Анализ надёжности компрессорной станции без учёта резервного ГПА

Изучение  риска проводится в три стадии: предварительный анализ опасности, выявление последовательности опасных ситуаций и анализ последствий.

Первая  стадия: предварительный анализ опасности.

Целью первой стадии анализа риска является определение системы и выявление в общих чертах потенциальных опасностей. Средствами к достижению понимания опасностей в системе являются инженерный анализ и детальное рассмотрение окружающей среды, процесса работы и самого оборудования.

На первой стадии производится:

1. Выявление источников опасности (Например, возможны ли отключения электроэнергии, принудительной вентиляции, прекращение функционирования системы автоматики, наличия источников возгорания, взрывы, пожары и т.д.);
2. Определение частей системы (подсистем), которых могут вызвать эти опасные ситуации (энергетические установки, турбодетандеры, приводы, сепараторы, коллекторы и др.).

Вторая  стадия: выявление последовательности опасных ситуаций.

Вторая стадия начинается после того, как определена конфигурация системы и завершен предварительный анализ опасностей Дальнейшее исследование производят с помощью методов, обеспечивающих построение

1. Дерева событий;
2. Дерева отказов.

Эти два подхода  при решении задачи анализа риска  представляют из себя прямой анализ и анализ с обратным порядком. При выполнении анализа в прямом порядке существуют многочисленные методики оценок последствий развития аварийной ситуации, которые хорошо зарекомендовали себя в практика декларирования промышленной безопасности. В большинстве своем они базируются на методах анализа "деревьев событий". При построении дерева событии анализ начинается с определения инициирующего аварию события. Далее рассматриваются последовательности событий, при появлении которых авария развивается в прямом направлении.

Количественная  оценка вероятностей появления неблагоприятных  исходов, как правило, получается в предположении, что имеет место бинарная модель события - оно либо происходит, либо не происходит.

Анализ с обратным порядком начинается с отыскания опасного состояния системы, от которого в обратном направлении выявляются возможные причины возникновения этого состояния. Обратный порядок характерен для анализа с помощью дерева отказов. Комбинированное использование обоих подходов позволяет решить задачу анализа риска.

Третья  стадия: анализ последствий.

При анализе  последствий используются данные, полученные на двух предыдущих стадиях.

При выполнении анализа в прямом порядке принимается  ряд последовательностей событий, и составляются соответствующие этим последовательностям сценарии, оканчивающиеся опасными состояниями системы. Информация, которая должна быть собрана и обработана для написания сценария, состоит из сведений по взаимосвязи элементов и топографии системы, а также включает данные по отказам элементов и другим летальным характеристикам системы. Эти сведения оказываются затем полезными и для построения деревьев отказов.

Подчеркнем, что здесь используются условные, а не полные вероятности, причем условием является факт наступления события-аварии.

7.Предварительный анализ опасности.

Важнейшим звеном анализа безопасности является исследование потенциально возможных аварийных режимов. Анализ возможных нарушений в работе установки при низкотемпературной переработке природного газа предполагает рассмотрение как внутренних нарушений в пределах АС, так внешних воздействий на станцию. Важной частью анализа исходного события является определение зависимых от него отказов устройств, каналов и систем, важных для безопасности.

Среди исходных событий и связанных с ними аварийных режимов обычно выделяют классы событий, характеризующиеся соответственно попадание газа в нагнетательный зал, наличие энергопитания, газового контроля переносными анализаторами, функционирование системы автоматики, принудительная вентиляция, наличие источников возгорания. Кроме перечисленных различают нарушения при обращении с топливом в процессе его перегрузки и хранения, а также внешние и внутренние воздействия.

Анализ системы проводится как на основе принципа единичного отказа, так и методом системного анализа.

