Анализ техногенного риска и обеспечение безопасности технологического процесса производства полиэтилена

1) Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять свое работоспособное состояние в течении некоторого времени или некоторой наработки;

2) Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния, при установленной системе технического обслуживания и ремонта;

3) ремонтопригодность – это свойство объекта сохранять и восстанавливать свое работоспособное состояние путем проведения ремонта, профилактики, технического обслуживания;

4) сохраняемость – это свойство объекта сохранять значение параметров, которые характеризуют способность изделия выполнять заданные ему функции, а также срока хранения продукции, после хранения и во время.

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 {τ > t} (4)

Здесь Р { τ > 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 } (5)

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 [1].

В более общем случае, когда состояние объекта характеризуется набором параметров (например, вектором u (t) с допустимой по условиям безопасности областью значений этих параметров Ω (рис. 1)), 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 Ω, ограниченной поверхностью Ωs):

S(t) = S{u (t1) є Ω, 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) (6)

в теории безопасности и риска называется функцией риска или техническим риском.

Как видно из формулы (4), 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 λ(t) (аналог интенсивности отказов в теории надежности) определяют по формуле:

λ(t) = h(t)/[ 1 – H(t)] = –S'(t)/S(t). (7)

Все вышеприведенные характеристики взаимосвязаны, что иллюстрируется табл. 5.

Интенсивность технического риска λ(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 5. Расчетные зависимости между показателями безопасности и технического риска