Головна

теоретичні відомості

  1. A Теоретичні основи формоутворення.
  2. I рівень. теоретичні відомості
  3. I. Деякі відомості про радіоактивність
  4. I. Теоретичні основи АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ
  5. I. Теоретичні основи ціни і ціноутворення

Дослідження надійності і ризику нерезервованої технічної системи

Мета роботи - ознайомитися з методами визначення показників надійності і оцінювання ризику нерезервованої технічної системи.

теоретичні відомості

резервування - Метод забезпечення надійності, що складається в застосуванні додаткових засобів і можливостей з метою збереження працездатності системи при відмові одного або декількох її елементів або порушення зв'язків між ними.

Резервування є одним із засобів забезпечення заданого рівня надійності об'єкта при наявності недостатньо надійних елементів, що особливо важливо для забезпечення безвідмовності. Будь-який метод резервування заснований на принципі надмірності. Це означає, що поряд з основними одиницями (системами, пристроями, елементами), призначеними для виконання будь-якої функції, передбачаються резервні одиниці, які не є функціонально необхідними, а служать лише для заміни відповідних основних одиниць в разі їх відмови. Види резервування визначаються способом включення резерву, видом з'єднання і умовами роботи резервних елементів.

Найбільш часто резервування застосовують в тих випадках, коли інші методи (зниження інтенсивності відмов елементів, поліпшення ремонтопридатності) виявляються недостатніми або ними можна скористатися в повній мірі через обмеження, що виникають при проектуванні і експлуатації систем. Однак резервування призводить до збільшення вартості виробу, габаритно-вагових характеристик, енергоспоживання і багатьох інших характеристик, до зростання експлуатаційних витрат. Тому резервування слід розглядати як вимушений засіб підвищення надійності. Більшість же систем є нерезервованої.

Показники надійності системи залежать від структурної схеми надійності, надійності елементів системи і їх ремонтопридатності. Основним з'єднанням елементів надійності вважається їх послідовне з'єднання. Важлива властивість такого з'єднання полягає в тому, що надійність системи завжди менше надійності самого ненадійного елемента.

Основними показниками надійності системи без резервування, що складається з невідновлювальних елементів, є:

1. Pc(T) - Ймовірність безвідмовної роботи системи протягом часу t;

2. Т1 - Середній час безвідмовної роботи.

При постійній інтенсивності відмов елементів (експонентний закон розподілу ймовірності безвідмовної роботи)

,

,

де  - Інтенсивність відмов системи.

ризик - Ймовірність заподіяння шкоди життю або здоров'ю громадян, майну ..., навколишньому середовищу, життю або здоров'ю тварин і рослин з урахуванням тяжкості цієї шкоди (ФЗ «Про технічне регулювання»).

ризик - Поєднання ймовірності нанесення шкоди і тяжкості цієї шкоди (ГОСТ Р 51897-2002).

технічний ризик - Ризик, пов'язаний з відмовою технічного пристрою

неприпустимий ризик - Рівень ризику (ризик як міра небезпеки), При якому перевищені допустимі рівні впливу і виникає реальна загроза здоров'ю людини і навколишньому середовищу. Кількісно ризик може виражатися як ймовірність реалізації події на якомусь відрізку часу, що призводить до певного рівня впливу.

допустимий ризик - Ризик, який в даній ситуації вважають прийнятним при існуючих суспільних цінностях (ГОСТ Р 51897-2002).

У ГОСТ Р 51898-2002 «Аспекти безпеки. Правила включення в стандарти »викладена концепція безпеки, Заснована на тому, що не існує абсолютної безпеки і завжди є певний ризик, який визначається в стандарті як залишковий. Безпека досягається шляхом зниження ризику до допустимого рівня (рис. 7.1).

У ГОСТ Р 51898-2002 наведені такі способи зменшення ризику(В порядку пріоритетів):

- Розробка безпечного у своїй основі проекту;

- Захисні пристрої і персональне захисне обладнання;

- Відомостей про встановлення та застосування;

- Навчання.

Концепції аналізу ризику ґрунтуються на тому, що ризик присутній в будь-якій діяльності людини. Ризик може ставитися до здоров'я і безпеки і враховує всі можливі, включаючи довгострокові, наслідки шкідливих впливів.

Практика показує, що використання складних кількісних методів аналізу ризику найчастіше дає значення показників ризику, точність яких для складних технічних систем невелика. У зв'язку з цим проведення повної кількісної оцінки ризику більш ефективно для порівняння джерел небезпек або різних варіантів заходів безпеки (наприклад, при розміщенні об'єкта), ніж для складання висновку про ступінь безпеки об'єкта. Однак, кількісні методи оцінки ризику завжди дуже корисні, а в деяких ситуаціях і єдино допустимі, зокрема, для порівняння небезпек різної природи, оцінки наслідків великих аварій або для ілюстрації результатів.

У практиці оцінювання ризику ранжування сценаріїв в сволока ризиків передує детальному аналізу найбільш небезпечних сценаріїв. Приклад матриці ризиків наведено в табл. 7.1 (з ГОСТ Р 51901-2002).

Матриця ризику Таблиця 7.1

 Якісна характеристика частоти події  Частота в рік  серйозність наслідків
 катастрофічне  значне  серйозне  незначне
 часте  > 1 В В В С
 ймовірне  1-10-1 В В С М
 Випадкове  10-1-10-2 В В М М
 малоймовірне  10-2-10-4 В В М М
 неправдоподібне  10-4-10-6 В С Н Н
 неймовірне  <10-6 С С Н Н

Примітки до таблиці:

1) У - висока величина ризику; С - середня величина ризику; М - мала величина ризику; Н - низька величина ризику.

