Аварийного состояния

Основные положения теории надежности

Надежность — это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, позволяющих выполнять требуемые функции [3].

В настоящее время разработана системная теория надежности, которая позволяет количественным образом оценивать надежность системы. Благодаря данной теории анализ надежности осуществляется комплексно. Она включает индуктивный и дедуктивный методы анализа.

Для количественной оценки надежности применяют вероятностные методы и величины.

Одно из основных понятий теории надежности — отказ.

Отказ — это нарушение работоспособного состояния технического устройства из-за прекращения функционирования или из-за резкого изменения его параметров [3].

Теория надежности позволяет оценить вероятность отказа, т. е. вероятность того, что техническое устройство выйдет из строя или прекратит функционировать в течение заданного времени работы. В современных технических системах интенсивность отказов лежит в пределах

10^–7–10^–8 1/час.

Теория надежности позволяет оценить вероятный срок службы технического устройства, то есть время, по окончании которого техническое устройство вырабатывает свой ресурс и должно подвергнуться капитальному ремонту, модернизации или замене.

Техническим ресурсом называют продолжительность непрерывной или суммарной периодической работы технической системы от начала ввода ее в эксплуатацию и до наступления предельного состояния, не позволяющего продолжать надежную эксплуатацию системы [4].

Информация о надежности технических систем накапливается в процессе их эксплуатации. Данная информация необходима для проведения дальнейших расчетов надежности. Выявляются элементы оборудования, обладающие низким техническим ресурсом, и факторы, ускоряющие или вызывающие их отказы. При этом ищут слабые места в конструкции, и вырабатываются рекомендации по их улучшению или по оптимизации режимов их работы [5].

1.2.2. Общий метод определения возможности возникновения

аварийного состояния

Авария технологического оборудования — это процесс, который сопровождается разрушением зданий, сооружений, технических устройств, выбросом газов, паров, жидкостей, возможным взрывом и пожаром, резким изменением технических параметров опасных производственных объектов [4]. Технологическое оборудование, размещенное в опасных производственных помещениях, можно разбить на три основных группы:

1) реакционные аппараты, печи, газгольдеры, промежуточные емкости, машины;

2) коммуникации и трубопроводы;

3) арматура: задвижки, краны, фланцевые и резьбовые уплотнения и т. п.

Жидкости, газы или пары жидкостей, находящиеся в технологическом оборудовании под давлением выше атмосферного или при температуре выше температуры кипения, могут попасть в помещение при нарушении целостности оборудования. В этом случае возможны различные варианты развития аварийной ситуации: через запорную арматуру будет происходить медленная утечка вещества, при разрыве трубопровода — истечение струей, при разрыве корпуса аппарата или срыве крышки — мгновенный выброс.

В каждом случае количество вещества, попавшего в помещение, может быть определено с некоторым допущением, если, например, известен диаметр трубопровода или емкость аппарата.

При медленной утечке вещества взрывоопасная или остротоксичная смесь образуется в течение времени, которого вполне достаточно для приведения в действие вытяжной вентиляции и осуществления других противоаварийных мероприятий. При разрыве трубопроводов диаметром в несколько сантиметров опасная концентрация может образоваться в течение 2–3 мин; при разрушении аппаратов или емкостей это происходит за несколько секунд.

Таким образом, всегда необходимо знать, в какой группе элементов наиболее вероятно и возможно возникновение аварийного состояния. Для этой цели применимы вероятностные методы математической статистики.

Нормативные режимы и условия работы каждой группы оборудования можно определить по техническим паспортам и другой технической документации на данное оборудование. Но в то же время эти параметры до некоторой степени являются случайной величиной. Поэтому для определения вероятности развития аварийного состояния необходимо знать плотности вероятного распределения продолжительности службы для каждой группы оборудования.

Если все оборудование цеха может стать источником выхода опасных веществ, то, следовательно, имеется К групп оборудования по n элементов. В этом случае справедлива теорема: при большом числе независимых элементов с малой интенсивностью отказов суммарный поток отказов будет близок к простейшему по истечении некоторого времени, независимо от законов распределения сроков службы этих элементов.

Простейшим стационарным пуассоновским потоком называется по-

ток, обладающий следующими тремя свойствами [6]:

◊ стационарностью, если попадание того или иного числа отказов на участок времени τ зависит только от длины участка и не зависит от того, где именно на оси 0τ расположен этот участок; если оборудование эксплуатируется на стационарном участке кривой: Λ= f (τ), где Λ — интенсивность отказов, то это условие выполняется;

◊ отсутствием последействия, если для любых неперекрывающихся участков времени число событий (в данном случае — отказов), попадающих на один из них, не зависит от числа событий (отказов), попадающих на другие участки;

◊ ординарностью, если вероятность попадания на элементарный участок Δτ двух или более событий пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью попадания одного события (отказа).