Аналіз ефективності використання методу "Дерева відмов" як методу запобігання аварій в енергетичному господарстві харчового підприємства

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДУ «ДРЕВА ВІДМОВ» ЯК МЕТОД ЗАПОБІГАННЯ АВАРІЙ В ЕНЕРГЕТИЧНОМУ ГОСПОДАРСТВІ ХАРЧОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

Вступ

Система управління охороною праці (СУОП) є складовою частиною загальної системи керування підприємством. При автоматизованих системах управління охороною праці є її складовою частиною, або підсистемою. Управління охороною праці передбачає участь у цьому процесі майже всіх служб та підрозділів підприємства, діяльність яких визначається Положенням про службу охорони праці.

На більшості підприємств харчової промисловості України, що експлуатують енергетичні установки нашої країни, все ще працює старе обладнання часів Радянського Союзу, яке вже давно не придатне для використання. Таке обладнання може бути основною причиною при виникненні аварії на підприємстві чи під час настання нещасного випадку на виробництві.

Енергетичне господарство підприємств харчової промисловості відноситься до небезпечних виробничих об'єктів, що пов'язане із значною кількістю аварій с важкими наслідками. Комплекс енергетичного господарства складається з апаратів та установок, що являються вибухо-, пожежо- та токсично- небезпечними, а отже неминучий ріст аварій в резервуарному парку і на трубопроводах. Для ліквідації, а головне для попередження подібних надзвичайних ситуацій необхідно оцінювати ризик виникнення аварійних ситуацій та їх наслідків.

Основна частина

аварійний енергетичний дерево відмова

Причини небезпечних подій на енергетичних об'єктах підприємств харчової промисловості можна підрозділити на організаційні та технічні. Основними факторами виникнення і розвитку цих подій є незадовільний стан технічних пристроїв, будівель і споруд, а також недосконалість технологій або конструктивні недоліки. До організаційних причин відносяться: порушення технології виробництва робіт, неправильна організація виробництва робіт, неефективність виробничого контролю, умисне відключення засобів захисту, сигналізації чи зв'язку, низький рівень знань вимог промислової безпеки, порушення виробничої дисципліни, необережні (несанкціоновані) дії виконавців робіт.

Близько 70 % небезпечних подій і нещасних випадків відбувається з організаційних причин, так чи інакше пов'язаних з помилками людини - оператора і впливом людського фактора.

Значна частина аварій на обладнанні енергетичних об'єктів підприємств харчової промисловості викликана утворенням вибухонебезпечних сумішей внаслідок порушення технологічного режиму і герметичності. До порушень герметичності призводять різкі перепади температур в апаратах або температурні перенапруження, руйнування прокладок, розриви технологічних трубопроводів в результаті корозії, ерозії і втома металу, некоректне розташування запірної арматури і її відмови в роботі, механічні ушкодження з вини виробничого персоналу та ін.

У матеріалах щодо попередження великих аварій Міжнародного бюро праці перераховані наступні причини пошкодження обладнання та типові несправності, що порушують умови нормальної експлуатації і безпечної роботи:

- механічні руйнування посудин, трубопроводів і конструкцій при перепадах внутрішнього тиску, дії зовнішніх сил, корозії і зміні температури;

- поломки таких вузлів, як насоси, компресори, вентилятори;

- несправності у системі контролю (в датчиках тиску і температури, індикаторах рівня, витратомірах, приладах управління);

- несправності у системі безпеки (в запобіжних клапанах, системи скидання тиску, системи нейтралізації, запобіжних розривних мембранах);

- порушення зварних швів і з'єднувальних фланців.

Детальний аналіз випадків травматизму серед працівників енергетичного господарства харчової промисловості доводить, що процес їх розвитку і настання, як правило, характеризується логічним поєднанням випадкових подій, які виникають з різною частотою на різних стадіях аварійного процесу чи позаштатної ситуації.

Для виявлення та вивчення логічних зв'язків між цими подіями, їх кількісного оцінення та аналізу доцільно використовувати логіко-імітаційне моделювання, в основу якого покладено метод «Дерева відмов».

