- •Электронное учебное пособие
- •«Надежность технических систем и техногенный риск»
- •Подготовлено на базе учебного пособия
- •«Надежность технических систем и техногенный риск»
- •Предисловие
- •§ 1 Природа и характеристика опасностей в техносфере
- •1.1. Техносфера. Техника. Техническая система. Технология.
- •1.2. Определение опасности
- •1.3. Аксиомы о потенциальной опасности технических систем
- •1.4. Таксономия опасностей
- •1.4.1. Примеры таксономий
- •3. Неудачные проектные решения и отступления от проекта:
- •1.5. Алгоритм развития опасности и ее реализации
- •1.6. Источники опасности
- •1.7. Энергоэнтропийная концепция опасностей
- •1.8. Номенклатура опасностей
- •1.9. Квантификация опасностей
- •1.10. Идентификация опасностей
- •1.11. Причины и последствия
- •1.12. Пороговый уровень опасности
- •1.13. Показатели безопасности технических систем
- •§ 2. Основные положения теории риска
- •2.1. Понятие риска
- •2.2. Развитие риска на промышленных объектах
- •2.3. Основы методологии анализа и управления риском
- •2.3.1. Анализ риска: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •2.3.2. Оценка риска: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •2.3.3. Управление риском: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •2.3.4. Общность и различие процедур оценки и управления риском
- •2.3.5. Количественные показатели риска
- •2.4. Моделирование риска
- •2.5. Принципы построения информационных технологий управления риском
- •§ 3. Роль внешних факторов, воздействующих на формирование отказов технических систем
- •3.1. Общие замечания
- •3.2. Классификация внешних воздействующих факторов
- •3.3. Воздействие температуры
- •3.4. Воздействие солнечной радиации
- •3.5. Воздействие влажности
- •3.6. Воздействие давления
- •3.7. Воздействие ветра и гололеда
- •3.8. Воздействие примесей воздуха
- •3.9. Воздействие биологических факторов
- •3.10. Старение материалов
- •3.11. Факторы нагрузки
- •§ 4. Основны теории расчета надежности технических систем
- •4.1. Основные понятия теории надежности
- •4.2. Количественные характеристики надежности
- •4.3. Теоретические законы распределения отказов
- •4.4. Резервирование
- •4.4.2. Способы структурного резервирования
- •4.5. Основы расчета надежности технических систем по надежности их элементов
- •Надежность резервированной системы
- •Включение резервного оборудования системы замещением
- •Надежность резервированной системы в случае комбинаций отказов и внешних воздействий
- •Анализ надежности систем при множественных отказах
- •§ 5. Методика исследования надежности технических систем
- •5.1. Системный подход к анализу возможных отказов: понятие, назначение, цели и этапы, порядок, границы исследования
- •5.2. Выявление основных опасностей на ранних стадиях проектирования
- •5.3. Исследования в предпусковой период
- •5.4. Исследования действующих систем
- •5.5. Регистрация результатов исследования
- •5.6. Содержание информационного отчета по безопасности процесса
- •§ 6. Инженерные методы исследования безопасности технических систем
- •6.1. Понятие и методология качественного и количественного анализа опасностей и выявления отказов систем
- •6.2. Порядок определения причин отказов и нахождения аварийного события при анализе состояния системы
- •6.3. Предварительный анализ опасностей
- •6.4. Метод анализа опасности и работоспособности- аор (hazard and operability study - hazop)
- •6.5. Методы проверочного листа (check-list) и "что будет если ...?" ("what - if")
- •6.6. Анализ вида и последствий отказа - авпо (failure mode and effects analysis - fmea)
- •6.7. Анализ вида, последствий и критичности отказа- авпко (failure mode, effects and critical analysis - fmeca)
- •6.8. Дерево отказов - до (fault tree analysis - fta)
- •6.9. Дерево событий - дс (event tree analysis - еta)
- •6.10. Дерево решений
- •6.11. Логический анализ
- •6.12. Контрольные карты процессов
- •6.13. Распознавание образов
- •6.14. Таблицы состояний и аварийных сочетаний
- •§ 7. Оценка надежности человека как звена сложной технической системы
- •7.1. Причины совершения ошибок
- •7.2. Методология прогнозирования ошибок
- •7.3. Принципы формирования баз об ошибках человека
- •§ 8. Организация и проведение экспертизы технических систем
- •8.1. Причины, задачи и содержание экспертизы
- •8.2. Организация экспертизы
- •8.3. Подбор экспертов
- •8.4. Экспертные оценки
- •8.5. Опрос экспертов
- •8.6. Оценка согласованности суждений экспертов
- •8.7. Групповая оценка и выбор предпочтительного решения
- •8.8. Принятие решения
- •8.9. Работа на завершающем этапе
- •§ 9. Мероприятия, методы и средства обеспечения надежности и безопасности технических систем
- •9.1. Стадия проектирования технических систем
- •9.2. Стадия изготовления технических систем
- •9.3. Стадия эксплуатации технических систем
- •9.4. Техническая поддержка и обеспечение
- •9.5. Технические средства обеспечения надежности и безопасности технических систем
- •9.6. Организационно-управленческие мероприятия
- •9.7. Диагностика нарушений и аварийных ситуаций в технических системах
- •9.8. Алгоритм обеспечения эксплуатационной надежности технических систем
- •§ 10. Технические системы безопасности
- •10.1. Назначение и принципы работы защитных систем
- •10.2. Типовые структуры и принципы функционирования автоматических систем защиты
- •10.3. Автоматическая интеллектулизированная система защиты объекта и управления уровнем безопасности
- •10.4. Типовые локальные технические системы и средства безопасности
- •§ 11. Правовые аспекты анализа риска и управления промышленной безопасностью
- •11.1. Классификация промышленных объектов по степени опасности
- •11.2. Оценка опасности промышленного объекта
- •11.3. Декларация безопасности опасного промышленного объекта
- •11.4. Требования к размещению промышленного объекта
- •11.5. Система лицензирования
