Привет студент

Аннотация

Данный курсовой проект содержит ___ страниц, в том числе __ рисунка, __ таблицы, __ источника по списку литературы, __ графических приложений. Курсовой проект посвящен анализу техногенного риска на примере автомобильной заправочной станции "SINOOIL" в городе Актюбинск Республики Казахстан.
Работа  состоит из расчетно-пояснительной записки, которая посвящена анализу техногенного риска, где  расчетные величины техногенного риска являются количественной мерой возможности реализации опасности объекта автомобильной заправочной станции г. Актюбинска и отражается в материальных ценностей, находящихся на объекте.
На основе полученных результатов, были предложены, наряду с обученностью персонала, предупредительные меры для предотвращения и существенному уменьшению вероятности внезапной разгерметизации.

Содержание

Введение
1 Техногенный риск
2 Основные понятия надежности технических систем
2.1 Показатели надежности и безопасности риска
2.2 Понятие о надежности работы человека при взаимодействии с техническими схемами
3 Анализ техногенного риска и обеспечение безопасности техногенного процесса
3.1Идентификация аварийных сценариев
3.2 Анализ возможных причин возникновения аварийных ситуаций
3.2.1 Причины аварий, связанные с отказом оборудования
3.2.2 Причины аварий, связанные с ошибочными действиями персонала
3.2.3 Причины аварий, связанные с внешними воздействиями природного и техногенного характера
3.3 Метод построения "Дерева отказов"
3.4 Метод построения "Дерева событий"
3.5 Определение вероятностей возникновения аварийных ситуаций
Заключение
Список использованной литературы
Переход к новым механизмам хозяйствования и развитому рынку путем интенсификации всех производственных процессов невозможен без более полного использования достижений научно- технического прогресса, эффективного использования ресурсов, снижения ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой грандиозной задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспечению безопасности всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и энергетики.
Актуальность проблемы обеспечения безопасности особенно возрастает на современном этапе развития производительных сил,  когда из-за трудно предсказуемых техногенных и экологических последствий чрезвычайных происшествий поставлено под сомнение само существование человеческого общества. Рассматриваемая проблема становится все более острой как неизбежное следствие происходящей научно-технической революции,  т.е. следствием обострения противоречий между новыми средствами производства и традиционными способами их использования.
Современная цивилизация столкнулась с грандиозной проблемой,  заключающейся в том,  что основа бытия общества– промышленность,  сконцентрировав в себе колоссальные запасы энергии и новых материалов,  стала угрожать жизни и здоровью людей,  и даже окружающей среде.
Авария в условиях современной техносферы по своим масштабам и тяжести последствий стала сравнима с природными катастрофами и разрушительными последствиями военных действий с применением ядерного оружия. Как свидетельствуют статистические данные последние 20 лет XX-го века принесли 56% от наиболее крупных происшествий в промышленности и на транспорте. Считается,  что ущерб от аварийности и травматизма достигает 10…15% от валового национального продукта промышленно развитых государств,  а экологическое загрязнение окружающей природной среды и несовершенная техника безопасности являются причиной преждевременной смерти 20…30% мужчин и 10…20% женщин. В 1995 году на территории РФ было зафиксировано около 1550 чрезвычайных ситуаций,  из которых 1150 носили техногенный характер и 400 – природный.  В них пострадало 18000 человек, погибло свыше 1800.
Сложившаяся кризисная ситуация в вопросах аварийности и травматизма объясняется не только низкой культурой безопасности  и технологической недисциплинированностью персонала,  но и конструктивным несовершенством используемого в РФ промышленного и транспортного оборудования.
В наибольшей степени аварийность свойственна угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и металлургической отраслям промышленности, транспорту. Проблема предупреждения происшествий приобретает особую актуальность в атомной энергетике,  химической промышленности,  при эксплуатации военной техники, где используется и обращается мощные источники энергии, высокотоксичные и агрессивные вещества.
Основными причинами крупных техногенных аварий являются:
- отказы технических систем из-за дефектов изготовления и нарушений режимов эксплуатации;
- ошибочные действия операторов технических систем;
- концентрации различных производств в промышленных зонах;
- высокий энергетический уровень технических систем;
- внешние негативные воздействия на объекты энергетики, транспорта и др.
Безопасность– состояние защищённости отдельных лиц, общества и природной среды от чрезмерной опасности.
Государственная политика в области экологической и промышленной безопасности и новые концепции обеспечения безопасности и безаварийности производственных процессов на объектах экономики, диктуемые Федеральными законами«О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 11.11.94 г., «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ, Федеральным законом "О радиационной безопасности населения" от 09.01.96 г. №3-ФЗ, Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.99 г.  №52-ФЗ,  Федеральным  законом"Об  использовании  атомной  энергии" от 21.11.95 г. №170-ФЗ, Федеральным законом "Об охране окружающей среды" от 10.01.02 г. №7-ФЗ, предусматривают организационно-правовые нормы в области защиты граждан РФ,  а также окружающей природной среды от  чрезвычайных ситуаций различного происхождения и дают возможность объективной оценки опасностей и позволяют наметить пути,  средства и мероприятия борьбы с ними.
Оценка и обеспечение надежности и безопасности технических систем при их создании, отработке и эксплуатации- одна из важнейших проблем в современной технике и экономике.
Оценка опасности различных производственных объектов заключается в определении возникновения возможных чрезвычайных ситуаций,  разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также воздействия опасных факторов пожаров и взрывов на людей. Оценка этих опасных воздействий на стадии проектирования объектов осуществляется на основе теории надежности и нормативных требований, разработанных с учетом наиболее опасных условий протекания чрезвычайных ситуаций и проявления их негативных факторов, утечек и проливов опасных химических веществ, пожаров и взрывов, т.е. с учетом аварийной ситуации.
Проблемы безопасности на объектах нефтегазового комплекса имеют особое значение. Они связаны с физико-химическими свойствами углеводородных веществ, приводящими к их возгоранию или взрыву в случае аварий. Авариям на нефтеперерабатывающих предприятиях характерны большие объемы выброса взрывопожароопасных веществ, образующие облака топливно-воздушных смесей, разливы нефтепродуктов и как следствие - пожары, взрывы, разрушение соседних аппаратов и целых установок. Согласно статистике, ущерб от аварийности и травматизма достигает 5-10% от валового национального продукта промышленно развитых государств, а несовершенная техника безопасности являются причиной преждевременной смерти 10-15% мужчин и 5-10% женщин.
Практика показывает, что полностью исключить аварии и уменьшить до нуля опасность, несущую опасными производственными объектами, невозможно. Поэтому техногенные аварии необходимо предупреждать или ослаблять их вредное воздействие.