У разі настання кризової ситуації на підприємстві чи виникненні аварії керівники чи відповідальні особи мають реагувати відразу, так як затримка з прийняттям рішення чи невірне рішення може призвести до негативних наслідків. Найчастіше прийняття важливих рішень у кризових ситуаціях виявляються хибними через необізнаність керівників щодо системи виробництва, як в подальшому дане рішення буде впливати на функціонал підприємства і тому спрацьовує ланцюгова реакція, що призводить до виходу з ладу основного обладнання чи навіть аварії на виробництві.

Дуже часто прийняття хибних рішень щодо запобігання кризових ситуацій може бути пов'язаним з перевтомою як працівників так і керівників (що пов'язане з цілодобовим графіком роботи, або-ж пікові навантаження, пов'язані з сезонністю обробки продукції), адже при перевтомі дуже важко сконцентруватися на вірній думці.

Моделювання за методом «Дерева відмов» передбачає врахування різних виробничих чинників щодо надійності машин, професійних якостей і психофізіологічних рис людини-оператора та стану виробничого середовища, що формують первинні (базові) події-небезпеки, з подальшим переходом їх у проміжні події, які, за певних обставин, формують головну подію-наслідок. З врахуванням наявності цих чинників будують логічну модель перебігу травмонебезпечного процесу з подальшим дослідженням її основних характеристик (рис. 1.)

У ряді випадків оцінка надійності системи може бути представлена як багатокроковий процес, в якому кожен попередній стан має кілька наступних.

Рис. 1 Система розвитку «Дерева відмов» [6]

Подія може здійснюватися після якого-небудь одного або декількох кроків по шляху до кінцевої (кореневої) події. При великій кількості фіналів і кроків просте перерахування всіх станів надзвичайно важко. Цей процес може бути впорядкований і зведений до простих механічних операцій шляхом побудови дерева фіналів. Повна ймовірність кожного результату визначається як добуток всіх ймовірностей, зазначених на гілках дерева, починаючи від даного результату і кінчаючи коренем дерева (початковим станом).

Побудова дерева відмов починається з формулювання кінцевого висловлювання про відмову системи (повна зупинка виробництва). Для характеристики безвідмовності системи кінцеве висловлювання відносять до події, яка призводить до порушення функціонування в розглянутому інтервалі часу, при заданих умовах.

Метод «Дерево відмов» є найзагальнішим, використовується для подання логіки відмов технічних систем. Подається у вигляді графічної ієрархічної системи, яка за допомогою ребер графа і логічних операторів І, АБО (що відповідно означають добуток і суму подій) пов'язує відмови елементів із відмовою об'єкта.

Відмовами - базисними подіями можуть бути події, пов'язані із виходом з ладу елементів системи, неготовністю устаткування внаслідок технічного обслуговування, випробувань чи інших обставин, помилками персоналу, що можуть тягти за собою небажану подію. «Дерево відмов» - це модель різних паралельних і послідовних поєднань відмов, що призводять до реалізації заздалегідь визначеної негативної події.

Метод «Дерево відмов» ґрунтується на дедуктивному аналізі відмов, дає змогу визначати небажаний стан системи (виникнення аварії), аналізувати систему з урахуванням умов експлуатації для з'ясування всіх можливих сценаріїв розвитку негативної події. Отже, «Дерево відмов» відбиває логічні взаємозв'язки базисних подій, які призводять до негативної події, що знаходиться у вершині дерева. Схеми «Дерева відмов» точно визначають логічні комбінації базисних подій, що ведуть до верхньої події (рис. 1).

Ретельному аналізу причин відмов і розробці заходів, найбільш ефективних для їх усунення, сприяє побудова дерева відмов і непрацездатних станів. Такий аналіз проводять для кожного періоду функціонування, кожної частини або системи в цілому. Це один із способів визначення надійності техногенних систем пов'язаний з оцінкою ризиків технологічного і природного характеру. Такий підхід набуває поширення в Європі для оцінки техногенної небезпеки багатьох видів діяльності. Вважається, що директива SEVEZO II, що має широке охоплення, інтегральний характер і спрямована на запобігання аваріям, допомагає створити певну основу для більш ефективного регулювання ситуацій, пов'язаних з ризиком [6].