Нижче (табл. 7.2) в якості ще одного прикладу наведені показники (індекси) рівня і критерії критичності по ймовірності та тяжкості наслідків відмови. Для аналізу виділені чотири групи, яким може бути завдано шкоди від відмови: персонал, населення, майно (обладнання, споруди, будівлі, продукція і т.п.), навколишнє середовище. У таблиці застосовані наступні варіанти критеріїв:

1) критерії відмов по тяжкості наслідків:

- Катастрофічний відмову - призводить до смерті людей, істотного збитку майну, завдає непоправної шкоди навколишньому середовищу;

- Критичний / некритичний відмова - загрожує / не загрожує життю людей, призводить (не приводить) до істотного збитку майну, навколишньому середовищу;

- Відмова з пренебрежимо малими наслідками - відмова, що не належить за своїми наслідками ні до однієї з перших трьох категорій.

2) категорії (критичність) відмов:

«А» - обов'язковий кількісний аналіз ризику, або потрібні особливі заходи забезпечення безпеки;

«В» - бажаний кількісний аналіз ризику, або потрібно прийняття певних заходів безпеки;

«С» - рекомендується проведення якісного аналізу небезпек або прийняття деяких заходів безпеки;

«Д» - аналіз і прийняття спеціальних (додаткових) заходів безпеки не потрібно.

Матриця критичності відмов Таблиця 7.2

 Частота вознікновеніяотказа 1 / рік  Тяжкість наслідків відмови
 катастрофічний відмова  критичний відмова  некритичний відмова  Відмова з пренебрежимо малими наслідками
 частий відмова  > 1 А А А С
 ймовірний відмова  1 - 10-2 А А В С
 можлива відмова  10-2 - 10-4 А В В С
 рідкісний відмова  10-4 - 10-6 А В С Д
 Практично неймовірний відмова  <10-6 В С С Д

Методи кількісного аналізу ризику, Як правило, характеризуються розрахунком декількох показників ризику і можуть включати один або кілька методів (або використовувати їх результати). Проведення кількісного аналізу вимагає високої кваліфікації виконавців, великого обсягу інформації по аварійності, надійності обладнання, проведення експертних робіт, врахування особливостей навколишньої місцевості, метеоумов, часу перебування людей в небезпечних зонах і інших чинників.

Кількісний аналіз ризику дозволяє оцінювати і порівнювати різні небезпеки за єдиними показниками і найбільш ефективний:

- На стадії проектування і розміщення небезпечного виробничого об'єкта;

- При обґрунтуванні і оптимізації заходів безпеки;

- При оцінці небезпеки великих аварій на небезпечних виробничих об'єктах, що мають однотипні технічні пристрої (наприклад, магістральні трубопроводи);

- При комплексній оцінці небезпек аварій для людей, майна і навколишнього природного середовища.

Рекомендації по вибору методів аналізу ризику для різних видів діяльності і етапів функціонування небезпечного виробничого об'єкта наведені в РД 03-418-01.

Методи можуть застосовуватися ізольовано або в доповнення один до одного, причому методи якісного аналізу можуть включати кількісні критерії ризику (в основному, за експертними оцінками з використанням, наприклад, матриці «ймовірність - тяжкість наслідків» ранжирування небезпеки). По можливості повний кількісний аналізу ризику повинен використовувати результати якісного аналізу небезпек.

Величина ризику, як ми вже з'ясували, визначається сукупністю ймовірності несприятливого події і його наслідками - втратами або збитками. Таким чином, можна записати наступний вираз для кількісного визначення ризику:

R = C · p, Де: C - Величина втрат, p - Ймовірність події, що приводить до таких втрат. При цьому ми маємо на увазі деякий середнє значення потенційного ризику. Реально реалізується ризик може виявитися будь-яким - від нульового до максимального.

Якщо до втрат різного масштабу можуть привести кілька несприятливих подій, що реалізуються з різною ймовірністю, сумарний середній потенційний ризик дорівнює:

 . (7.1)

У цьому виразі Е- - Підмножина несприятливих подій або станів. ймовірності pj можуть залежати від часу t. У технічних пристроях можливі так. звані зворотні переходи - переходи з несприятливих станів в сприятливі, що утворюють підмножину Е+. Такі переходи мають місце в результаті ремонту або відновлення технічного пристрою. З урахуванням сказаного вираз для ризику істотно ускладнюється:

 . (7.2)

Тут перший множник першого доданка відображає переходи в несприятливі стану, а другий - зворотні переходи в сприятливі стану, другий доданок характеризує можливі переходи з одних несприятливих станів в інші несприятливі стану. Mi,j - Число переходів з усіх станів i в стан j. Якщо таких переходів немає, то другий доданок дорівнює нулю.

Зростаючий згодом ризик називають кумулятивним ризиком.

Закон розподілу показника надійності аналізованої в лабораторній роботі системи - експоненціальне і, отже, ризик системи Rc(T) може бути обчислений за формулою:

 (7.3)

або приблизно по формулі:

 , (7.4)

де Qc(T) = 1-Pc(t) - Ймовірність відмови системи протягом часу t;

qi(T) - Ймовірність відмови i-ого елемента системи протягом часу t.

Якщо елементи системи равнонадежни, то ставлення Rc(T) к Rc * (T) має вигляд:

 (7.5)

GR(T, n) є спадною функцією часу, при цьому:

,

Тобто зі збільшенням часу роботи системи похибка наближеної формули зростає тим швидше, чим більше n.

Зауваження. | Постановка задачі


Визначення показників надійності системи | Визначення ризику системи по точній формулі | Дослідження функції ризику |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати