Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

81

В этой цепочке последнее событие Е может представлять собой травму,

аварию, загорание, взрыв или другое событие различного по значимости и

масштабу последствий.

Первое их приведенных цепей событие А называется иниции-

рующим и за инициирующее событие выбирается такое, которое обуславливает

все последующие события. Если не произойдет события А, то не реализуются и

все последующие, и не сов

ершится событие Е. Следовательно, приведенная

цепь событий выстраивается последовательно, как костяшки домино, вызывая

взаимное падение друг за другом. Но есть одна принципиальная разница от

схемы «домино». Последовательный переход от события А к В, от В к С и т.д.

не детерминированный, а стохастический, и реализуется каждый переход не с

неизбежностью, а с определенной вероятностью. Причем, вероятность сов

ер-

шения (реализаций) каждого последующего события, зависит, как от соверше-

ния предыдущего события, так и от многих других факторов. Рассмотрим по-

строение «дерева событий» на конкретном примере.

Проведем анализ возможности взрыва и загорания в помещении

с оборудованием, магистралями и трубопров

одами с легко воспламеняемыми

жидкостями (ЛВЖ).

Укрупненная блок-схема событий выглядит следующим обра-

зом:

А В С Д Е

Утечка ЛВЖ из Образование Достижение Наличие Загорание

магистралей и взрывоопасных критических источников или взрыв

соединений и горючих смесей концентраций воспламенения

трубопроводов с воздухом

В этой цепи событий и процессов за инициирующий выбран

процесс утечки горючего вещества в помещении. Утечки могут быть вызваны

различными обстоятельствами (коррозия, не герметичность соединений, пре-

82

вышение расчетного давления в системе и т.п.), которые могут быть обуслов-

лены как техническими причинами, так и ошибками человека.

Следующее событие (В) – образование взрывоопасных и горю-

чих смесей ЛВЖ с воздухом. Не всякая утечка ЛВЖ, (событие А) приводит к

образованию опасных смесей (событие В). Может быть ситуация, когда жид-

кость от утечки, смешиваясь с други

ми веществами, сливается в общий сток,

или, испаряясь, уносится вытяжной вентиляцией. Если же взрывоопасные сме-

си образуются, то не обязательно будет достигнута критическая концентрация.

Если утечки не значительны, а объем помещения большой, или достаточно

мощная вытяжная вентиляция, то концентрация смеси может быть ниже НПВ

(нижнего предела воспламенения) и взрыва или загорания не произойдет, даже

при наличии источника воспламенения. В случ

ае достижения критических кон-

центраций, взрыв или загорание может произойти только при наличии источ-

ников воспламенения (открытый огонь, высокая температура, искрение в элек-

тросетях и др.) Но даже при совпадении двух факторов (критическая концен-

трация и источник воспламенения) взрыв (событие Е) может реализоваться с

определенной вероятностью, т.к. необходим определенный энергетический

уровень источника воспламенения (интенсивность, продолжительность, темпе-

ратура и др.).

83

рис.3 дерево событий

На рис.3 показано построение дерева событий для указанной блок-схемы

событий. Исходным для построения является инициирующее событие А,

имеющее вероятность возникновения Р - вероятность утечек ЛВЖ. Последую-

щая ветвь дерева событий, отражающее событие В, имеет два возможных раз-

вития. Одна ветвь - нижняя –характеризует, что событие В (образование взр

ы-

воопасных и горючих смесей) произойдет с вероятностью Р.

Тогда противоположное этому событию, верхняя ветвь дерева,

будет иметь вероятность реализации 1-Р, т.к. обе ветви являются зависимыми и

образуют полную группу событий.

Фактически, каждая последующая ветвь, после инициирующего

события, имеет 2 ветви, которые в двоичной системе, для зависимых событий,

отвечают на вопросы «да-нет», «(+) – (–), «успех – отказ». Исходя из этого, об-

щее чи

сло потенциальных отказов в дереве событий составит

2

N-1

, где N –

число рассматриваемых звеньев, элементов, событий. Построив подобным об-

разом все ветви дерева событий до конечного события Е, получим весь спектр

возможного развития событий, с различными величинами вероятностей реали-

Утечка ЛВЖ из

магистралей и

соединений тру-

бопроводов

в смеси с возду-

хом не образу-

ются горючие и

взрывоопасные

смеси

Образование

взрывоопасных

и горючих сме-

сей с воздухом

Достижение

критических

концентраций

Критические

концентрации

не достигаются

Наличие

источника

воспламе-

нения

Нет источника

воспламенения

Загорание

или взрыв

нет загора-

ния или

взрыва

84

зации, т. е. с различными значениями риска. Наименьший риск характеризует

самая верхняя ветвь дерева, а самый большой риск – самая нижняя ветвь.

Количественная мера наименьшего риска (для верхней ветви)

определяется из соотношения:

)1)(1)(1)(1(

111

min

EDCBAE

PPPPPP −

−

=

(24)

Величина наибольшего риска (для нижней ветви) вычисляется

по формуле:

842

max

EDCBAE

PPPPPP

×

=

(25)

Между этими крайними значениями риска располагаются про-

межуточные величины, характеризующие различные варианты реализаций.

В дальнейшем, на третьем этапе анализа, эти величины риска,

оцениваются по экономическим показателям.

Таким образом, метод анализа риска, с построением дерева от-

казов, базируется на индуктивной логике и проводится в прямой последова-

тельности, на каждом шаге отвечая на вопрос: «Что случи

тся, если». После это-

го, рассматривается возможное событие, в двоичной системе: «успех-отказ».

Метод построения дерева событий обладает графической на-

глядностью и

позволяет выявить основные последовательности отказов. Но данный ме-

тод анализа применим только для последовательных структурных схем и не

пригоден для параллельных и комбинированных структур.

3

.10 АНАЛИЗ С ПОСТРОЕНИЕМ «ДЕРЕВА ОТКАЗОВ»

Анализ опасности с использованием «дерева отказов» является

дедуктивным методом и строится с использованием обратной логики, в обрат-

85

ной хронологической последовательности. Первоначально, этот метод назы-

вался методом дерева неисправностей и использовался для оценки надежности

сложных систем. Последующее развитие и совершенствование данного метода

позволило распространить его для оценки безопасности, включая в анализ не

только отказы и выходы из строя технических элементов системы, но и непра-

вильные действия и ошибки человека-оператора. В мето

де анализа с построе-

нием дерева отказов, в отличии от терминов, принятых в теории надежности,

оперируют не надежностью, а обратной величиной степенью «ненадежности»,

которая, по существу, является вероятностью наступления неблагоприятного

события (отказ, поломка, авария, травма, взрыв и т. п.). Метод является дедук-

тивным, и может быть использован как при априорн

ом, так и при апостериор-

ном анализе.

Реализация метода построения дерева отказов начинается с установления

нежелательного события.

Номенклатура потенциально опасных событий установлена на этапе ПАО

и проведено их ранжирование. Каждое из этих событий требует построения са-

мостоятельного дерева отказов, причем в первую очередь, анализ проводится

для наиболее значимых событий, имеющий наибольший масшт

аб по последст-

виям и требующих наиболее быстрых решений.

Метод анализа с использованием дерева отказов базируется на графиче-

ском построении в определенных символах и формальных структурах, проис-

ходящих в реальном объеме процессов, действий, условий отказов, приводящих

к нежелательному событию. Предполагается, что на этапе ПАО объект или

система тщательно изучен. Построение дерева проводит

ся «сверху вниз», где

за вершину дерева принимается то нежелательное событие, для которого про-

водится анализ.

Это событие называют головным событием. Далее, выявляются все пер-

вичные и вторичные события, которые могут вызвать головное событие. В ка-

честве первичных и вторичных событий выбираются все события, как нор-

мальные, характерные для обычной работы, так и отказы технических систем и

ошибки человека. Констатируются любые события, возможные в систем

е,

86

влияющие на возникновение головного события. Установленные события со-

единяются друг с другом, и с головным, посредством специальных логических

символов «и», «или». Эти два логических символа являются основными при

построении дерева отказов, хотя только этими символами не исчерпываются

возможные случаи, возникающие в реальном объекте. Условные изображения

логических символов представлены в таблице 1.

Таблица 1

№/№ логически

й

символ

название

символа

пояснение

символа

1.

2.

И

ИЛИ

Символ совпа-

дения. Сигнал на вы-

ходе (в верхней части)

появляется только при

обязательном появ-

лении сигналов на

входе (в нижней час-

ти). Выход только

один, а входов может

быть несколько.

Символ объе-

динения (выборки).

Сигнал на выходе по-

является при возник-

новении любого из

входных сигналов

Указанные логические символы могут иметь различные допол-

нительные условия:

87

- символ «и» с приоритетом, когда сигнал на выходе по-

является, только в случае, если входные сигналы появляются в оп-

ределенной последовательности;

- символ «или» с исключением, когда сигнал на выходе

появляется в

случае, если на входе появляется только один сигнал;

- символ «или» с фиксированной выборкой, когда сигнал

на выходе появляется только в слу

чае, если на выходе появится

m-сигналов из общего n-событий.

