Файл: vetosckin.pdf

Несколько иначе подходят к выбору критерия категорирования по взрывопожароопасности согласно ПБ 09-170-97.

За основу принята суммарная потенциальная энергия, заключенная в технологическом процессе. Степень взрывоопасности технологических блоков определяется суммарным энергетическим потенциалом.

По значениям потенциальной энергии взрывоопасности рассчитывают классификационные величины:

-приведенную массу, в общем случае неравную массе горючих добавок в расчетах по НПБ 105-95;

-относительный энергетический потенциал взрывоопасности.

Обе эти величины жестко связаны между собой, и из одной можно получить другую. Однако считается целесообразным их рассчитывать независимо и по ним проводить категорирование технологических блоков и объектов.

По значениям приведенной массы и относительного энергетического потенциала взрывоопасности производится категорирование технологических блоков по трем возможным категориям взрывоопасности I, II или III.

В зависимости от категории взрывоопасности правилами ПБ 09-170- 97 устанавливаются определенные ограничения и назначаются необходимые для обеспечения взрывобезопасности мероприятия.

1.5. Вероятностная модель безопасности

Теория безопасности начала широко развиваться и применяться в конце XIX в. Благодаря развитию математики, статистики, правовых и экономических наук, а затем и таких конкретных наук как теория игр, теория вероятностей, катастроф и принятия решений. Катастрофические события последнего десятилетия свидетельствует о том, что насыщение производства и сферы услуг современной техникой повышает цену технической неполадки или человеческой ошибки.

Вероятность возникновения опасности – величина, существенно меньшая единицы. Кроме того, точки реализации опасности распределены в пространстве и времени. Это значит, что, например, вероятность взрыва одной АЭС в стране гораздо выше, чем вероятность одновременного взрыва всех электростанций страны за одно и то же время. Или вероятность пяти подряд неурожайных лет гораздо ниже одного неурожайного года. Становится ясным: чем больший отрезок времени и количество рискующих субъектов мы возьмем, тем определённее станет величина ущерба, который субъекты получат в совокупности за этот отрезок времени.

28

Базовым показателем безопасности может служить вероятность S(t) проведения трудовых процессов без происшествий в течение некоторого времени t, под которой подразумевается объективная мера невозможности появления происшествий при выполнении работ в заданных условиях.

Вероятностно-статистические методы начали широко использовать при расчете особо ответственных объектов, при анализе крупных аварий.

Пусть Н(t) – вероятность возникновения аварийной ситуации на отрезке времени [0, t]. Эта вероятность должна удовлетворять условию

H (T* )≤ H*

где Н – предельно допустимое (нормативное) значение риска.

Используемое нормативное значение вероятности безотказной работы Р весьма близко к единице (например, Р 1).

Обеспечение безопасности машин и ко2нструкций – составная часть проблемы надежности. Под безопасностью понимаем надежность по отношению к жизни и здоровью людей, состоянию окружающей среды.

Функция риска на отрезке времени [0, t] дополняет функцию безопасности S(t) до единицы

H (t)=1− S(t)

Интенсивность риска (удельный риск) аналогична интенсивности отказов

Поскольку уровень безопасности должен быть высоким, то можно принять

1− H (t)= S(t)≈1

Тогда интенсивность риска будет

h(t)≈ H′(t)= −S′(t); H ′(t)= ddHt

Поскольку время t при оценке риска исчисляют в годах, то h(t) имеет смысл годового риска.

Средний годовой риск

h(T )= HT(t)

Пусть, например, h = const = 10-5 1/год; Т = 50 лет.

Тогда

29

H (T )= h(T ) T =10−5 0,5 102 = 0,5 10−3; S(T )1− H (T )=1−5 10−4 = 0,9995

Такие показатели риска широко используют в гражданской авиации, а в последние годы их начали применять при нормировании безопасности оборудования атомных электростанций.

Для парка машин функция безопасности

SN (t)= S N (t),

где N - численность парка машин. В этом случае функция риска

H N (t)=1−[H (t)]N ≈ NH (t),

при условии NH (t)<< 1. Аналогично для удельного риска

hN (t)≈ Nh(t)и hN (t)≈ N h(t)

Инженерные расчеты конструкций на безопасность основаны на концепции коэффициентов запаса.

Расчетное условие имеет вид

S ≤ Fn

где S – параметр воздействия; F – параметр сопротивления; n – коэффициент безопасности (n>1).

При проектировании и эксплуатации объектов с высокими требованиями к безопасности функционирования необходимо численно оценить допустимую вероятность отказа объекта. В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.010-76 “Взрывобезопасность. Общие требования” производственные процессы должны разрабатываться таким образом, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом взрывоопасном участке в течение года не должна превышать 10-6. В случае технической или экономической нецелесообразности обеспечения такой вероятности возникновения взрыва производственные процессы должны разрабатываться так, чтобы вероятность воздействия опасных факторов взрыва на людей в течение года не превышала 10-6 на человека.

По методике FMECA (США) безопасность системы оценивается как вероятностью безотказной работы, так и двумя другими показателями – категорией последствий и уровнем опасности.

Категория последствий оценивает степень серьезности тех последствий, к которым может привести отказ. Так для космических аппаратов применяются следующие классы, характеризующие степень последствий:

30

I класс – отказ не приводит к травмированию персонала;

II класс – отказ приводит к травмированию персонала;

III класс – отказ приводит к серьезной травме или смерти;

IV класс – отказ приводит к серьезным травмам или смерти группы людей.

1.6. Безотказность технического объекта

Основным показателем безотказности технического объекта с точки зрения его надежности является вероятность безотказной работы Р(t) – вероятность того, что в заданном интервале времени t=Т не возникнет отказа этого объекта (рис.1.5). Значение Р(t), как всякой вероятности, может находиться в пределах 0≤Р(t)≤1. Вероятность безотказной работы Р(t) и вероятность отказа F(t) образуют полную группу событий, поэтому

P(t)+ F(t)=1

Допустимое значение Р(t) выбирается в зависимости от степени опасности отказа. Например, для ответственных изделий авиационной техники допустимые значения Р(t)=0,9999 и выше, т.е. практически равны единице.

P(t)

Рис.1.5. График функции безотказной работы технического объекта

При высоких требованиях к надежности объекта задаются допустимым значением Р(t) = γ% и определяют время работы объекта t = Тγ, соответствующее данной регламентированной вероятности безотказной работы. Значение Тγ называется “гамма-процентным ресурсом” и по его значению судят о большей или меньшей безотказности объектов.

Причина возникновения внезапных отказов не связана с изменением состояния объекта и временем его предыдущей работы, а зависит от уровня внешних воздействий. Внезапные отказы оцениваются интенсивностью

31