- •«Надежность технических систем и техногенный риск»
- •Содержание
- •Введение
- •1 Примеры расчета надежности
- •1.1 Замечания по решению задач
- •1.2 Критерии и количественные характеристики надежности
- •1.3 Критерии надежности невосстанавливаемых изделий
- •Выражения для расчета надежности
- •1.4. Критерии надежности восстанавливаемых изделий
- •1. 5 Примеры решения задач
- •2 Примеры анализа надежности и риска систем
- •2 1. Расчет надежности системы аспирации
- •2.1.1Анализ безотказности системы
- •2.2 Анализ опасностей и рисков сварочного цеха
- •2.2.1 Задачи и цели проведения анализа риска
- •2.2.2 Расчет надежности оборудования и риска
- •2.3 Анализ и расчет надежности и рисков окрасочной линии
- •2.3.1 Расчет надежности
- •2.3.2 Расчет риска травмирования работников
- •2.4 Расчет надежности и риска системы вентиляции
- •2.4.1 Определение значений вероятности безотказной работы.
- •2.4.2 Анализ надежности вентиляционных систем методом
- •2.4.3 Расчет вероятности причинения ущерба здоровью
- •2.5 Анализ надежности системы газоснабжения оборудования
- •Определение вероятности отказа системы газоснабжения
- •2.5.2 Расчет вероятности причинения ущерба здоровью
- •2.6 Анализ риска усорезной пилы
- •2.6.1 “Дерево неисправностей ” усорезной пилы.
- •2.6.2 Анализ риска травмирования сборщика конструкций пвх при
- •2.7 Анализ риска вальцев
- •2.7.1 Анализ надежности вальцев методом построения «дерева неисправностей»
- •A.2.7.2 Анализ риска травмирования вальцовщика
- •3 Контрольные задания по дисциплине
- •3.1 Определение надежности объекта
- •3.2 Структурно-логический анализ технических систем. Расчет вероятности безотказной работы систем.
- •3.3 Расчет вероятности безотказной работы сложных систем
- •3.4 Анализ и расчет надежности и расчёт риска объекта методом «дерева неисправностей» и «дерева рисков»
- •3.4.1. Расчетные формулы
- •3.4.2 Описание системы «станок сверлильно-расточной группы»
- •3.4.3 Анализ и расчет надежности системы «станок»
- •3.4.4 Анализ и расчет рисков
- •3.4.4.1 Варианты заданий к расчету риска
- •3.4.4.2 Пример расчёта
- •Задание 4
- •3.5 Определение риска сокращения продолжительности жизни при радиоактивном загрязнении
- •Контрольные вопросы по курсу
3.4.4 Анализ и расчет рисков
Порядок выполнения расчета:
по описанию опасной ситуации строится структурная схема - «дерево» причин её возникновения (опасная ситуация может возникнуть не только вследствие отказов технических систем, но и как звено во взаимосвязи случайных факторов);
аналогично строится структурная схема риска гибели человека;
составляются зависимости по расчёту вероятности возникновения опасной ситуации и риска гибели человека;
по исходным данным выполняется расчёт и находится численное значение вероятности возникновения опасной ситуации и риск гибели человека R;
В выводах по каждому варианту результаты расчёта сравниваются с приемлемым риском для непрофессиональной деятельности, а для профессиональной деятельности определяется категория безопасности для данной опасной ситуации. Указывается также, на какие причины, формирующие вероятности безотказной работы систем спасения человека Ротк. и R, прежде всего необходимо повлиять, чтобы уменьшить риск гибели человека.
3.4.4.1 Варианты заданий к расчету риска
Вариант 1
1. Формулировка задания
Найти вероятность гибели судна при посадке на мель и риск гибели человека при профессиональной деятельности.