В этих случаях, в условных символах могут быть использованы дополни-

тельные знаки, оговоренные заранее, или могут к обычным символам дописы-

ваться пояснения и комментарии.

Описывая функционирование логических символов, имеется в виду, что

понятие сигнала на входе или выходе из символа, подразумев

ает какое-то со-

бытие, с определенной вероятностью реализации. События, включенные в рас-

смотрение в дереве отказа, обозначаются различными символами:

-наиболее часто используемый символ, при-

меняется для события, которое может

иметь дальнейшее развитие. В некоторых

случаях событие, отмеченное подобным

символо

м, может служить головным для

построения самостоятельного дерева отка-

зов, которое в свою очередь будет частью

исходного дерева. Например, при изучении

возможного взрыва или пожара, в ряду

прочих вторичных событий, может выя-

виться короткое замыкание в электросисте-

ме. Для специалиста-электрика короткие

88

замыкания могут служить головным собы-

тием для анализа работоспособности и от-

казов в системе электроснабжения.

- обозначение нормального события, кото-

рое должно произойти в системе, техпро-

цессе, действиях человека. Например, та-

кими событиями могут быть включение

станка, срабатывание к

лапана, работа вен-

тилятора.

- основное событие, которое дальше не ана-

лизируется, т.к. о нем имеются достаточ-

ные данные, например, «станок работает».

Событие, помещенное в круг, дальше не

анализируется.

- обозначение события, которое дальше

не анализируется из-за незначительности

или его очевидности, которое ан

ализирует-

ся другими методами. Например, человек

закурил на рабочем месте или не надел за-

щитные средства. Дальнейший анализ этих

событий лежит в области профдисципли-

ны, психологии, организации труда, систе-

мах наказаний и поощрений.

Таким образом, ис

пользуя логические символы и обозначение

событий, начинают двигаться от вершины дерева, с головного события, уста-

навливая причинные взаимосвязи между различными событиями.

89

Рассмотрим пример построения дерева отказов для случая, описанного

при построении «дерева событий». Головным событием, в этом в этом случае

будет событие Е – загорание или взрыв в помещении. Реализация головного со-

бытия возможна только при совпадении двух событий – образование горючих и

взрывоопасных смесей критических концентраций и наличия источника вос-

пламенения. Поэтому здесь использован логический симв

ол «И».

Образование смесей критических концентраций возможно только при

совпадении двух событий – утечки горючих веществ от оборудования и недос-

таточном их удалении из помещения. Появление каждого из этих событий в

отдельности не приводят к достижению критических концентраций, а, следова-

тельно. И к головному событию. Действительно, даже при наличии утечек го-

рючих веществ и о

бразование взрывоопасных смесей, при своевременном уда-

лении их из помещения, критические концентрации смесей могут не достигать.

Удаление может быть и за счет мощной системы вентиляции, или за счет есте-

ственных процессов ( сквозняки, инфильтрация и т.п.).

Причин, вызывающих появление источника воспламенения, может быть

несколько и они связаны логическим элементо

м «ИЛИ». Приведенное дерево

отказов является только небольшим фрагментом, поэтому все вторичные собы-

тия заключены в прямоугольники и требуют дальнейшего анализа.

В принципе, каждый из этих событий может служить самостоятельной

вершиной дерева отказов, для специалиста соответствующего профиля. Напри-

мер, источники воспламенения, обусловленные электросистемой, могут иметь

очень большое развитие. Это и система освещения, си

стема питания оборудо-

вания. Причины могут быть разнообразные: короткие замыкания, искрения в

контактах, перегрев токоведущих проводов и т.п. Среди причин, обусловли-

вающих возникновения открытого огня в рабочей зоне, может быть одна, свя-

занная с курением. Это событие может быть заключено в ромб, так как его

дальше ан

ализировать не имеет смысла из-за его очевидности. Для исключения

этого события необходимо разработать комплекс организационных, режимных

и дисциплинарных мероприятий.

90

Приведенный пример (рис.4) показывает основные приемы построения

дерева отказов, последовательно устанавливая сочетания событий, которые в

различных комбинациях приводят к первичным событиям. В дереве отказов, в

сферу анализа попадают не только неполадки и отказы технических элементов,

но и действия человека-оператора, а также возможные действия посторонних

лиц.

рис.4 дерево отказов

Ан

ализ с построением дерева отказов позволяет в графическом виде

проследить иерархию возможных событий и последствий, приводящих к неже-

Загорание или

взрыв

Образование взрывоопасных

смесей критической

концентрации

Источник воспламенения

Недостаточное

удаление паров

ЛВЖ из поме-

щения

Утечки горючих

веществ от обо-

рудования

Открытый

огонь

В электро-

системе

В техпро-

цессе

Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.