Методи аналізу ризику промислових виробництв відрізняються винятково високою трудомісткістю, суттєвою невизначеністю даних і наявністю суб'єктивних оцінок. Одна з основних проблем моделювання аварій і процесів їх розвитку пов'язана з необхідністю автоматизації побудови моделей і виконання варіантних розрахунків для вивчення сценаріїв розвитку аварійних ситуацій. Це дозволяє трохи знизити суб'єктивність висновків експертів.

Методика застосування даного методу оцінки ризику опрацьована в сучасній науково-технічній літературі та нормативної документації [2, 3]. Є ряд програмних продуктів, що дозволяють автоматизувати процедуру отримання оцінок ризику даним методом [5].

Розглянемо застосування об'єктних підходів при побудові «Дерева відмов» для котельних установок, які працюють на газоподібному паливі.

Експлуатація котлів на газоподібному паливі вимагає від машиністів (операторів) великого досвіду і уваги. Неуважність або помилка при веденні топкового режиму може привести до важких наслідків. Машиніст повинен знати і враховувати небезпечні властивості горючих газів, тобто їх вибухонебезпечність.

Найбільш частими причинами утворення вибухонебезпечної концентрації газоповітряної суміші можуть бути: недостатнє вентилювання топки і газоходів; подача газу в пальник до внесення або утворення факела запального; зрив полум'я переносного запального пристрою в топці при включенні пальників; спроба розпалювання сусідній пальника від працюючої без застосування запального факела; повторне увімкнення пальників після зриву запального або основного смолоскипа без попередньої вентиляції топки і газоходів; неправильне або передчасне відкриття кранів перед пальниками; неправильна продування газопроводів перед пуском котла в роботу [4].

Причинами вибухів і загазованості при включенні пальникових пристроїв також є: несправність запальника чи неправильна його встановлення; помилки обслуговуючого персоналу у фіксації положення запірної газової арматури та її нещільність; включення пальникових пристроїв при вимкненій або несправній автоматиці контролю полум'я; неправильна оцінка показань контрольно-вимірювальних приладів або їх несправність.

При неправильному режимі роботи котлів на газовому паливі, тобто при порушенні стійкості горіння (відрив або проскакування полум'я при різких змінах режимів роботи, несправності газопальникових, тягодуттьових і стабілізуючих пристроїв, пошкодження газоходів та повітроводів тощо), в їх топках, газоходах і боровах при певних умовах може утворитися вибухонебезпечна газоповітряна суміш. Якщо її температура досягне температури займання, то незалежно від того, чи сталося це в повному обсязі або в обмеженій його частини, можливий вибух суміші.

Поширеними причинами аварій котлів є: механічне пошкодження труб, порушення технології продувки, пониження рівня води, недоліки водопідготовки, наднормативне форсування, забруднення котлової води, недотримання регламенту розігріву, зниження тиску до вакууму зберігання в невідповідних умовах, вибух палива [1, с. 129].

Вибух палива є однією з найнебезпечніших ситуацій при експлуатації котлів. Причиною більшості вибухів є недостатнє очищення топки або перенасичення горючої суміші, що виникає при накопиченні в топці незгорілого палива.

Методи аналізу ризику промислових виробництв відрізняються винятково високою трудомісткістю, істотною невизначеністю даних і наявністю суб'єктивних оцінок. Одна з основних проблем моделювання аварій і процесів їх розвитку пов'язана з необхідністю автоматизації побудови моделей і виконання варіантних розрахунків для вивчення сценаріїв розвитку аварійних ситуацій. Це дозволяє дещо знизити суб'єктивність висновків експертів.

Моделювання за методом «Дерева відмов» передбачає врахування різних виробничих чинників щодо надійності машин, професійних якостей і психофізіологічних рис людини-оператора та стану виробничого середовища, що формують первинні (базові) події-небезпеки, з подальшим переходом їх у проміжні події, які, за певних обставин, формують головну подію-наслідок. З врахуванням наявності цих чинників будують логічну модель перебігу травмонебезпечного процесу з подальшим дослідженням її основних характеристик.