2. Описание причин возникновения опасной ситуации
2.1 Вероятность гибели судна Рг.с (вентиль «И») определяется вероятностью возникновения аварийной ситуации Ра.с (, СВЛЭ), гибели судна с угрозой для жизни человека при этом виде аварии Рг.а (, СВЛЭ) и отказом систем управления судном и обеспечения безопасности Ротк.(, СВЛЭ) .
2.1.1.Вероятность Ра. с(«И») определяется возможной ошибкой экипажа
Рош.(, СВЛЭ), возможным наличием в районе плавания мелей Рм(○, ИСОДД) и несоответствием осадки судна проходимым глубинам Рг (○, ИСОДД)
Вероятность Рош.(«ИЛИ») может определяться одной из следующих причин:
- недостаточной профессиональной подготовкой экипажа Р1(○, ИСОДД),
- несогласованностью действий экипажа Р2 (○, ИСОДД),
- невнимательностью Р3 (○, ИСОДД).
2.1.2. Вероятность Рг.а(«И») определяется наличием повреждения корпуса Рп.к (○, ИСОДД) и потерей плавучести или остойчивости Рп.п (○, ИСОДД).
2.1.3. Вероятность Ротк. («инвертор», «И») обусловлена безотказностью работы навигационных приборов Рн.п (○, ИСОДД) и эффективностью систем спасения судна Рс.с (○, ИСОДД).
2.2. Риск гибели человека R (вентиль «И») определяется вероятностью гибели судна при посадке на мель Рг.с(○, ИСОДД), вероятностью воздействия опасных факторов с уровнями смертельными для человека Рс.у (○, ИСОДД), эффективностью работы систем оповещения об аварии («инвертор») Роп.(○, ИСОДД), возможной степенью удаления судна от береговой линии («инвертор») Руд.(○, ИСОДД), возможно неблагоприятными гидрометеоусловия Ргм (○, ИСОДД) и эффективностью средств эвакуации и спасения («инвертор») Рэв.(○, ИСОДД).
3 Исходные данные для расчёта
Обозначение |
Рм |
Рг |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Рп.к |
Рп.п |
Рн.п |
Рс.с |
Вероятность |
0,10 |
0,25 |
0,15 |
0,3 |
0,55 |
0,55 |
0,75 |
0,55 |
0,35 |
Обозначение |
Рс.у |
Ро.п |
Ру.д |
Рг.м |
Рэ.в |
Вероятность |
0,65 |
0,75 |
0,55 |
0,75 |
0,45 |
Вариант 2
1 Формулировка задания
Найти вероятность возникновения пожара в здании, вызванного нарушением правил эксплуатации кухонных плит и риск гибели человека при непрофессиональной деятельности.
2 Описание причин возникновения опасной ситуации
2.1 Вероятность возникновения пожара Рп (вентиль «И») определяется вероятностью возникновения загорания в узле Рзаг(, СВЛЭ), нахождением в этом узле такого количества вещества, которое представляет пожарную опасность Рв(○, ИСОДД) перерастанием загорания в пожар Рпож.(○, ИСОДД) и вероятностью отказа системы тушения пожара Ротк(, СВЛЭ).
2.1.1 Вероятность Рзаг («И») определяется возможным возникновением ситуации связанной с образованием в узле пожароопасной среды Рс (○, ИСОДД), наличием источника возгорания Рвз(, СВЛЭ) и возможностью того, что среда окажется горючей Рг.с (○, ИСОДД). Вероятность Рв з («ИЛИ») может определяться одной из следующих причин, связанных с эксплуатацией кухонных плит:
- оставленная без присмотра включённая газовая плита Р1 (○, ИСОДД);
- расположение портьер и штор вблизи плиты Р2(○, ИСОДД);
- перегрев пищевых масел Р3.
2.1.2 Вероятность Ротк. («инвертор»», «И») обусловлена степенью безотказной работы системы обнаружения загорания Роб.(○, ИСОДД), безотказной работы установок пожаротушения Ру.п (○, ИСОДД) и достаточной их эффективностью Рэ.у (○, ИСОДД).