1 Техногенный риск

К настоящему времени сложилась достаточно проработанное направление в теории рисков, связанное с оценкой и управлением, так называемыми техногенными рисками. Этот вид рисков связан с опасностями, существующими при строительстве, эксплуатации технических систем различной сложности. Различают технические устройства и технические системы. Последние представляют собой системы различной сложности, состоящие из технических устройств и операторов, объединенных жесткой или гибкой структурой, правилами функционирования. В пределах технических систем осуществляется целенаправленный обмен веществом, энергией, информацией. Цель функционирования технических систем определена заранее. Функциональная схема технической системы всегда направлена на реализацию поставленной цели и сопутствующих задач. Важной особенностью современных технических систем является их «включенность» в экономику. Помимо технических целей существуют и экономические цели функционирования таких систем.
Практически все технические устройства и технические системы вписаны в окружающую среду и взаимодействуют с ней, обмениваясь веществом, энергией и информацией. Для большинства сложных и сверхсложных технических систем подобный обмен с окружающей природной средой настолько велик, что оказывает на нее существенное влияние и вызывает в ней адаптивные изменения. Эти изменения могут затрагивать и окружающие экосистемы различного масштаба. В этом случае принято говорить о техноэкосистемах. Существование техноэкосистем различного масштаба также является результатом экономической деятельности человечества.
Опасности для человека, связанные с различными техническими устройствами, появились с момента создания и использования этих устройств. Опасности связаны, в первую очередь, с неправильным функционированием этих устройств или неправильным их использованием. Последние опасности связывают с так называемыми ошибками операторов.
Роль техногенных рисков весьма велика. В первую очередь их последствия проявляются в самой технической сфере. Ущербы в этом случае связаны с разрушением технических объектов, гибелью и травмами персонала, упущенной выгодой, штрафами, необходимостью ликвидации последствий в технической сфере и восстановительными работами. Вместе с тем, очевидно, что последствия от этих рисков могут проявляться не только в самой технической сфере. Техногенные риски являются источником опасности для третьих лиц, угрожая им утратой имущества, жизни и здоровья, иными видами ущербов. Часто с ними связаны и экологические риски, поскольку техногенные опасности вызывают появление специфических экологических опасностей. Например, в результате техногенной аварии могут наблюдаться выбросы токсических химических веществ в атмосферу, гидросферу и литосферу. Можно сказать, что генерирование техногенных опасностей для природы и является отличительной чертой человечества как вида живых организмов. Только с человечеством связаны специфические экологические и риски, обусловленные его технической деятельностью в колоссальных объемах. Без оценки и управления техногенными рисками невозможно полноценное управление экологическими и рисками в различных масштабах. Эти масштабы находятся в пределах от индивидуальных до глобальных рисков, влияющих на экономическую деятельность и существование человечества в современном виде в масштабах планеты.
В свою очередь, природа также оказывает свое опасное влияние на технические системы. Природные явления являются источниками соответствующих опасностей для технических систем. Некоторые природные явления влияют на правильность функционирования технических систем и могут приводить к различным нештатным ситуациям в них. Часть этих явлений может влиять на работу операторов и приводить к появлению ошибок операторов. Например, ограничение видимости, связанное с туманом, дождем, метелью, может приводить к ошибкам операторов (водителей автомобилей, пилотов самолетов, рулевых судов и т.п.) и вызвать различные инциденты с техническими средствами и системами.
Масштаб потенциальных ущербов тесно связан с типом технической системы:
- технические системы серийного, крупносерийного и массового производства (автомобили, сельскохозяйственные машины, станки, технологические установки и т.п.);
- уникальные технические системы единичного и мелкосерийного производства (мощные энергоустановки, атомные реакторы, химические и металлургические установки, летательные аппараты, горнодобывающие комплексы, нефте- и газопроводы, плавучие буровые установки и т.п.).
Для технических систем первого рода широко используются традиционные методы проектирования и эксплуатации, большой объем ремонтно-восстановительных работ, относительно небольшие ущербы при отказе единичных экземпляров.
Для технических систем второго рода характерно отсутствие опыта предшествующей эксплуатации, большой объем конструкторских разработок, стендовых испытаний и большие материальные потери при отказах и авариях, а также значительный экологический ущерб.
Источниками техногенных рисков принято называть различные опасности, приводящие к нештатному функционированию технических систем или к ошибкам операторов. Различают внешние и внутренние источники для каждого технического устройства и каждой технической системы. Обычно при анализе техногенных рисков ограничиваются внутренними и внешними источниками, связанными непосредственно с функционированием рассматриваемой технической системы или техноэкосистемы.
К внешним источникам обычно относятся:
- природные воздействия, связанные с опасными явлениями природы;
- внешние пожары, взрывы;
- внешние техногенные воздействия (столкновения, аварии и катастрофы на других технических объектах и т.п.);
- внешние бытовые воздействия (отключение питания, водоснабжения, протесты населения);
- диверсии, акты терроризма;
- военные действия;
- иные.
К внутренним источникам обычно относятся:
- ошибки собственных операторов;
- внутренний саботаж;
- отказы технических устройств в составе технической системы;
- разрушения несущих конструкций вследствие дефектов или усталости конструкционных материалов;
- внутренние аварии, вызванные отключением питания, водоснабжения, перерывом технологических процессов и т.п.;
- внутренние пожары, взрывы;
- структура технической системы, наличие узлов и цепочек инцидентов;
- иные.
Для технических объектов характерно накопление определенных запасов энергии, концентрация энергии на ограниченных пространствах. Освобождение этой энергии порождает специфические опасности, называемые силами или опасностями разрушения. Накопление химической энергии приводит к возрастанию опасностей пожаров и взрывов, выбросов токсических и ксенобиотических веществ в окружающую среду. Накопление потенциальной энергии воды приводит к возрастанию гидродинамической опасности. Накопление электрической энергии приводит к увеличению опасностей взрывов, поражения током, пожаров, электромагнитных поражений. Иногда эти источники опасностей разрушения выделяют в отдельную группу при факторном анализе.
Для технических систем принято отдельно рассматривать и источники опасностей, связанные с поражающими свойствами материалов, накопленных в них. В этом случае говорят о факторах поражения. К ним относят фугасное поражение (поражение взрывной волной), осколочное поражение, термическое поражение, химическое поражение, радиоактивное поражение, гидродинамическое поражение, акустическое поражение и т.д. Естественно, что при указании опасности поражения необходимо указывать и объекты поражения: здания и оборудование, люди, животный мир, растительность и т.п. Для каждой технической системы существует свой набор источников опасности, как направленных на нее, так и исходящих от нее. По мере усложнения технической системы количество источников опасности увеличивается. Обычно источники опасности объединяются в различные группы, которые служат основой для факторного анализа техногенных рисков.
В теории и практике изучения техногенных опасностей сложилось так называемое физико-химическое направление идентификации источников техногенных опасностей при аварийных ситуациях на крупных промышленных объектах. Это направление исходит из того, что при аварии или катастрофе гибель людей вызывается физико-химическими превращениями веществ, вовлеченных в аварию. Эти физико-химические превращения проявляются в виде:
- разрушения, обрушения зданий и сооружений;
- различных форм пожара;
- разлетания осколков и фрагментов оборудования;
- удара человека о неподвижные элементы конструкции;
- воздействия токсичных продуктов (токсическое поражение);
- прямого поражения ударными волнами (фугасное поражение).

