Техногенный риск в условиях Севера

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБУН Институт физико-технических проблем Севера им. Ларионова СО РАН

ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

Большаков А.М., Захарова М. И.

1. Введение

В настоящее время для обеспечения жизнедеятельности на Севере создано большое количество сложных технических систем, в связи с интенсивным его освоением. В последние годы, как показывает практика эксплуатации технических систем жизнеобеспечения в экстремальных условиях, интенсивность аварий повышается.

Отказы технических сооружений оказывают вредные воздействия на окружающую среду. Для объективного решения проблемы уменьшения тяжести последствий аварий, необходимо заранее оценивать опасность количественно.

Анализ риска представляет собой один из существенных компонентов обеспечения безопасности и проводится для выявления отдельных источников опасности и оценки их потенциального влияния на возможные ущербы, которые могут быть причинены населению, окружающей среде и хозяйственным объектам.

2. Понятие риска

Анализируя различные определения риска, следует отметить, что они включают множество других понятий, ключевыми из которых являются опасность и ущерб. Таким образом, риск служит мерой осознаваемой человеком опасности в его жизни и деятельности.

Математические формализации понятия риск также неоднозначны и еще более расширяют спектр определений риска. На место риска здесь претендуют: вероятность разорения, вероятность отказа, дисперсия и математическое ожидание потерь, величина самих потерь или ущерба, обратная функция продолжительности жизни и др.

В настоящее время вводят понятие риска R, определяемого как произведение вероятности Р неблагоприятного события (аварии, катастрофы, и.т.д.) и ожидаемого ущерба У в результате этого события [1]:

техногенный риск север разрушение

R = Р?У

Анализ риска или риск-анализ - процесс идентификации опасностей и оценки риска для отдельных лиц, групп населения, объектов, окружающей природной среды и других объектов рассмотрения.

Анализ риска должен дать ответы на три основных вопроса:

1. Что плохого может произойти? (Идентификация опасностей)

2. Как часто это может случиться? (Анализ частоты)

3. Какие могут быть последствия? (Анализ последствий).

Основной элемент анализа риска - идентификация опасности (обнаружение возможных нарушений), которые могут привести к негативным последствиям. Выраженный в наиболее общем виде процесс анализа риска может быть представлен как ряд последовательных событий [2]:

1. Планирование и организация работ

2. Идентификация опасностей

2.1. Выявление опасностей

2.2. Предварительная оценка характеристик опасностей

3. Оценка риска

3.1. Анализ частоты

3.2. Анализ последствий

3.3. Анализ неопределенностей

4. Разработка рекомендаций по управлению риском.

3. Хрупкое разрушение элементов конструкций при низких температурах

Многочисленные наблюдения за отказами, авариями техники и сооружений на Севере, констатируют факт внезапного и хрупкого разрушения с основным механизмом разрушения - отрывом, как наиболее опасного и ущербного.

Хрупкое разрушение элементов конструкций, работающих в условиях Севера, обусловлено, прежде всего, воздействием низких климатических температур, а также, рядом факторов, таких как конструктивные, технологические и другие.

Понижение температуры влияет на прочность металла. Известно, что в металле без трещин и надрезов прочность при понижении температуры не снижается, а в металле с концентраторами напряжений разрушение становится более хрупким с понижением температуры.

В настоящее время, исследование хрупких разрушений с помощью линейной и нелинейной механики разрушения привело к ряду критериев оценки хладостойкости элементов металлоконструкций.

В этих условиях возникает вопрос надежности конструкций при низких эксплуатационных температурах. Учитывая, во многом случайную природу зарождения и распространения хрупкого разрушения, представляется наиболее возможным ответ с позиций общей теории надежности механических систем, используя аппарат механики разрушения в области хладостойкости крупногабаритных тонкостенных металлоконструкций (ТМК). Так, для описания вероятности отказов техники и конструкций используют модель вида

, (1)

где - распределение плотности вероятности случайных величин r и q.

Для определения хрупкого или спонтанного распространения трещины, в работах Махутова Н.А., Лыглаева А.В., Большакова А.М. [3] предложена схема оценки второй критической температуры вязко-хрупкого перехода для тонкостенных металлоконструкций, в которой температура является расчетным параметром. Получена вторая критическая температура вязко-хрупкого перехода для элемента конструкции Т_кр2, которая учитывает степень вероятности наступления хрупкого разрушения для элемента конструкции:

, (2)

, (3)

где у_Т - предел текучести, МПа,

М - поправочный коэффициент Фолиаса, учитывающий влияние радиальных напряжений,

б - параметр двухосности напряженного состояния трубы, равный отношению продольного напряжения к окружному,

l - длина случайной трещины, м,

в, n - параметры критериального соотношения,

у^ТР₀ - напряжение пластической неустойчивости цилиндрического сосуда со сквозной трещиной, которое определяется численными методами, а также непосредственно натурными испытаниями элементов конструкций, МПа,

K_IR - величина минимальной трещиностойкости, МПа?м^1/2,

и₀, t₀ - коэффициенты аппроксимации, МПа?м^1/2, К,

V - объем цилиндрического сосуда, V₀ - объем стандартного образца, м³,

b - параметр формы,

P - вероятность хрупкого разрушения элемента конструкции.

4. Ущерб от чрезвычайных ситуаций и аварий

В общем случае последствия чрезвычайных ситуаций и аварий можно разделить на три группы ущерба:

* причинение ущерба жизни и здоровью людей;

* экономические ущербы:

- из-за повреждения сооружения или конструкции:

- косвенные убытки из-за выхода их из эксплуатации и остановки производства;

* ущерб и неблагоприятные последствия для окружающей среды и культурных ценностей.

Для количественной оценки последствий аварий требуется создавать математическую модель, позволяющую осмыслить поведение технической системы и с ее помощью оценить различные стратегии риска. Модель должна отражать важнейшие черты явления, т.е. в ней должны быть учтены все существенные факторы, от которых в наибольшей степени зависит функционирование системы. Выходными параметрами функционирования математической модели риска аварии определяется математическое ожидание пораженных жителей, постоянно проживающих в районе, подвергаемом опасности при функционировании объекта.

Математическое ожидание количества пораженных людей R_МО можно определить зависимостью [4]:

где r(у,L) - расстояние от объекта до точки нахождения человека в полярных координатах;

P(у,L) - вероятность поражения человека в точке с координатами (у,L) и определяется по следующей формуле:

где б(у) - вероятность того, что в момент аварии будет реализовано направление ветра у = у₀;

в(L,у₀ ) - вероятность поражения на удалении L от места аварии в направлении у₀.

5. Заключение

Анализ риска является, по существу, ключевым элементом системы управления промышленной безопасностью. Это последняя оставшаяся инженерная мера, с помощью которой можно усовершенствовать указанную систему и добиться снижения аварийности и травматизма. После того, как и эти возможности будут использованы, останутся только меры, связанные с пересмотром самого отношения персонала к безопасности, работе и жизни вообще, тем, что определяется понятием «культура безопасности».

Литература

1. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск: анализ и оценка М:. Академкнига, 2004. 157 с.

2. Меньшиков В.В., Швыряев А.А. Опасные химические объекты и техногенный риск: Учебное пособие. М.: Химия, факультет Московского университета, 2003. 254 с.

3. Махутов, Н. А. Метод оценки хладостойкости тонкостенных металлоконструкций / Н. А. Махутов, А. В. Лыглаев, А. М. Большаков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2011. Т. 77, N 1. С. 49-53.

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

Размещено на Allbest.ru