2.2 Риск гибели человека R («И») определяется вероятностью возникновения пожара Рп (○, ИСОДД), вероятностью воздействия опасных факторов пожара с уровнями смертельными для человека Рс.у (○, ИСОДД), эффективностью применения простейших средств защиты и подручных средств эвакуации («инвертор») Рп.с (○, ИСОДД), правильностью действий при пожаре («инвертор»), Рпр.д(○, ИСОДД) и эффективностью эвакуации с помощью специальных средств («инвертор») Рэ.с (○, ИСОДД).
3 Исходные данные для расчёта
Обозначение |
Рв |
Рпож |
Рс |
Рг.с |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Роб. |
Ру.п |
Вероятность |
0,25 |
0,65 |
0,45 |
0,35 |
0,25 |
0,40 |
0,35 |
0,35 |
0,55 |
Обозначение |
Рэ.у |
Рс.у |
Рп.с |
Рпр.д |
Рэ.с |
|
Вероятность |
0,35 |
0,75 |
0,35 |
0,25 |
0,45 |
|
Вариант 3
1 Формулировка задания
Найти вероятность аварии на химическом объекте и риск гибели человека при химическом заражении сильно действующими ядовитыми веществами (СДЯВ) в непрофессиональной деятельности.
2 Описание причин возникновения опасной ситуации
2.1 Вероятность химического заражения Рх.з (вентиль «И») определяется вероятностью взрыва в аппарате Рвзр (, СВЛЭ), образования и распространения заражённого облака Робл (, СВЛЭ) до рассматриваемого объекта.
2.1.1 Вероятность Рвзр.(«И») определяется возможностью выхода параметров процесса за критические значения Ркр.з (, СВЛЭ), отказом в системе контроля за параметрами процесса Ротк(, СВЛЭ) и возможной потерей запаса прочности аппарата Рпр (, СВЛЭ).
Вероятность Ркр.з («ИЛИ») может определятся выходом за критические значения следующих параметров:
- температуры Р1 (○, ИСОДД);
- давления Р2 (○, ИСОДД);
- объёма рабочей среды Р3 (○, ИСОДД).
Вероятность Ротк.(«инвертор»», «И») обусловлена безотказностью действия средств контроля за параметрами процесса Рс.к (○, ИСОДД) и средств противоаварийной защиты Ра.з (○, ИСОДД).
Вероятность Рпр («ИЛИ») определяется одной из следующих причин потери прочности в результате:
- коррозии Р4 (○, ИСОДД);
- механического износа Р5 (○, ИСОДД);
- нарушения прочности сварных швов Р6 (○, ИСОДД Д).
2.1.2 Вероятность Робл.(«ИЛИ») определяется:
- вероятностью возникновения характерного состояния атмосферы Р7 (инверсия, изотермия, конвекция), при котором объект попадает в зону химического заражения (○, ИСОДД);
- вероятностью возникновения преобладающего направления ветра в зоне аварии Р8 (○, ИСОДД), опасного с точки зрения переноса заражённого облака до рассматриваемого объекта.
Эти данные получают в результате прогнозирования химической обстановки.
2.2 Риск гибели человека R (вентиль «И») определяется вероятностью химического заражения Рх.з (○, ИСОДД), вероятностью получения человеком поражающей токсодозы Ртд (○, ИСОДД); эффективностью надёжного оповещения об аварии («инвертор») Роп (○, ИСОДД), применения средств индивидуальной защиты («инвертор»») Рсиз (○, ИСОДД); возможностью укрытия в убежище («инвертор») Руб.( ○, ИСОДД) и эвакуации населения («инвертор») Рэв.( ○, ИСОДД).