Принцип единичного отказа как один из основных критериев  безопасности предполагает, что в качестве исходного события должно рассматриваться любое, но только единичное нарушение: отказ в системах, внешнее событие или ошибочное действие персонала. Возникновение дополнительного исходного события во время протекания аварийной ситуации до окончательного выполнения системами безопасности своих функций не должно учитываться.

Ограниченность принципа единичного отказа, при всей его  технической целесообразности (о чем было сказано выше), состоит в директивно устанавливаемой глубине анализа аварийных ситуаций. Системный анализ аварий требует всестороннего рассмотрения, как исходных событий, так и путей развития без ограничения числа совместных отказов. При этом обеспечивается полнота учета возможных ситуаций и снижается доля субъективизма в решениях по обеспечению безопасности.

Наиболее  опасны аварийные режимы с нарушением подачи энергопитания.

Неработоспособное состояние-Состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Примечание. Для сложных объектов возможно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных состояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частично выполнять требуемые функции

8.Построение дерева событий.

Рассмотрим  построение дерева событий при изучении безопасности системы для низкотемпературной обработки природного газа. Было выявлено, что критической частью этой системы, т. е. подсистемой, с которой начинается риск, является попадание газа в нагнетательный зал. Таким образом, анализ риска начинается с прослеживания последовательности возможных событий с попадания газа в зал, называемого инициирующим событием, вероятность которого равна Р_А. Далее анализируем возможные варианты развития событий, которые могут последовать за ним. На рисунке 4 изображено дерево исходных событий, отображающее все возможные альтернативы. На первой ветви рассматриваем состояние электрического питания - Ра. Если питание есть, следующей по структуре подвергаем анализу наличия газового контроля переносными газоанализаторами - Рс.

Функционирование  системы автоматики (газоанализаторов и дожигание газа), Р_D; Принудительная вентиляция, Р_Е; Наличие источника возгорания - Р_F.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На практике, как показано ниже, исходное дерево событий можно упростить с помощью обычной инженерной логики и свести к более простому дереву, изображенному на рисунке 5. В первую очередь представляет интерес вопрос о наличии электрического питания. Вопрос заключается в том, какова вероятность Р_в отказа электропитания и какое действие этот отказ оказывает на другие системы защиты. Если нет электрического питания, фактически никакие действия, предусмотренные на случай аварии с использованием насосов для охлаждения активной зоны реактора не могут производиться. В результате, упрощенное дерево событий не содержит выбора в случае отсутствия.

Рисунок 5.Упрощенное дерево событий

 

Вероятности инициирующих событий: Р_А=0,003; Р_В=0,006; Р_С1=P_C2=0,002; Р_D1= Р_D2= Р_D3= Р_D4=0,0025; Р_Е1= Р_Е2= Р_Е3= Р_Е4= Р_Е5= Р_Е6= Р_Е7= =Р_Е8 =0,0032; P_F1=P_F2=…P_Fi=…=P_F15=P_F16=0,05.

Вычислим  вероятности всех возможных событий:

Р_А=0,003=3*10^-3;

Р_А×P_F1=0,00015=15*10^-5;

Р_A×P_E1=0,0000096=96*10^-7;

Р_A×P_E1×P_F2=0,00000048=48*10^-8;

P_A×P_D1=0,0000075=75*10^-7;

P_A×P_D1×P_F3=0,000000675=67,5*10^-8;

P_A×P_D1×P_E2=0,000000024=24*10^-9;

P_A×P_D1×P_E2×P_F4=0,0000000012=12*10^-10;

P_A×P_C1=0,000006=6*10^-6;

P_A×P_C1×P_F5=0,0000003=3*10^-7;

P_A×P_C1×P_E3=0,0000000192=19,2*10^-9;

P_A×P_C1×P_E3×P_F6=0,00000000096=96*10^-11;

P_A×P_C1×P_D2=0,000000015=15*10^-9;

P_A×P_C1×P_D2×P_F7=0,0000000008=8*10^-10;

P_A×P_C1×P_D2×P_E4=0,000000000048=48*10^-12;

P_A×P_C1×P_D2×P_E4×P_F8=0,0000000000024=24*10^-13;

P_A×P_B=0,000018=18*10^-6;

P_A×P_B×P_F9=0,0000009=9*10^-7;

P_A×P_B×P_E5=0,0000000576=57,6*10^-9;

P_A×P_B×P_E5×P_F10=0,00000000288=28,8*10^-10;

P_A×P_B ×P_D3=0,000000045=45*10^-9;

P_A×P_B ×P_D3×P_F11=0,00000000225=22,5*10^-10;

P_A×P_B ×P_D3×P_E6=0,000000000144=14,4*10^-11;

P_A×P_B ×P_D3×P_E6×P_F12=0,0000000000072=72*10^-13;

P_A×P_B ×P_C2=0,000000036=36*10^-9;

P_A×P_B ×P_C2×P_F13=0,0000000018=18*10^-10;

P_A×P_B ×P_C2×P_E7=0,0000000001152=11,52*10^-11;

P_A×P_B ×P_C2×P_E7×P_F14=0,00000000000576=57,6*10^-13;

P_A×P_B ×P_C2×P_D4=0,00000000009=9*10^-11;

P_A×P_B ×P_C2×P_D4×P_F15=0,0000000000045=45*10¹³;

P_A×P_B ×P_C2×P_D4×P_E8=0,000000000000288=28,8*10^-14;

P_A×P_B ×P_C2×P_D4×P_E8×P_F16=0,000000000000014=14*10^-15.

 

9.Построение дерева отказов.

Деревья отказов  являются сложными логическими структурами, их построение и количественный анализ требуют, по меньшей мере, твердых знаний булевой алгебры, теории множеств и других сложных разделов современной математики. Дерево отказов состоит из последовательностей событий, которые ведут к отказам системы или происшествию. Нежелательное событие в структуре дерева отказов помешается сверху (конечное событие) и соединяется с рядом более элементарных исходных отказов путем констатации событий и логических символов. Главное преимущество дерева отказов по сравнению с другими методами, заключается в том, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии.

      Пример  дерева отказов для  компрессорной станции представлен на рисунке приложения Б.

 

Вывод:

Как показывает отечественная и мировая практика, добиться полностью безаварийной работы предприятий промышленности и других отраслей не представляется возможным.

Установка низкотемпературной обработки природного газа работает безотказно до заданного значения R_зад = 0,9 на временном интервале t=5лет.

Средняя наработка на отказ установки T_o=279,76.

Эти параметры характеризуют  компрессорную станцию, как станцию, с высокой степенью надежности сохраняющую  во времени в установленных пределах значения всех параметров.

Для повышения надежности и предупреждения отказов можно использовать метод профилактических замен элементов, проявивших признаки износа и старения.

Список литературы.

1. Акимов В. А., Лапин В. Л., Попов В. М., Пучков В. А., Томаков В. И., Фалеев М. И. Надёжность технических систем и техногенный риск. – М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2002 – 368 с.

2. Ветошкин  А. Г. «Надёжность технических  систем и техногенный риск».  – Пенза: Издательство ПГУАиС, 2003. – 154 с.: ил.

3. Воскобоев В. Ф., Слепушкин С. Б. «Надёжность технических систем и техногенный риск», Учебное пособие. Новогорск, 1999.

4. Носов М.  В. «Основы надёжности технических  систем», Новогорск, 1998.

5. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.

6. РД 03-418-01. Методические  указания по проведению анализа  риска опасных производственных объектов.

7. Рыжков Ф. Н., Томаков В. И. Надежность технических систем и управление риском: Учебное пособие / Курский государственный технический университет. — Курск, 2000. — 346 с.

8. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.

9.ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения.

10.ГОСТ 12.1.010-76 ССБТ. Взрывобезопасность. Общие требования.

11.ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.