- •11.6. Экспертиза промышленной безопасности
- •11.7. Информирование государственных органов и общественности об опасностях и авариях
- •11.8. Ответственность производителей или предпринимателей за нарушения законодательства и нанесенный ущерб
- •11.9. Учет и расследование
- •11.10. Участие органов местного самоуправления и общественности в процессах обеспечения промышленной безопасности
- •11.11. Государственный контроль и надзор за промышленной безопасностью
- •11.12. Разработка планов по ликвидации аварий и локализации их последствий, а также планов по ликвидации чрезвычайных ситуаций
- •11.13. Экономические механизмы регулирования промышленной безопасности
- •11.14. Российское законодательство в области промышленной безопасности
- •§ 12. Принципы оценки экономического ущерба от промышленных аварий
- •12.1. Понятие ущерба и вреда. Структура вреда
- •12.2. Экономический и экологический вред
- •12.3. Принципы оценки экономического ущерба
10.3. Автоматическая интеллектулизированная система защиты объекта и управления уровнем безопасности
В качестве системы защиты объекта и управления уровнем безопасности производства (объекта) может быть использована автоматическая интеллектуализированная система. Интеллектуализированная техника содержит в своем составе процессоры с соответствующим программным обеспечением. Эти средства и системы построены по многоуровневому функциональному принципу и увязаны в единый иерархический обоснованный комплекс управления безопасностью объекта (например, химического производства).
Задачи, которые возлагаются на интеллектуализированные системы, следующие: Первая задача связана с обеспечением нормального функционирования. Режим нормального функционирования процесса характеризуется соответствием (в допустимых пределах) режимных параметров заданным значениям, которые определяются обычно условиями оптимального ведения процесса.
Вторая задача обусловлена необходимостью локализации аварийных ситуаций связанных с нарушением технологического процесса. Третья задача - локализация аварийной загазованности помещений по параметрам пожаровзрыво- или токсобезопасности за счет интенсификации вентиляции или прекращения поступления вредных (горючих) веществ в виде газов (паров) в окружающую атмосферу.
Очевидно, что за каждой из поставленных задач закрепляется и некоторое системное обеспечение. Первую задачу решает система управления, вторую - система противоаварийной автоматической защиты и третью - система газового анализа. Каждая из систем должна иметь свое программно-методическое обеспечение, алгоритмы контроля и управления самым принципиальным вопросом является степень агрегатирования технических средств. Здесь можно сформулировать две крайние концепции: максимальная централизация (синтез) или полная дезагрегатизация (декомпозиция). Максимальная централизация предусматривает единый процессор для решения всех поставленных задач и максимальное совмещение средств контроля и управления. Это означает, что информация, поступающая с преобразователей, размещенных на объекте контроля, обрабатывается в центральном процессоре по единому алгоритму, имеющему блок аварийной остановки, который и выполняет функции системы противоаварийной защиты. Информация с канала контроля загазованности также обрабатывается в центральном процессоре, который запускает по сформулированным принципам блок аварийной остановки вентиляции. Структура интелектуализированной системы, построенная по описанному принципу, приведена на рис. 10.3.1. Достоинством такой организации является высокий коэффициент использования процессора, который централизованно решает практически все интеллектуальные задачи, возникающие в процессе управлением производством. Вместе с тем, централизованная схема имеет принципиальный недостаток: канал противоаварийной защиты оказывается практически равнонадежным со системой управления. На практике это означает, что системой противоаварийной защиты будут "пропускаться" 50 аварийных ситуаций из 100. Значительно уменьшить количество "пропусков" можно только в том случае, если поднять надежность системы противоаварийной защиты (ПАЗ) на порядок по отношению к системе управления (СУ).
Рис. 10.3.1 Централизованная организация технического интеллекта химического производства
Исходя из этих соображений, предпочтительней может оказаться структура, представленная на рис. 10.3.2. Система построена в соответствии с "деревом задач" и практически полностью независима, т.к. имеет собственные, не связанные с СУ, каналы информации состояния объекта, полную функциональную независимость, вплоть до автономного питания. Очевидно, что любой потенциально опасный процесс имеет один или совокупность нескольких признаков, появление которых является предвестником возможных аварий. Эти признаки и являются информационными входами в системы ПАЗ. Для повышения надежности системы ПАЗ желательно, чтобы одна и та же информация об аварийных признаках поступала в систему по нескольким информационным каналам.
Рис. 10.3.2. Вариант децентрализованной организации системы обеспечения химического производства
Надежность системы ПАЗ увеличивает также и то, что она контролирует состояние небольшого количества параметров по независимым от системы управления каналам и обрабатывает информацию по более простому алгоритму. При появлении информации, которая специальным логическим устройством расшифровывается как предварительная, система вырабатывает управляющее воздействие; оно должно вывести процесс из предварительного состояния и по определенной программе произвести аварийный останов. Система ПАЗ управляет при этом штатными ИМ или специальной быстродействующей аварийной ИМ. Бесконфликтность с СУ обеспечивается блокировкой ее со стороны выхода системы ПАЗ на период проведения операции, остановка которых может привести к взрывам. По окончании такой операции блокировка снимается.