2 Основные понятия надежности технических систем

Термины надежность, безопасность, опасность и риск часто смешивают, при этом их значения перекрываются. Часто термины анализ безопасности или анализ опасности используются как равнозначные понятия. Наряду с термином анализ надежности они относятся к исследованию как работоспособности, отказов оборудования, потери работоспособности, так и процесса их возникновения.
Обеспечение надежности систем охватывает самые различные аспекты человеческой деятельности. Надежность является одной из важнейших характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации самых различных технических систем.
С развитием и усложнением техники углубилась и развивалась проблема ее надежности. Изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка метода проверки надежности изделий и способов контроля надежности, методов расчетов и испытаний, изыскание путей и средств повышения надежности– являются предметом исследований надежности.
Если в результате анализа требуется определить параметры, характеризующие безопасность, необходимо в дополнение к отказам оборудования и нарушениям работоспособности системы рассмотреть возможность повреждений самого оборудования или вызываемых ими других повреждений. Если на этой стадии анализа безопасности предполагается возможность отказов в системе, то проводится анализ риска для того, чтобы определить последствия отказов в смысле ущерба, наносимого оборудованию, и последствий для людей, находящихся вблизи него.
Наука о надежности является комплексной наукой и развивается в тесном взаимодействии с другими науками, такими как физика, химия, математика и др., что особенно наглядно проявляется при определении надежности систем большого масштаба и сложности.
При изучении вопросов надежности рассматривают самые разнообразные объекты— изделия, сооружения, системы с их подсистемами. Надежность изделия зависит от надежности его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всего изделия.
Надежность— свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ремонт, простою машин, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственных задач, иногда к авариям, связанным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и с человеческими жертвами. Чем меньше надежность машин, тем большие партии их приходится изготовлять, что приводит к перерасходу металла, росту производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и эксплуатацию.
Надежность объекта является комплексным свойством, ее оценивают по четырем показателям–безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или по сочетанию этих свойств.
Безотказность— свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в течение некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в том числе, при хранении и транспортировке.
Долговечность— свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью работы объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его работоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании.
Предельное состояние— состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Ремонтопригодность— свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта. Важность ремонтопригодности технических систем определяется огромными затратами на ремонт машин.
Сохраняемость— свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и(или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для деталей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей.
Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановлены потребителем и подлежат замене(например, электрические лампочки, подшипники, резисторы и т.д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (например, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т.д.).
Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное.
Исправное состояние— такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и(или) конструкторской(проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно.
Неисправное состояние— такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и(или) конструкторской (проектной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен.
Работоспособным  состоянием  называют  такое  состояние  объекта,  при  котором  он способен  выполнять  заданные  функции,  соответствующие  требованиям  нормативно-технической и(или) конструкторской (проектной) документации. Неработоспособное изделие является одновременно неисправным.
Отказ— событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказы по характеру возникновения подразделяют на случайные и неслучайные (систематические). Случайные отказы вызваны непредусмотренными нагрузками, скрытыми дефектами материалов, погрешностями изготовления, ошибками обслуживающего персонала.
Неслучайные отказы— это закономерные явления, вызывающие постепенное накопление повреждений, связанные с влиянием среды, времени, температуры, облучения и т. п.
В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа все отказы подразделяют на внезапные(поломки, заедания, отключения) и постепенные(износ, старение, коррозия).
По причинам возникновения отказы классифицируют на конструктивные(вызванные недостатками конструкции), производственные (вызванные нарушениями технологии изготовления) и эксплуатационные (вызванные неправильной эксплуатацией).

2.1 Показатели надежности и безопасности риска

К показателям надежности и безопасности (как составной части надежности) относят количественные характеристики надежности, которые вводят и определяют согласно правилам статистической теории надежности, теории вероятностей и математической статистики. Область применения этой теории ограничена крупносерийными объектами, которые изготавливают и эксплуатируют в статистически однородных условиях и к совокупности которых применимо статистическое истолкование вероятности.
Применение статистической теории надежности к уникальным и малосерийным (таковыми являются, как правило, потенциально опасные объекты) объектам ограничено. Эта теория применима для единичных восстанавливаемых или ремонтируемых объектов, в которых допускаются многократные отказы, для описания которых применяют модель потока случайных событий (в том числе редких событий, когда проводится анализ критических или аварийных отказов). Статистическую теорию применяют также к уникальным и малосерийным объектам, которые, в свою очередь, состоят из объектов массового производства.
В этом случае расчет показателей надежности и безопасности объекта проводят методами статистической теории по известным показателям надежности и безопасности компонентов и элементов.
Статистическую теорию надежности и безопасности можно рассматривать как составную часть общего подхода к расчетной оценкe надежности и безопасности технических объектов, при которой отказы рассматриваются как результат взаимодействия объекта как физической системы с другими объектами и окружающей средой. При этом большинство показателей надежности полностью сохраняют смысл и при таком общем подходе к расчетной оценке надежности и безопасности.
Рассматривая отказ как случайное событие, удобной мерой надежности технических объектов следует признать вероятность безотказной работы системы (и соответственно мерой безопасности – вероятность безаварийной работы).
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.
Вероятность безотказной работы определяется в предположении, что в начальный момент времени (начало исчисления наработки) объект находился в работоспособном состоянии. Обозначим через / время или наработку объекта. Возникновение первого отказа – случайное событие, а наработка от начального момента до возникновения этого события т – случайная величина.
Вероятность безотказной работы объекта в интервале времени от 0 до t включительно определяют как
                                         P (t) = P {? > t}                                        (1)
Здесь Р { ? > t} – вероятность события, заключенного в скобки. Очевидно, что эта величина является функцией времени или наработки P(t). В технической литературе эту функцию называют функцией надежности.
Аналогично можно определить вероятность безаварийной работы:
                                       S(t) = S { T > t }                                        (2)
Рассматривая аварию как отказ из–за перехода объекта в предельное состояние (устанавливаемого из соображений безопасности), а наработку (или время) от начального момента до достижения предельного состояния как ресурс T (или срок службы). Функцию S(t) в этом случае называют (по аналогии с функцией надежности) функцией безопасности.
В более общем случае, когда состояние объекта характеризуется набором параметров (например, вектором u (t) с допустимой по условиям безопасности областью значений этих параметров ?), функция безопасности S(t) определяется вероятностью случайного события, состоящего в том, что на отрезке времени [0, t] ни разу не возникнет аварийная ситуация (т.е. параметры u (t) не выйдут за пределы допускаемой области ?, ограниченной поверхностью ?s):
S(t) = S{u (t1) є ?, t1 є [0, t]}.
Функция безопасности S(t) связана с функцией распределения H(t) и плотностью распределения h(t) случайной величины Т соотношениями
H(t) = 1 – S(t), h{t) = dH(t)/dt = –dS{t)/dt.
Дополнение функции безопасности S(t) до единицы (т.е. функция распределения случайной величины Т в теории вероятностей)
                                           1 – S(t) = H(t)                                            (3)
в теории безопасности и риска называется функцией риска или техническим риском.
Как видно из формулы (1), гамма–процентные показатели равны квантилям соответствующих распределений. Задаваемые значения у для критических отказов должны быть весьма близки к 100%, чтобы сделать критические отказы практически невозможными событиями.
Для прогнозирования потребности в запасных частях, а также для расчета пополнения и обновления парков машин, приборов и установок могут потребоваться гамма–процентные показатели при более низких значениях у.
Статистические оценки для гамма–процентных показателей могут быть получены на основе статистических оценок либо непосредственно, либо после аппроксимации эмпирических функций подходящими аналитическими распределениями. Необходимо иметь в виду, что экстраполирование эмпирических результатов за пределы продолжительности испытаний (наблюдений) может привести к значительным ошибкам. Привлечение дополнительной информации о физической природе аварийных ситуаций для их моделирования позволяет разрешать указанные проблемы.
Интенсивность технического риска ?(t) (аналог интенсивности отказов в теории надежности) определяют по формуле:
                    ?(t) = h(t)/[ 1 – H(t)] = –S'(t)/S(t).                              (4)
Все вышеприведенные характеристики взаимосвязаны, что иллюстрируется в таблице 1.
Интенсивность технического риска ?(t) является важной характеристикой в теории безопасности, так как она определяет вероятность того, что после безотказной работы до момента времени t авария произойдет в последующем отрезке времени ?t. Этот показатель и его приближенные статистические оценки широко используются при анализе безопасности и риска объектов в процессе эксплуатации.

