Контрольная работа - Оценка вероятности возникновения аварии

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «ГДУ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск»

Тема: «Оценка вероятности возникновения аварии»

Выполнил

Студент: Касатова Ж.В.

Факультет: ЗФ

Группа: ОТЗ-630

Преподаватель: Гуськов А.В.

Дата сдачи:

Дата защиты:

Новосибирск

2010

1. Определение вероятности возникновения и развития аварии

Надежность – это свойство сохранять во времени способность к выполнению требуемых функций при

условии, что соблюдены правила эксплуатации, предусмотренные нормативно-технической и

эксплуатационной документацией [6].

Основной целью анализа надежности и безопасности является уменьшение вероятности аварий и

связанных с ними человеческих жертв, экономических потерь и нарушений в окружающей среде [7].

Потери случаются тогда, когда один или несколько исходных отказов приводят к опасной ситуации в

системе. Наиболее часто встречающимися типами исходных отказов являются:

1. События, относящиеся к человеческой деятельности:

а) ошибки оператора;

б) дефекты конструкции;

в) ошибки при обслуживании.

2. События, относящиеся к оборудованию:

а) утечка токсичной жидкости через клапан;

б) отсутствие смазочного материала в механизме;

в) неправильные сигналы чувствительных элементов.

3. События, связанные с внешними воздействиями природного и техногенного характера.

а) землетрясения или оползни;

б) штормы, наводнения, торнадо;

в) самовозгорания, вызванные искрами или молниями.

Для событий, выделенных в процессе исследования опасности, определяется вероятность их

возникновения с использованием метода «дерево отказов» [8].

«Дерево отказов» состоит из сочетаний исходных негативных событий, ведущих к возникновению

конечного события – опасных ситуаций или аварий в системе, устанавливаемых с помощью причинно-

следственных взаимосвязей. События, составляющие «дерево отказов» и отдельные его ветви,

соединяются между собой логическими знаками «и», «или», «запрет», «исключающее или».

Знак «и» используется, когда выходное событие происходит, если все входные события возникают

одновременно. Знак «или» используется, когда выходное событие происходит, если случается любое из

входных событий. Знак «запрет» используется, в том случае, если наличие входного события вызывает

появление выходного тогда, когда происходит условное событие. Знак «исключающее или» используется,

если выходное событие происходит, если случается только одно из входных событий.

В «дереве отказов» присутствуют следующие события:

 Исходные события – отказы отдельных элементов технологического объекта (оборудования,

систем автоматического регулирования и т.д.);

 Условные события – события, представляющие собой обязательное условие для реализации

верхнего промежуточного или конечного события;

 Промежуточные события – события, связанные с реализацией исходных при выполнении

определенных условий (например, отказе систем контроля, сигнализации и блокировок и др.);

 Конечные события – события, являющиеся результатом реализации промежуточных при

выполнении условий, связанных с отказами или несрабатываниями систем противоаварийной

защиты (отказы предохранительных устройств, несрабатывание систем паровой защиты,

системы локализации токсичной волны и т.д.).

«Дерево отказов» представляется в графическом виде.

Расчет вероятности возникновения аварии выполняется поэтапно – снизу вверх, по каждой группе

вышеуказанных событий.

После выполнения расчетов вероятности промежуточных и конечных событий в «дереве отказов»

определяются «аварийные сочетания», т.е. те сочетания событий, при которых конечное событие имеет

наибольшую вероятность.

2.Пример

2.1. Идентификация аварийных сценариев

На территории объекта, идентифицирован (РД 03-418-01) следующий сценарий развития аварийной

ситуации, могущий привести к максимальным по тяжести последствиям.

Сценарий: разлив всего количества бензина из резервуара РВС-3000 в пределах обвалования.

2.2. Анализ 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.

2.2.1.1. Причины аварий, связанные с отказом оборудования.

2.2.1.1.1 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 (2002 г.), 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.

2.2.1.2. Причины аварий, связанные с ошибочными действиями персонала.

