-й аварийной цепочки.Пример 5.6. На рис. 5.11 показана система последовательно соединенных элементов, которая включает насос и клапан, имеющие соответственно вероятности' безотказнойработы 0,98 и 0,95, а также приведено дерево решений для этой системы.Согласно принятому правилу верхняя ветвь соответствует желательному вариантуработы системы, а нижняя - нежелательному. Дерево решений читается слева направо.Если насос не работает, система отказывает независимо от состояния клапана.
Если насосработает, с помощью второй узловой точки изучается ситуация, работает ли клапан.Вероятность безотказной работы системы 0,98 × 0,95 = 0.931. Вероятность отказа0.98 × 0.05 + 0.02 = 0,069, и суммарная вероятность двух состояний системы равна единице.КлапанПускНасоса)67УспехНасос (P)Клапан (V),98P0P0,02,95V0V0,05Отказсистемыб)ПУСКНАСОСОТКАЗ ВРАБОТЕНОРМАЛЬНАЯРАБОТАКЛАПАНОТКАЗ ВРАБОТЕСИСТЕМЫОТКАЗ ВРАБОТЕНОРМАЛЬНАЯРАБОТАСИСТЕМЫв)Рис.5.11. Дерево решений для двухэлементной схемы (работа насоса):а) – принципиальная схема; б) – дерево решений; в) - диаграммарешенийЭтот результат можно получить другим способом с помощью таблицы истинности(табл.5.6).Таблица 5.6Таблица истинностиСостояниенасосаРаботаетОтказРаботаетОтказСостояние клапа- Вероятность работонаспособного состояниясистемыРаботаетРаботаетОтказОтказВероятностьотказа системы0,98 ×0,95-0,02 ×0,950,98 ×0,050,02 ×0,050,9310,069Суммарная величина68Методы анализа деревьев – наиболее трудоемки, они применяются для анализа проектов или модернизации сложных технических систем и производств и требуют высокойквалификации исполнителей.5.4.Количественные методы анализа опасностей и рискаАнализ опасностей имеет дело с потенциальными повреждающими факторами и потенциальными авариями или несчастными случаями.Количественный анализ опасностей дает возможность определить вероятности аварий и несчастных случаев, величину риска, величину последствий.
Методы расчета вероятностей и статистический анализ являются составными частями количественного анализаопасностей. Установление логических связей между событиями необходимо для расчетавероятностей аварии или несчастного случая.При анализе опасностей сложные системы разбивают на подсистемы. Подсистемойназывают часть системы, которую выделяют по определенному признаку, отвечающемуконкретным целям и задачам функционирования системы.
Подсистема может рассматриваться как самостоятельная система, состоящая из других подсистем, т.е. иерархическаяструктура сложной системы может состоять из подсистем различных уровней, где подсистемы низших уровней входят составными частями в подсистемы высших уровней. В своюочередь, подсистемы состоят из компонентов – частей системы, которые рассматриваютсябез дальнейшего деления как единое целое.Логический анализ внутренней структуры системы и определение вероятности нежелательных событий E как функции отдельных событий Ei являются одной из задачанализа опасностей.Через P{Ei} будем обозначать вероятность нежелательного события Ei.Для полной группы событийnΣP{E} = 1.i=1Для равновозможных событий (P{Ei} = p, i = 1,2,…,n), образующих полную группусобытий, вероятность равнаp = 1/n.Противоположные события Ei и (-Ei) образуют полную группу, поэтомуP{E} = 1 - P{-E}.На практике пользуются формулой объективной вероятностиP{E} = nE/n,где n и nE – общее число случаев и число случаев, при которых наступает событие E.Вероятность события E1 при условии E2 обозначают P{E1|E2}.Если события E1 и E2 независимые, т.е.
если P{E1|E2} = P{E1} и P{E2|E1} = P{E2}, тоP{E1 E2} = P {E1}.P {E2}.При n независимых событиях E, E,…,En получимnP{Π Ei} = Π P{Ei}.i=1,ni=169Для компонентов системы и системы в целомpi = P{Ei};q = P{-Ei} =1 – pi;p = P{E};q = P {-E} = 1 – p.Логическая функция системы имеет видE = F(E1, E2,…, En).Применяя правила теории вероятностей, находят вероятность нежелательного события в виде функции опасностиp = Fp(p1, p2,…, pn).Подсистемой «ИЛИ» называют часть системы, компоненты которой соединены последовательно (рис.5.12).К нежелательному событию в такой подсистеме приводит отказ любого компонентаподсистемы.
Если Ej есть отказ j-го компонента, то отказ подсистемы «ИЛИ» есть событие:E = E1 + E2 +…En = ΣEj,j=1,mгде m – число компонентов.>=1E1....E1....EmEmб).а).Рис.5.12. Символическое изображение подсистемы «ИЛИ»:а) графический символ; б) развернутая схемаЕсли отказы компонентов взаимно независимы, то вероятность отказа в подсистеме“ИЛИ”:70mP{ΣEj} = 1 – P{Π (-Ej)} = 1 - Π(1 – P{Ej}).j=1,mj=1,mj=1Для равновозможных отказов вероятность отказа в этой подсистеме:P{E} = 1 – (1 - p)m.Это выражение свидетельствует о высокой вероятности отказа в случае сложныхсистем. Например, при вероятности отказа компонента p =0,1 подсистема «ИЛИ», состоящая из 10 компонентов (m =10), имеет вероятность того, что отказа в подсистеме непроизойдет, равную(1 - p)m = 1 – P{E} = (1 – 0,1)10 ≈ 0,35.Подсистемой «И» называют ту часть системы, компоненты которой соединены параллельно (рис.5.13).*E1....E1EmEmб).а).Рис.5.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