3 Исходные данные для расчёта
Обозначение |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Рс.к |
Ра.з |
Р4 |
Р5 |
Р6 |
Р7 |
Вероятность |
0,25 |
0,65 |
0,10 |
0,65 |
0,75 |
0,15 |
0,65 |
0,20 |
0,35 |
Обозначение |
Р8 |
Рт.д |
Ро.п |
Рсиз |
Руб. |
Рэв. |
|
Вероятность |
0,65 |
0,25 |
0,90 |
0,75 |
0,65 |
0,75 |
|
Вариант 4
1 Формулировка задания
Найти вероятность взрыва в производственном помещении и риск гибели человека (профессиональная деятельность) при:
а) действии ударной волны в помещении, где произошёл взрыв;
б) действии ударной волны в соседних помещениях;
в) действии вторичного фактора − пожара, возникшего в результате взрыва.
2 Описание причин возникновения опасной ситуации
2.1. Вероятность взрыва Рвзр. (вентиль «И») определяется вероятностью образования взрывоопасной воздушной смеси Рв.с (, СВЛЭ) и наличием источника зажигания Ри.з (, СВЛЭ).
2.1.1.Вероятность Рв.с («И») определяется вероятностью выхода параметров процесса за критические значения Рв.п (, СВЛЭ), вероятностью создания взрывоопасной концентрации вещества Рв.к (○, ИСОДД) и вероятностью Ротк(, СВЛЭ), обусловленной степенью безотказности работы приборов и средств аварийной защиты Вероятность Рв.п («ИЛИ») может определятся выходом за критические значения следующих параметров:
- температуры Р1 (○, ИСОДД);
- давления Р2 (○, ИСОДД);
- объёма рабочей среды Р3 (○, ИСОДД).
Вероятность Ротк. («инвертор»), «И») обусловлена степенью безотказности приборов автоматического контроля за состоянием газовой среды Ра.к (○, ИСОДД) и эффективностью работы аварийной вентиляции Ра.в (○, ИСОДД).
2.1.2 Вероятность Ри.з («ИЛИ») может быть обусловлена следующими причинами:
- нарушением правил безопасности при выполнении сварочных и газорезательных работ Р4 (○, ИСОДД);
- неисправностью сварочного оборудования Р5 (○, ИСОДД);
- нарушение правил безопасности при хранении газовых баллонов Р6 (○, ИСОДД).
2.2 Риск гибели человека R («И») от ударной волны в помещении, где произошёл взрыв, определяется вероятностью возникновения взрыва Рвзр (○, ИСОДД) и вероятностью действия смертельно поражающих факторов взрыва Рп.ф(, СВЛЭ) («И»), которая в свою очередь определяется вероятностью наличия такого количества взрывчатой смеси, которое создаёт опасное избыточное давление Рр (○, ИСОДД) и вероятностью нахождения человека в зоне опасного избыточного давления Ризб .(○, ИСОДД).
2.3 Риск гибели человека R («И») от ударной волны и от разрушений в соседних помещениях и зданиях определяется вероятностью возникновения взрыва Рвзр.(○, ИСОДД) и вероятностью действия смертельно поражающих факторов взрыва Рп.ф (,СВЛЭ). Вероятность Рп.ф.(«И») определяется вероятностью наличия такого количества взрывчатой смеси, которое приводит к разрушениям в соседних помещениях Рр.с (○, ИСОДД), вероятностью нахождения людей в зтих помещениях, попадающих в зону разрушений Рн (○, ИСОДД) и степенью устойчивости этих помещений или зданий Руст. («инвертор») (○, ИСОДД).
2.4 Риск гибели человека от вторичного опасного фактора взрыва - пожара R («И») определяется вероятностью возникновения взрыва Рвзр (○, ИСОДД), вероятностью возникновения пожара в результате взрыва Рпож.(○, ИСОДД), вероятностью воздействия опасных факторов пожара с уровнями смертельными для человека Рс.у (○, ИСОДД), эффективностью средств тушения пожара («инвертор»), Рс.т (○, ИСОДД) и эффективностью эвакуации людей («инвертор»), Рэв (○, ИСОДД).