Таблица 1 – Расчетные зависимости между показателями безопасности и технического риска
Показатель    S(t)    H(t)    ?(t)
S(t)    -    1- H(t)    
H(t)    1-S(t)    -    
?(t)              -

2.2 Понятие о надежности работы человека при взаимодействии с техническими схемами

Техническая система - совокупность объектов взаимодействующих между собой таким образом, чтобы обеспечить выполнение заданной функции.
Компоненты системы - это ее составляющие или подсистемы. Любая техническая система имеет иерархическую структуру, т.е. ступенчатую. Системы постоянно функционируют в пространстве и во времени и делятся на статистические и динамические. Статистическая - система с одним возможным состоянием. Динамическая - система со множеством состояний, в котором с течением времени происходит переход из одного состояния в другое.
Виды ошибок, которые допускаются на различных стадиях взаимодействия в системе мониторинга:
Ошибки проектирования. Данный вид обуславливается неудовлетворительным качеством проектирования.
Операторские ошибки. Данный вид возникает при неправильном выполнении обслуживающим персоналом установленных действий.
Ошибки изготовления. Он включает в себя: ошибки на производстве вследствие плохого качества работы, неправильно выбранного им материала, и вследствии изготовления изделия с отклонениями от конструкторской документации.
Ошибки технического обслуживания. Они возникают в процессе эксплуатации оборудования и обычно вызваны некачественным ремонтом оборудования.
Ошибки контроля. Они связанны с ошибочным приемом информации и ее переработки.
Ошибки обращения. Он возникает вследствие неправильного хранения изделий и их неправильной транспортировки.
Ошибка вследствие неправильной организации устройства на работу.
Ошибка управления коллективом.
Критерии оценки деятельности операторов.
Критерии быстродействия:
                                Топ= a+b*H=a+(H/Von)                                        (5)
Критерий быстродействия - это время решения поставленной задачи (время момента реакции человек на поступивший сигнал до момента окончания).
а- скрытое время реакции( промежуток времени от момента появления сигнала до реакции человек).
b - время переработки одной единицы информации.
Von - скорость переработки информации в единицу времени.
Она характеризуется временем в течении которого человек постигает смысл информации. Оно зависит от психологических особенностей, от типа поставленной задачи эргономических особенностей.
Вероятность безошибочного выполнения операций j-ro вида:
                      Pj= (NjCотдj)/ Nj*Xj= Сотдj/ (Nj*Tj)                          (6)
Nj- общее количество выполняемых человек операций.
Cотдj общее количество допущенных оператором ошибок.
Tj- время выполнения операций j-ro вида.
Xj- интенсивность отказов при ошибочном действии операторов при выполнении им j-ой операции.
Коэффициент готовности:
                                            Коп=1-(Тб/Т)                               (7)
Т- общее время работы человека-оператора.
Тб- время в течении которого человек не может применять поступившую к нему информацию.
Восстанавливаемость оператора:
Рв=Рк*Робн*Рн
Вероятность исправлений допущенных им ошибок.
Рк - вероятность выдачи сигнала контрольной системы.
Робн - вероятность обнаружения сигнала оператора.
Рн - вероятность исправления ошибочных действий при повторном выполнении их операций. Данный показатель позволяет оценить возможность самоконтроля.
Своевременность действий оператора:
                                             Pсв=(N-Nнс)/N                      (8)
N-общее количество выполненное человеком задач.
NHC- количество несвоевременно выполненных задач.
Критерии точности:
                                             ?А=АИ + А0П                      (9)
Точность- это степень отклонения измеряемого оператором параметры системы от истинного или заданного значения.
Количественно этот показатель оценивается погрешностью оператор устанавливает или реагирует на параметр.
Аи - истинное значение параметра.
Аоп - измеряемое (определяемое) значение параметра.
Точность оператора зависит от:
- характера сигнала
- сложности поставленной им задачи
- условий темпа работы
- персональное (функциональное) состояние нервной системы человека
Оценка надежности системы человека - машина может производится
различными методами:
- аналитический;
- экспериментальный;
- имитационный;
Оценка надежности системы "человек-машина":
Если компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна:
                                       P1(to, t)= PT(to, t)*P0(t)                                  (1*)
P1(to, t)- вероятность безотказной работы технических средств в интервал времени от t0 до1, 0<t<8
P0(t) - вероятность безотказной работы оператора в течении времени t при условии что техника работает безотказно.
t0- общее время эксплуатации системы.
t- рассматриваемый период работы
Вероятность при мгновенной компенсации ошибок оператора:
                                P2(to,t)=Pt(t0,t) {P0(t)+[ 1 -Po(t)]}                            (2*)
Вероятность при компенсации только отказов технической системы:
Pk(to,t,?) - вероятность безотказной работы в течении времени от t0 до времени ?, при условии, что отказ системы произошел в какой-то интервал времени ?, t0 ? ? ? (to+t)
Вероятность с компенсацией ошибок и отказов технических средств:
                       P4(t0,t)= {P0(t)+ [l-Po(t)]}*[PT(to,t)/P1(t0,t)]                   (4*)
Для систем "человек-машина" важным критерием является оценка вероятности безотказного, безошибочного протекания технического процесса в промежуток времени t. Такое выполнение технического процесса возможно в следующих случаях:
Технические средства работают исправна (3*).
Произошел отказ технического средства, но при этом оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной ситуации (2*).
Оператор допустил ошибочные действия, своевременно их исправил и за промежуток времени от t0 до t отказа системы не произошло (4*).

3 Анализ техногенного риска и обеспечение безопасности техногенного процесса

3.1 Идентификация аварийных сценариев

На территории объекта, идентифицирован следующий сценарий развития аварийной ситуации, могущий привести к максимальным по тяжести последствиям.
Сценарий: разлив всего количества бензина из резервуара РВС-3000 в пределах обвалования.

3.2 Анализ возможных причин возникновения аварийных ситуаций

Причинами, способствующими возникновению аварий, связанных с разливом нефтепродуктов, на составляющих Объекта, являются:
- причины, связанные с отказом оборудования;
- причины, связанные с ошибочными действиями персонала;
Ниже более подробно рассмотрены причины аварий в рамках конкретных аварийных сценариев.
Возникновение аварийной ситуации данного типа возможно при относительно небольших повреждениях резервуара или технологических трубопроводов, а также при сильных повреждениях резервуаров, с условием, что разгерметизация резервуара или трубопроводов произошла со стороны, не направленной на обвалование каре.