Приклад фрагменту моделі перебігу умовного травмонебезпечного процесу при обслуговуванні котлів, що працюють на газоподібному паливі представлено на рис. 2, де головну подію A (травмування персоналу; зупинка в роботі енергетичного господарства; зупинка технологічного виробництва на харчовому підприємстві) за допомогою оператора «І» розкладено на проміжні події Y1, Y2 і X (відповідно вибух посудини, що працює під тиском; руйнування трубопроводів; загазованість повітря). Ті, у свою чергу, за допомогою відповідних операторів «І», «АБО» та «ЗАБОРОНА» розкладено на первинні події: Y1 - на Z1, Z2, Z3, (помилки персоналу; порушення технологічного режиму); Y2- на Z4, Z5(недотримання правил з безпеки праці); X - на Z6 і W(невірне прийняття рішень під час аварійної ситуації).

Керуючись правилами алгебри логіки, запишемо формулу для описання перебігу травмонебезпечного процесу під час обслуговування котлів, що працюють на газоподібному паливі, враховуючи логічний зміст зв'язків між подіями:

P_A= P_Y1?P_Y2?P_X = (P_Z1?P_Z2?P_Z3)?(P_Z4?P_Z5)?P_Z6?P_W

Надаючи логічним зв'язкам алгебраїчний зміст, запишемо формулу для визначення ймовірності настання небажаного наслідку:

P_A= P_Y1·P_Y2·P_X = (P_Z1·P_Z2·P_Z3)·(P_Z4·P_Z5-P_Z4Z5)·P_Z6·P_W

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Фрагмент моделі перебігу умовного травмонебезпечного процесу при обслуговуванні котлів, що працюють на газоподібному паливі

Отже, метод «Дерева відмов» забезпечує проведення ґрунтовного аналізу ймовірності виникнення небезпечних ситуацій при обслуговуванні котельних установок, що є складовими енергетичного господарства підприємств харчової промисловості, та відображає декомпозицію подій, які впливають на утворення головної події-наслідку. Він є інструментом для якісного та кількісного аналізу досліджуваних подій, а також для визначення їх основних характеристик, зокрема, для кількісного оцінення рівнів професійного ризику операторів котлів під час їх обслуговування.

Цінність аналізу дерева відмов полягає в наступному: істотно полегшується аналіз надійності складних систем; з'являється можливість наочно показати ненадійні місця; з'являється можливість як якісного, так і кількісного аналізу надійності системи; дозволяє фахівцям по черзі зосереджуватися на окремих конкретних відмовах системи; забезпечує об'єктивну інформацію про поведінку системи та особливості її роботи

Головна перевага методу дерева відмов у порівнянні з іншими методами полягає в тому, що аналіз обмежується виявленням тільки тих елементів системи та подій, які призводять до даного конкретного відмови системи або аварії [5].

Недоліки методу дерева відмов полягають у наступному: реалізація методу вимагає значних витрат коштів і часу; «Дерево відмов» - схема логіки, коли можливі тільки два стани: робочий і відмови; труднощі з урахуванням стану часткової відмови елементів, оскільки вважають, що система знаходиться або в справному стані, або у стані відмови; труднощі аналітичного рішення для дерев, що містять резервні та відновлювані вузли з пріоритетами, а також облік множинних відмов; від фахівців по надійності потрібне глибоке розуміння особливостей функціонування системи і конкретний розгляд щоразу тільки відмови одного певного функціоналу; «Дерево відмов» описує систему в певний момент часу (зазвичай в сталому режимі), і показує що послідовність подій іноді виявляються неможливими.

Щоб відшукати і наочно представити причинний взаємозв'язок з допомогою дерева відмов, необхідні елементарні блоки, підрозділи і зв'язки великої кількості подій.