2.2.1.2.1. Механическое повреждение заполненного резервуара при проведении ремонтных работ

вблизи резервуара. Для уменьшения соответствующего риска необходимо проводить обучение

персонала.

2.2.1.2.2. 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.

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

2.2.1.3.1. 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.

2.2.1.3.2. 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.

2.2.1.3.3. Ураганы. По данным [3], 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.

2.3. Построение «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 (см. [2]).

Разлив бензина из резервуара

в пределах обвалования

или

Разгерметиза-

ция (разруше-

ние) резервуара

или

Брак сварки

стенок резер-

вуара

Локальные корро-

зионные явления

стенок резервуара

Усталость ме-

талла стенок

резервуара

Повреждение ре-

зервуара в резуль-

тате внешнего воз-

действия

Проведение

операций слива

(налива)

Разгерметиза-

ция трубопро-

вода

ЭТС не про-

водилась в те-

чении уста-

новленного

срока

Повреждение резер-

вуара из-за ремонтных

работы в пределах ре-

зервуарного парка

Повреждение

резервуара из-

за природных

явлений

или

Разгерметизация (разруше-

ние) не в направлении бли-

жайшей границы обвалова-

ния

ЭТС не про-

водилась в те-

чении уста-

новленного

срока

или

2.4. Определение вероятностей возникновения аварийных ситуаций

Вначале рассмотрим определение вероятностей отказов нижнего уровня.

1) Пренебрегаем влиянием коррозионных явлений, т.е. принимаем



-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

год

P 

где

V

3000 м

– (статический) объем резервуара,

год

– годовой объем топлива, проходящего через

резервуар. Величина

год

может быть оценена следующим образом:

)(



год



Здесь



)(



6800 м

– полный (статический) объем всех резервуаров на Объекте,

)(



год

– годовой объем

топлива, проходящего через Объект, может быть найден через массовый годовой объем (см. [1]):



)(



год

26050 т /



где





0.73 т/м

– плотность бензина в жидкой фазе. Отсюда находим



)(



год

26050/0.73=35685 м



год

35685(3000/6800) = 15743 м



3000/15743 = 0.1906.

4) Вероятность разгерметизации 1 м трубопровода равна 4.510

-6

[4]. Длина трубопровода в пределах

зоны обвалования равна приблизительно 10 м (см. [2]). Тогда



104.510

-6

=4.510

-5

5) Для суммарной вероятности разрушения стенки резервуара принимаем табличное значение



7614

PPP

1.16110

-4

6) Считаем риск повреждения резервуара из-за ремонтных работ пренебрежимо малым,



-8

7) Вероятность разрушения резервуара вследствие воздействия урагана. Согласно вышеизложенного

принимаем



-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



2111

PPP

-8

0.1=0.110

-8



4312

PPP

0.19064.510

-5

=0.857710

-5



14513

PPP

0.11.16110

-4

=0.116110

-4



9815

PPP

-8

+10

-8

=210

-8



151316

PPP

210

-8

+0.116110

-4

=0.116310

-4



161217

PPP

0.857710

-5

+0.116310

-4

=0.2020710

-4



171018

PPP

0.50.2020710

-4

=0.1010310

-4



181119

PPP

0.110

-8

+0.1010310

-4

=0.1010410

-4

В итоге, вероятность развития аварийного сценария 1 равна



1.010410

-5

Литература

1. Рабочий проект. Погрузочно-разгрузочная площадка в Кировском районе. II очередь.

2. Инженерно-топографический план.

3. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. Учебное пособие в 3-х книгах. Книга

1. /Под ред. К.Е. Кочеткова и др./ В.А. Котляревский и др. – М., Издательство АСВ / 1995. – 320 стр. с ил.

4. Декларация промышленной безопасности ОАО "Ярославльоблгаз".

5. РД 03-418-01;

6. Гуськов А.В., Милевский К.Е. Надежность технических систем и техногенный риск». -Н, 2004;

7. Хенли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска. –М, Машиностроение, 1984;

8. Декларация безопасности ОАО «Омский каучук».