3.2.1. Причины аварий, связанные с отказом оборудования

Сюда относятся: коррозия, брак сварки и усталость металла стенок резервуаров.
На РВС-3000 проведены следующие предупредительные меры. Для контроля утечек из резервуара жидкой фазы топлива устроены специальные поддоны с наблюдательными колодцами. Также, своевременному обнаружению возможных проливов бензина способствует существующая на объекте стационарная система газового контроля с установленными в местах возможных проливов нефтепродуктов датчиками, регистрирующими наличие в воздухе опасных концентраций испарений нефтепродуктов. Эти меры, наряду с обученностью персонала, приводят к существенному уменьшению вероятности внезапной разгерметизации РВС-3000.
Некачественное и несвоевременное проведение планово-предупредительных мероприятий – экспертиз технического состояния (ЭТС, осмотров и ремонтов резервуара) – также может стать косвенной причиной возникновения аварийной ситуации. Ввиду того, что объект введен в эксплуатацию сравнительно недавно, на данный момент вероятность возникновения аварийного разлива нефтепродукта по вышеперечисленным причинам сравнительно невелика. Однако, с увеличением срока эксплуатации технологического оборудования, риск возникновения аварийных ситуаций данного типа резко возрастет. В связи с чем, для уменьшения соответствующего риска необходимо своевременное проведение экспертиз технического состояния технологического оборудования.

3.2.2 Причины аварий, связанные с ошибочными действиями персонала

1. Механическое повреждение заполненного резервуара при проведении ремонтных работ вблизи резервуара.
Для уменьшения соответствующего риска необходимо проводить обучение персонала.
2. К реализации рассматриваемого сценария может также привести разгерметизация трубопровода при условии проведения операций слива/налива.
Одной из причин данного события может стать несоблюдение технологического регламента при проведении операций слива/налива, проведении ремонтных работ и др.

3.2. 3 Причины аварий, связанные с внешними воздействиями природного и техногенного характера

1. Опасные геологические явления и процессы (оползни, карсты, землетрясения). Объект расположен в зоне, где оползневых и карстовых явлений не наблюдалось, а сейсмичность района составляет не более 6 балов. Исходя из этого, в проекте приняты соответствующие конструктивные решения, направленные на обеспечение прочности и жесткости фундаментов сооружений с учетом сейсмичности данного района. Вследствие чего, вероятность возникновения аварий, связанных с подземными геофизическими процессами, относительно невелика.
2. Агрессивное воздействие грунтовых вод. Согласно гидрогеологических характеристик площадки, по результатам инженерно-геологических изысканий, выполненных проектным институтом ОАО «Машпроект», подземные воды не агрессивны для бетонов и слабо агрессивны для арматуры железобетонных конструкций при периодическом смачивании. Максимальный уровень грунтовых вод может составлять 4.8 м. В связи с чем, вероятность возникновения аварийной ситуации в результате воздействия грунтовых вод относительно мала.
3. Ураганы. На данной территории возможно прохождение ураганов с частотой 0.02 год-1 и со скоростью ветра до 35 м/с. Воздействия ветра с данными характеристиками может привести к возникновению небольших вмятин, деформации трубопроводов, повреждениям запорной арматуры. В связи с чем, вероятность возникновения аварийных разливов при данном воздействии мала.

3.3 Метод построения «Дерева отказов»

Отметим, что признаком разлива бензина за пределы обвалования принято осуществление разлива в сторону ближайшей границы зоны обвалования, т.е. северо-западное, северное, восточное или юго-восточное направления разлива в круговом секторе протяженностью примерно 180?.
Методы деревьев отказов и событий позволяют учесть функциональные взаимосвязи элементов системы в виде логических схем, учитывающих взаимозависимость отказов элементов или групп элементов. В общем случае, как деревья отказов, так и деревья событий являются лишь наглядной иллюстрацией к простейшим вероятностным моделям. Однако они представляют значительный интерес для специалистов, связанных с эксплуатацией, обслуживанием и надзором технических объектов. Имея такую схему, специалист, даже не обладая основательными знаниями по теории вероятностей, может не только найти наиболее критический вариант развития событий, но и оценить ожидаемый риск, если соответствующее дерево событий или отказов дополнено статистическими данными.
Кроме того, на рынке коммерческих программ (не говоря о специализированных) уже давно имеются программные комплексы для автоматизированного построения деревьев отказов и деревьев событий сложных систем.
Дерево отказов (дерево аварий) представляет собой сложную графологическую структуру, лежащую в основе словесно–графического способа анализа возникновения аварии из последовательностей и комбинаций, и неисправностей, и отказов элементов системы.
С помощью анализа дерева отказов фактически делается попытка количественно выразить риск дедуктивным методом. Деревья отказов идентифицируют событие или ситуацию, создающие риск, после чего ставится вопрос: как могло возникнуть такое событие? Ответ заключается в том, что к такому событию могло привести множество путей. Практическая полезность дерева отказов зависит от тщательности оценки верхнего события. Большинство непосредственных причин верхних событий могут изучаться, как будто они сами являются верхними событиями. Теоретически такой анализ может проводиться очень детально на многих уровнях. Наиболее доступные для исследования причины – это отказы компонентов, по которым имеется достаточное количество статистических данных.
В этой связи наглядным примером в качестве элементов систем могут служить насосы и регулирующая аппаратура. Так, хотя отказ насоса и может служить верхним событием, вызванным такими причинами, как разрыв корпуса, разрушение подшипника и т.п., достаточное количество данных об отказах насосов может позволить рассматривать такой отказ как причину. В таком случае нет необходимости проводить дальнейший анализ для определения риска отказа.
Методика построения дерева отказа состоит из следующих этапов:
1. Определяют аварийное (предельно опасное, конечное) событие, которое образует вершину дерева. Данное событие четко формулируют, дают признаки его точного распознавания. Для объектов химической технологии, например, к таким событиям относятся разрыв аппарата, пожар, выход реакции из–под контроля и др. Если конечное событие сразу определить не удается, то производят прямой анализ работы объекта с учетом изменения состояния работоспособности, ошибок операторов и т.п. Перечисляют возможные отказы, рассматривают их комбинации, определяют последствия этих событий.
2. Используя стандартные символы событий и логические символы, дерево строят в соответствии со следующими правилами:

