_{МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ}, молоді та спорту УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГІЇ НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН І ЕКОЛОГІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних робіт

з дисципліни «Основи екологічної безпеки територій і акваторій»

для студентів хіміко-технологічного факультету

на тему:

«Моделювання масштабів впливу на навколишнє середовище позаштатних аварійних ситуацій при перевантаженні і зберіганні сильнодіючих отруйних речовин в морських портах»

Одеса – 2011

Методичні вказівки на тему: «Моделювання масштабів впливу на навколишнє середовище позаштатних аварійних ситуацій при перевантаженні і зберіганні сильнодіючих отруйних речовин в морських портах» з курсу: «Основи екологічної безпеки територій і акваторій» / К.А. Васютинська, В.Я. Кожухар,– Одеса: ОНПУ, 2011. − 52 с.

Укладачі:

доц. кафедри ТНРЕ, к.х.н. Васютинська Катерина Анатоліївна, проф. кафедри ТНРЕ., д.т.н. Кожухар Володимир Якович

Відповідальний за випуск д.Т.Н., проф. Кожухар в.Я.

Затверджено методичною комісією хіміко-технологічного факультету ОНПУ

Спонсор видання Одеський припортовий завод

ЗМІСТ

1. Загальні положення

Мета практичних робіт − придбання практичних навиків визначення масштабів впливу на навколишнє середовище позаштатних аварійних ситуацій при перевантаженні і зберіганні сильнодіючих отруйних речовин в морських портах.

Стислий зміст – Засвоєння студентами зведень щодо основних шкідливих отрутних та токсичних речовин, які можуть забруднювати навколишнє середовище внаслідок аварій. В першій частині характеризуються сценарії та ймовірності виникнення аварійних ситуацій в процесі експлуатації портових перевантажувальних комплексів (ППК). Аварійні ситуації при експлуатації технічних і виробничих систем охарактеризовані з позицій математичної теорії надійності, тож розглянуті методи розрахунку деяких показників надійності.

1.1. Аварійні ситуації: сценарії та ймовірності виникнення, критерії оцінки

1.1.1. Загальні поняття та визначення

В процесі експлуатації портових перевантажувальних комплексів (ППК), а також при їх проектуванні, будівництві і реконструкції, необхідно враховувати обмежену надійність як складових частин, так і усієї інженерної споруди в цілому. Надійність роботи ППК, розглядається як властивість всіх його систем працювати безвідмовно протягом заданого проміжку часу, та є складним системним поняттям [1]. Очевидно, що раптові і поступові технічні відмови ППК або порушення технічної дисципліни не можуть поліпшити ефективність його роботи. Ступінь зниження ефективності за рахунок відмов досить добре описують оцінки збитків від наслідків, до яких призводять відмови, в тому числі в результаті забруднення навколишнього середовища.

Аварійні ситуації при експлуатації технічних і виробничих систем, виникають в результаті виходу із строю, відмови (тобто порушення працездатності) вузлів механізмів, машин, споруд, комунікацій і їх систем внаслідок:

• помилок, допущених при проектуванні, будівництві або виготовленні;

• стихійних лих;

• порушення технології виробництва, правил експлуатації, техніки безпеки.

Наступ аварійної ситуацій призводить до економічних екологічним або соціальним збитків, втрат.

У математичної теорії надійності залежно від природи виникнень характеру процесів зносу розрізняють два основних види відмов: поступові і раптові.

З точки зору виникнення аварійної ситуації найбільший інтерес представляють раптові відмови, які характеризуються стрибкоподібною непередбаченою зміною одного або декількох параметрів об'єкта. Ці відмови виникають внаслідок впливу несприятливих факторів і випадкових зовнішніх навантажень, що перевищують розрахункові режими роботи машини. Такими факторами можуть бути вітер, низька температура, засмічення і осад рейкових шляхів або ґрунту, хитавиця судна, неправильне стропування вантажу та ін.

Раптові відмови часто супроводжуються руйнуванням елемента і можуть викликати аварію машини. Прикладами раптових відмов є втрата стійкості крана в слідстві перевантаження або осідання шляхів, обрив підйомних канатів і т.п., а також викликані цим екологічні наслідки.

Відмовні елементи діляться на відновлювані та не відновлювані.

У сучасній теорії надійності розглядаються такі основні показники безвідмовності та ремонтопридатності технічних і виробничих систем [2].

Наробіток до відмови ‒ ймовірність того, що в межах заданого напрацювання відмова об'єкта не виникає (за умови працездатності в початковий момент часу).

Середнє напрацювання до відмови ‒ математичне сподівання випадкового напрацювання об'єкта до першої відмови.

Середня напрацювання між відмовами ‒ математичне сподівання випадкового напрацювання об'єкта між відмовами.