Елементарна автоматизація управління енергосистемами за сучасними принципами може повністю усунути проблему пікових навантажень. Ефективна організація виробничого підприємства передбачає що воно об'єднує весь цикл виробництва, збуту, розрахунків та управління, тоді, як при існуючій системі відсутні необхідні зв'язки, спільні споживачі та спільне диспетчерське управління. Постійний догляд за обладнанням та своєчасний ремонт може запобігти виникненню аварій на підприємстві.

«Дерево відмов» допоможе спрогнозувати можливі аварії на виробництві, неполадки і в тій чи іншій ситуації допоможе вирішити керівнику, обравши правильну дію, як в подальшому необхідно реагувати.

Отже, при своєчасному виявленні загроз на підприємстві та розроблення плану і заходів по усуненню випадків аварій на виробництві керівництву буде краще та швидше справлятись з такими випадками завдяки створення системи по запобіганню відмов певних ланок устаткування. Тим самим ці заходи вбережуть працівників від отримання травм на виробництві і покращить безпеку праці в цілому на підприємстві.

Література

1. Kopei B.V. Vykorystannia «dereva vidmov» yak metodu strukturnoho analizu shtanhovoi nasosnoi ustanovky /B.V. Kopei, V.B. Kopei, O.R. Martynets, O.I. Stefanyshyn, A.B. Stefanyshyn // Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. 2013. № 2(47). S. 62-71

2. Averyn H.V. Analyz opasnostei ammyachnыkh kompressornыkh ustanovok metodom postroenyia «dereva otkazov» /H.V. Averyn, V.M. Moskalets // Ekolohichna bezpeka. 2008. 3-4. S. 9-16.

3. Mozhaev A.S. Prohrammnыi kompleks avtomatyzyrovannoho strukturno-lohycheskoho modelyrovanyia slozhnыkh system (PK ASM 2001) / A.S. Mozhaev // Trudы Mezhdunarodnoi Nauchnoi Shkolы «Modelyrovanye y analyz bezopasnosty, ryska y kachestva v slozhnыkh systemakh». SPb.: Yzdatelstvo OOO «NPO «Omeha». 2001 -- S. 56-61.4. Clinciu, M.R. Using the fault tree method for reliability analysis of a cold monojet water meter / M.R. Clinciu// Bulletin of the Transilvania University of Braєov. 2014. Series I, Vol. 7 (56), No. 1. P. 19-245. Hohitashvili H.H. Upravlinnia okhoronoiu pratsi ta ryzykom za mizhnarodnymy standartamy: Navch. posib. / H.H. Hohitashvili, Ye.T. Karchevski, V.M. Lapin//

- K.: «Znannia», 2007. 367 s. 6. Levchenko V. Vykorystovuvaty nabutyi dosvid pry rozsliduvanni avarii ta neshchasnykh vypadkiv / V. Levchenko // Okhorona pratsi. 2000. № 6. S. 27-29. 7. Litvinov V. V. Udoskonalennia metodu otsiniuvannia nadiinosti skhem releinoho zakhystu / V. V. Litvinov, Ya. S. Sachenko // Elektrotekhnika ta elektroenerhetyka. 2015. № 1. S.62-68.

8. Rozrakhunok nadiinosti elektrychnoi merezhi na osnovi pobudovy dereva vidmov: Elektronnyi resurs [Rezhym dostupu] - http://ukrbukva.net/page,2,69121-Raschet-nadezhnosti-elektricheskoiy-seti-na-osnove-postroeniya-dereva-otkazov.html

Abstract

The article overlooks the possibilities of analysis the probability of accidents happening in the power objects of food processing enterprises and their prevention using method of the “Fault tree”. We show decomposition of the events influencing the appearance of the main event-consequence at the accidents rise. The suggested method is the instrument for quantitative and qualitative analysis of the explored events, and for their main characteristics definition; particularly, for evaluation of the degree of occupational risk of workers who operate with the power equipment.

Keywords: probability, occupational risk, power equipment, hazardous events, the «Fault tree».

Анотація

В роботі розглядаються причини небезпечних подій на енергетичних об'єктах підприємств харчової промисловості та запобігання їх за допомогою використання методу «Дерева відмов»

Ключові слова: охорона праці, аналіз, небезпечні події, моделювання.

Размещено на Allbest.ru