Таблица 2 - Стандартные символы событий и логические символы, применяемые при построении деревьев отказов
Вид элемента    Наименования    Описание
Схема И (совмещение)    Выходной сигнал В появляется только тогда, когда поступают все входные сигналы Ai(А1 ? A2 ? …? An) => В
Схема ИЛИ (объединение)    Выходной сигнал В появляется при поступлении любого одного или большего числа сигналов Ai(А1 ? A2 ? …? An) => В
Результирующее событие    Результат конкретной комбинации отказов на входе логической схемы
Первичный отказ    
Неполное событие   Отказ (неисправность), причины которого выявлены не полностью, например из–за отсутствия информации
- дерево состоит из последовательности событий, которые ведут к конечному событию;
- последовательности событий образуются с помощью логических символов Я, ИЛИ и др.;
- событие над логическим символом помещают в прямоугольнике, а само событие описывают в этом прямоугольнике;
- первичные события (исходные причины) располагают снизу.
При построении дерева аварий события располагают по уровням. Главное (конечное) событие занимает верхний – 0–й уровень, ниже располагают события 1–го уровня (среди них могут быть и начальные), затем – 2–го уровня и т.д. Если на 1–м уровне содержится одно или несколько начальных событий, объединяемых логическим символом ИЛИ у то возможен непосредственный переход от начального события к аварии.
3. Определяют минимальные аварийные сочетания и минимальную траекторию для построения дерева. Первичные и неразлагаемые события соединены с событием 0–го уровня маршрутами (ветвями). Сложное дерево имеет различные наборы исходных событий, при которых достигается событие в вершине; они называются аварийными сочетаниями.
4. Квалифицированные эксперты проверяют правильность построения дерева. Это позволяет исключить субъективные ошибки разработчика, повысить точность и полноту описания объекта и его действий.
5. Качественно и количественно исследуют дерево аварий с помощью выделенных минимальных аварийных сочетаний и траекторий. Качественный анализ заключается в сопоставлении различных маршрутов от начальных событий к конечному и определении критических (наиболее опасных) путей, приводящих к аварии. При количеством исследовании рассчитывают вероятность появления аварии в течение задаваемого интервала времени по всем возможным маршрутам. При расчете вероятности возникновения аварии необходимо учитывать применяемые логические символы. Вероятность S(A) выходного события А при независимости входных событий А1, А2,..., Аn определяют по формулам:
                       при знаке И: ,                                         (10)
                 при знаке ИЛИ: ,                                 (11)
где S(Ai) – вероятность события Аi.

3.4 Метод построения «Дерева событий»

Набор обстоятельств (не только отказов системы, но и внешних воздействий на нее), ведущих к аварии, называется последовательностью аварии (или сценарием), которую можно проследить с помощью дерева событий. В отличие от структурных схем и деревьев отказов деревья событий имеют более полное физическое содержание. Если основным преимуществом деревьев отказов по сравнению с блок–схемами является учет причинно–следственной связи между отказами элементов, то деревья событий дают картину физических процессов, приводящих элементы и систему к критическим состояниям.
Анализ дерева событий может дать ответ на вопрос: какие аварийные ситуации могут возникнуть и какие вероятности этих событий? Ответы могу быть получены с помощью анализа потенциальных сценариев аварии. Последовательности потенциальных событий определяются начиная с исходного события и последующего анализа прочих событий, вплоть до того момента, когда авария либо происходит, либо предотвращается. Полную картину риска от промышленного объекта дает анализ всех возможных последствий.
Дерево событий обычно рисуется слева направо и начинается с исходного события. Этим исходным событием является любое событие, которое может привести к отказу какой–либо системы или компонента. В дереве событий исходные события связаны со всеми другими возможными событиями – ветвями, а каждый сценарий представляет собой путь развития аварии, состоящий из набора таких разветвлений.
Определив все исходные события и организовав их в логическую последовательность, можно получить большое число (тысячи для АЭС) потенциальных сценариев аварии. С помощью анализа дерева событий можно определить пути развития аварии, которые вносят наибольший вклад в риск из–за их высокой вероятности или потенциального ущерба. Анализ ветвей и путей развития аварии позволяет вносить изменения в конструкцию или эксплуатационные процедуры с учетом этих путей, обусловливающих наибольший вклад в суммарный риск. Методология дерева событий дает возможность:
- описать сценарии аварий с различными последствиями от различных исходных событий;
- определить взаимосвязь отказов систем с последствиями аварии;
- сократить первоначальный набор потенциальных аварий и ограничить его лишь логически значимыми авариями;
- идентифицировать верхние события для анализа дерева отказов.