Зазвичай цей показник відноситься до сталого процесу експлуатації. Взагалі кажучи, середнє напрацювання між відмовами об'єктів, що складаються з старіючих у часі елементів, залежить від номера попередньої відмови. Однак, із зростанням номера відмови (тобто зі збільшенням тривалості експлуатації) ця величина прагне до деякої постійної, тобто до свого стаціонарного значення.

Середнє напрацювання на відмову ‒ відношення напрацювання відновлюваного об'єкта за певний період часу до математичного сподівання кількості відмов протягом цього напрацювання.

Середній час простою ‒ математичне сподівання випадкового часу вимушеного нерегламентованого перебування об'єкта в стані непрацездатності.

Середній час відновлення ‒ математичне сподівання випадкової тривалості відновлення працездатності (власного ремонту).

Імовірність відновлення ‒ імовірність того, що фактична тривалість відновлення об'єкта не перевищить заданої.

Показник технічної ефективності функціонування ‒ міра якості власне функціонування об'єкта або доцільності використання об'єкта для виконання заданих функцій.

Коефіцієнт збереження ефективності ‒ показник, що характеризує вплив ступеня надійності елементів об'єкта на технічну ефективність, представлений у вигляді відношення показника технічної ефективності функціонування при реальній надійності до максимально можливого значення цього показника (тобто. відповідного стану повної працездатності всіх елементів об'єкта).

Нестаціонарний коефіцієнт готовності ‒ імовірність того, що об'єкт виявиться працездатним в заданий момент часу, що розраховується від початку роботи, для якого відомо початковий стан цього об'єкта.

Середній коефіцієнт готовності ‒ усереднене, на заданому інтервалі часу, значення нестаціонарного коефіцієнта готовності.

Стаціонарний коефіцієнт готовності ‒ імовірність того, що відновлюваний об'єкт виявиться працездатним в довільно обраний момент часу в сталому процесі експлуатації.

Коефіцієнт готовності є граничним значенням, до якого прагнуть і нестаціонарний і середній коефіцієнти готовності з зростанням розглянутого інтервалу часу.

Інтенсивність відмов ‒ умовна щільність ймовірності відмови не відновлювального об'єкту, обумовлена для розглянутого моменту часу за умови, що до цього часу відмова не виникає.

Параметр потоку відмов ‒ щільність ймовірності виникнення відмови відновлюваного об'єкта, обумовлена для розглянутого моменту часу. Він може бути визначений як відношення кількості відмов об'єкта за певний інтервал часу до тривалості цього інтервалу при ординарному потоці відмов.

Інтенсивність відновлення ‒ умовна щільність ймовірності відновлення працездатності об'єкта, визначена для даного моменту часу, за умови, що до цього моменту часу відновлення не було завершено.

Поряд з перерахованими вище показниками безвідмовності та ремонтопридатності важливу роль відіграють також показники довговічності та зберігання, до основних з яких відносять такі:

Гамма-процентний ресурс ‒ напрацювання, протягом якої об'єкт не досягає граничного стану з заданою імовірністю 1 ‒ γ.

Середній термін служби ‒ математичне очікування терміну служби.

Середній міжремонтний термін служби ‒ середній термін служби між складними капітальними ремонтами об'єкта.

Середній термін служби до списання ‒ середній термін служби від початку експлуатації об'єкту до його списання.

Гамма-процентний термін зберігання ‒ тривалість зберігання, протягом якого у об'єкта зберігаються встановлені показники із заданою вірогідністю 1 ‒ γ.

Середній термін зберігання ‒ математичне сподівання терміну зберігання.

Одним з найбільш ефективних способів підвищення надійності систем є резервування. Під резервуванням в широкому контексті розуміють метод підвищення надійності об'єкта шляхом введення додаткових елементів функціональних можливостей понад мінімально необхідних для нормального виконання об'єктом заданих функцій.

Розрізняють декілька видів резервування.

Структурний резервування ‒ метод підвищення надійності об'єкта, який передбачає використання надлишкових елементів, що входять у фізичну структуру об'єкта.

Тимчасове резервування ‒ метод підвищення надійності об'єкта, який передбачає використання надлишкового часу, виділеного для виконання завдань.

Функціональне резервування ‒ метод підвищення надійності об'єкта, який передбачає використання здатності елементів виконувати додаткові функції замість основних або поряд з ними.

Навантажувальне резервування ‒ метод підвищення надійності об'єкта, який передбачає використання здатності його елементів сприймати додаткові навантаження понад номінальних.

Загальне резервування ‒ резервування, при якому резервується весь об'єкт в цілому. Роздільне резервування ‒ резервування, при якому резервуються окремі елементи об'єкта або їх групи.

Резервування, яке ковзає, ‒ резервування заміщенням, при якому група основних елементів об'єкта резервується одним або декількома резервними елементами, кожен з яких може замінити будь-який основний елемент, який відмовив, у цій групі.

Дублювання ‒ резервування, при якому одному основному елементу надається один резервний.