3. Исходные данные для расчёта
Обозначение |
Рв.к |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Ра.г |
Ра.в |
Р4 |
Р5 |
Р6 |
Вероятность |
0,25 |
0,35 |
0,40 |
0,25 |
0,65 |
0,85 |
0,30 |
0,35 |
0,35 |
Обозначение |
Рр |
Ризб. |
Рр.с |
Рн |
Руст. |
Рпож. |
Рс.у |
Рс.т |
Рэв. |
Вероятность |
0,65 |
0,35 |
0,55 |
0,55 |
0,75 |
0,85 |
0,70 |
0,65 |
0,50 |
Вариант 5
1 Формулировка задания
Найти 1) вероятность возникновения опасной ситуации при прикосновении человека к корпусу электрооборудования (рис.3.12 а) или к металлическому корпусу бытового электроприбора (рис.3.12 б), питающегося от сети с заземлённой нейтральной точкой трансформатора, при нарушении изоляции и пробое фазы на корпус и 2) риск гибели человека при возникновении этой опасной ситуации, по величине которого найти степень безопасности, считая деятельность профессиональной (вариант а) и непрофессиональной (вариант б).
Рис 3.12 Прикосновение человека а) к электрооборудованию
б) к бытовому электроприбору
2 Описание причин возникновения опасной ситуации
2.1 Вероятность возникновения опасной ситуации при прикосновении человека к корпусу электрооборудования Ро.с.т (вентиль «И») определяется вероятностью прикосновения к корпусу Рпр(, СВЛЭ), вероятностью нахождения корпуса под напряжением Рн(, СВЛЭ) и вероятностью отказа систем защиты Ротк(,СВЛЭ)
2.1.1.Вероятность Рпр.(«ИЛИ») может быть обусловлена одной из следующих причин:
- неосторожностью Р1(○, ИСОДД);
- случайностью Р2(○, ИСОДД);
- нарушением правил электробезопасности и инструкций по эксплуатации Р3(○, ИСОДД).
2.1.2.Вероятность Рн(«ИЛИ») обусловлена нарушением изоляции в результате действия следующих причин:
- высокие пусковые токи Р4(○, ИСОДД);
- механические повреждения Р5(○, ИСОДД);
- естественное старение изоляции Р6(○, ИСОДД).
2.1.3.Вероятность Ротк.(«инвертор») обусловлена эффективностью срабатывания защиты (зануление или защитное отключение) Рзащ. (○, ИСОДД).
2.2. Риск гибели человека при поражении электрическим током R («И») обусловлен вероятностью возникновения опасной ситуации Рост(○, ИСОДД), прохождением через человека смертельно опасного тока Ро.т(,СВЛЭ), вероятностью нахождения человека под током длительное время, превышающее допустимое Рвр.( ○, ИСОДД), вероятностью неблагоприятного воздействия психофизиологических факторов Рп.ф(○, ИСОДД) и эффективностью применения средств первой помощи при поражении током(«инвертор») Рп.п(○, ИСОДД). Вероятность Рот.(«И») обусловлена вероятностью снижения сопротивления тела человека Рс.ч(○, ИСОДД), сопротивления пола Рс.п(○, ИСОДД) и обуви Рс.об(○, ИСОДД) до значений, которые в сумме приведут к появлению смертельно опасного тока.
3 Исходные данные для расчёта
Обозначение |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
Р4 |
Р5 |
Р6 |
Рзащ. |
Рс.ч |
Рс.п |
Вероятность |
0,32 |
0,38 |
0,30 |
0,25 |
0,35 |
0,40 |
0,75 |
0,25 |
0,10 |
Обозначение |
Рс.об |
Рвр. |
Рп.с |
Рп.п |
|
Вероятность |
0,75 |
0,80 |
0,65 |
0,50 |
|