3.5.    Определение вероятностей возникновения аварийных ситуаций

Вначале рассмотрим определение вероятностей отказов нижнего уровня.
1) Пренебрегаем влиянием коррозионных явлений, т.е. принимаем  10-8.
2) Считаем, что ЭТС стенок резервуара проводилась в течении установленного срока с вероятностью 0.9, т.е.  0.1,  0.1.
3) Вероятность осуществления операций слива (налива) оценим по формуле
где  3000 м3 – (статический) объем резервуара,   – годовой объем топлива, проходящего через резервуар. Величина   может быть оценена следующим образом:
Здесь  6800 м3 – полный (статический) объем всех резервуаров на Объекте,   – годовой объем топлива, проходящего через Объект, может быть найден через массовый годовой объем:
26050 т /
где  0.73 т/м3 – плотность бензина в жидкой фазе. Отсюда находим
26050/0.73=35685 м3,
35685?(3000/6800) = 15743 м3,
3000/15743 = 0.1906.
4) Вероятность разгерметизации 1 м трубопровода равна 4.5?10-6. Длина трубопровода в пределах зоны обвалования равна 10 м. Тогда
10-4.5 – 10-6=4.5?10-5.
5) Для суммарной вероятности разрушения стенки резервуара принимаем табличное значение
1.161?10-4.
6) Считаем риск повреждения резервуара из-за ремонтных работ пренебрежимо малым,  10-8.
7) Вероятность разрушения резервуара вследствие воздействия урагана. Согласно вышеизложенного принимаем  10-8.
8) Вероятность разлива не в направлении ближайшей границы обвалования равна  180?/360?=0.5.
9) Теперь перейдем к расчету вероятностей отказов более высоких уровней. Имеем
10-8?0.1=0.1?10-8,
0.1906?4.5?10-5=0.8577?10-5,
0.1?1.161?10-4=0.1161?10-4,
10-8+10-8=2?10-8,
2?10-8+0.1161?10-4=0.1163?10-4,
0.8577?10-5+0.1163?10-4=0.20207?10-4,
0.5?0.20207?10-4=0.10103?10-4,
0.1?10-8+0.10103?10-4=0.10104?10-4.
Вывод: По сценарию №1 построены деревья отказов. В результате полученных расчетов установлено, что вероятность развития аварийного сценария  равна
1.0104?10-5.
Величина риска (R)  определяется как произведение величины параметра, характеризующего тяжесть нежелательного события (U), на вероятность его наступления (Р), т. е. как математическое ожидание величины нежелательных последствий.
R=1.0104?10-5?0.431134=0.436?10-5

Заключение

Одним из основных способов защиты является своевременный и быстрый вывоз или вывод людей из опасной зоны, т.е. эвакуация. Вид эвакуации определяется видом, характером и условиями ЧС. Планомерная и экстренная эвакуации различаются временными рамками. Экстренная эвакуация вызывается быстротекущими процессами накопления негативных факторов в зоне ЧС или изначально высокими уровнями этих факторов.
В числе мероприятий по защите персонала предприятия, которые разрабатываются объектовой комиссией, указываются действия по эвакуации работающей смены, как при угрозе, так и при возникновении ЧС. Исходя из прогнозируемой возможности возникновения аварий, катастрофы или стихийного бедствия которые могут повлечь за собой человеческие жертвы, принести ущерб здоровью людей, нарушить условия их жизнедеятельности, намечаются следующие мероприятия и временные параметры по эвакуации:
- определяется вид эвакуации (планомерная или экстренная);
- производится расчёт рабочих и служащих, необходимых для проведения эвакуации;
- устанавливаются мероприятия по безаварийной остановке производства;
- намечаются схемы движения эвакуируемых из зоны ЧС к пунктам временного размещения и др.
Вопросы эвакуации для изучения включаются в тематику занятий с рабочими и служащими в системе ГО.
Организация эвакуации различна для персонала предприятия и для населения в городе, посёлке.
С учётом анализа и оценки ситуации руководитель объектовой комиссии по ЧС может принять одно из решений:
- провести эвакуацию внутри объекта;
- вывести персонал за пределы объекта;
- применить комбинированный метод.
В ходе выполнения курсового проекта был(а):
1. Проведена идентификация аварийных сценариев. Был выбран сценарий №1: разлив всего количества бензина из резервуара РВС-3000 в пределах обвалования.
2. Произведен анализ возможных причин возникновения аварийных ситуаций.
3. Подробно рассмотрены причины аварий в рамках конкретных аварийных сценариев.
4. Изучены основные показатели надежности и техногенного риска. Этими показателями являются: Безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.
5. Изучены методы построения деревьев отказов и методы построения деревья событий.
6. По сценарию №1 построена схема дерева отказов. В результате расчетов установлена вероятность возникновения аварии.
11. Рассчитан риск промышленной аварии, величина которой составляет 0.436?10-5

Список использованной литературы

1. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. М.: Безопасность, 1996. 427 с.
2. ГОСТ 27.002-89* «Надёжность в технике. Термины и определения»
3. ГОСТ12.3.047-98 ССБТ.  Пожарная  безопасность  технологических  процессов.  Общие требования. Методы контроля.
4. Гражданкин А.И., Печеркин А.С. О влиянии«управления комплексным риском» на рост угроз техногенного характера//Безопасность труда в промышленности. – 2004. – N03. С.38-42.
5. Гражданкин А.И. Оценка техногенного риска: техническое регулирование, стандартизация, критерии приемлемости//Безопасность труда в промышленности. – 2004. – N07. С.48-49.
6. Лисанов  М.В.  О  техническом  регулировании  и  критериях  приемлемого  риска//Безопасность труда в промышленности. – 2004. – N05. - С.11-14.
7. Махутов Н.А., Шокин Ю.И., Лепихин А.М., Москвичев В.В. Задачи механики катастроф и безопасности технических систем. Красноярск: Вычисл. Центр СО АН СССР, 1991. Препринт № 10.50 с.
8. Потапов Б.В., Радаев Н.Н. Экономика природного и технического рисков. М.: ФИД «Деловой экспресс», 2001. 513 с.
9. РД08-120-96 «Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов». М.: Госгортехнадзор России, 1996.
10. Техногенный риск: Анализ и оценка: учебное пособие для вузов,- м.: ИКЦ «Академкнига», 2004.-118 с.
11. Хенли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риск Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1984.528 с.
12. Шахраманьян М.А., Акимов В.А., Козлов К.А. Оценка природной и технической безопасности России: Теория и практика. М.: ФИД «Деловой экспресс», 1998. 218 с.

Скачать курсовую: Raschet-tehnogennogo-riska-na-primere-avtomobilnoy-zapravochnoy-stancii-SINOOIL-g.-Aktyubinska.doc