6. Анализ возможных причин повреждения аппаратов и появления характерных технологических источников зажигания

Аппараты и трубопроводы при рассматриваемых нами производствах могут повреждаться вследствие следующих причин:

1. От образования повышенных норм давления.

2. Появления динамических воздействий.

3. Образования высоких температур в материале стенок.

4. Изменения прочностных свойств в результате воздействия резких перепадов высоких температур.

5. Коррозии стенок из металла.

Рассмотрим необходимые средства защиты аппаратов от вышеперечисленных причин повреждения.

1. С целью недопущения образования высоких давлений осуществить герметизацию паровоздушного пространства аппаратов дыхательными клапанами, вывести дыхательные трубы за пределы помещения, осуществлять устройство систем улавливания и утилизации паров. В производстве полиэтилена для осуществления данных задач служит кожухотрубчатый холодильник-конденсатор.

2. Для устранения подсоса воздуха поддерживается избыточное давление в коммуникациях. Различают 3 вида динамический воздействий на материалы стенок аппаратов: эрозионный износ, динамические нагрузки, повышенное или пониженное давление. Для предотвращения возникновения этих воздействий применяются следующие средства:

§ Установка блокировки (система контроля давления);

§ Счётчики-дозаторы;

§ Сигнализаторы предельного уровня жидкости;

§ Переливные трубы.

Следует также производить очистку стенок аппаратов от различных отложений и грязи, способствующих образованию чрезмерного внутреннего давления.

3. Поддерживается безопасный температурный режим посредством контроля. Длительное воздействие высокой температуры на материал вызывает явление ползучести - пластические деформации внутри аппаратов. Поэтому следует применять углеродистые добавки. Применять теплоизоляцию резервуаров с ЛВЖ для уменьшения разности температур между внутренними и наружными стенками.

4. Для предотвращения перегрева, который может вызвать резкий перепад температур, окрасить резервуары светлыми лучеотражающими составами. Для этой цели может также служить термоизоляция аппаратов.

5. Для защиты от коррозии применяется:

§ Защитные покрытия от агрессивной среды;

§ Катодная протекторная защита;

§ Коррозийно-устойчивые металлы;

§ Специальные ингибиторные добавки (хроматы, нитраты, пуротропин)

Анализ возможностей появления характерных технологических источников зажигания.

В данных производствах не используются аппараты, работа которых связана с использованием открытого огня.

Однако, как было установлено, большую пожаровзрывоопасность представляет паровоздушная смесь, образующаяся в смесителе-разбавителе, полимеризаторе этилена, мерниках растворителя бензола. Кроме того, источником зажигания могут послужить выбросы паров ЛВЖ. В IV пункте было определено, что их концентрация намного превышает предельно допустимую. Другими возможными источниками загорания могут являться сушильная камера радиационного типа и кожухотрубчатый холодильник, конденсатор циркуляционного этилена.

Бензола и природного газа, используемого для обогрева. В холодильнике-конденсаторе среда горючая.

Помимо вышеприведённых источников зажигания возможно и появление других причин:

§ Искрообразование при поломке центробежного насоса (трение, вибрация валов, износ подшипников);

§ Наличие отложений на стенках аппаратов;

§ Тепловое проявление электрической энергии;

§ Разряды статического электричества.

Статическое электричество может появиться при механической очистке оборудования при проведении технологического обслуживания.

7. Метод построения деревьев отказов

Методы деревьев отказов и событий позволяют учесть функциональные взаимосвязи элементов системы в виде логических схем, учитывающих взаимозависимость отказов элементов или групп элементов. В общем случае, как деревья отказов, так и деревья событий являются лишь наглядной иллюстрацией к простейшим вероятностным моделям. Однако они представляют значительный интерес для специалистов, связанных с эксплуатацией, обслуживанием и надзором технических объектов. Имея такую схему, специалист, даже не обладая основательными знаниями по теории вероятностей, может не только найти наиболее критический вариант развития событий, но и оценить ожидаемый риск, если соответствующее дерево событий или отказов дополнено статистическими данными.

Кроме того, на рынке коммерческих программ (не говоря о специализированных) уже давно имеются программные комплексы для автоматизированного построения деревьев отказов и деревьев событий сложных систем.

Дерево отказов (дерево аварий) представляет собой сложную графологическую структуру, лежащую в основе словесно-графического способа анализа возникновения аварии из последовательностей и комбинаций, и неисправностей, и отказов элементов системы.

С помощью анализа дерева отказов фактически делается попытка количественно выразить риск дедуктивным методом. Деревья отказов идентифицируют событие или ситуацию, создающие риск, после чего ставится вопрос: как могло возникнуть такое событие? Ответ заключается в том, что к такому событию могло привести множество путей. Практическая полезность дерева отказов зависит от тщательности оценки верхнего события. Большинство непосредственных причин верхних событий могут изучаться, как будто они сами являются верхними событиями. Теоретически такой анализ может проводиться очень детально на многих уровнях. Наиболее доступные для исследования причины - это отказы компонентов, по которым имеется достаточное количество статистических данных.

В этой связи наглядным примером в качестве элементов систем могут служить насосы и регулирующая аппаратура. Так, хотя отказ насоса и может служить верхним событием, вызванным такими причинами, как разрыв корпуса, разрушение подшипника и т.п., достаточное количество данных об отказах насосов может позволить рассматривать такой отказ как причину. В таком случае нет необходимости проводить дальнейший анализ для определения риска отказа.

Методика построения дерева отказа состоит из следующих этапов:

1. Определяют аварийное (предельно опасное, конечное) событие, которое образует вершину дерева. Данное событие четко формулируют, дают признаки его точного распознавания. Для объектов химической технологии, например, к таким событиям относятся разрыв аппарата, пожар, выход реакции из-под контроля и др. Если конечноесобытие сразу определить не удается, то производят прямой анализ работы объекта с учетом изменения состояния работоспособности, ошибок операторов и т.п. Перечисляют возможные отказы, рассматривают их комбинации, определяют последствия этих событий.

2. Используя стандартные символы событий и логические символы (табл.6), дерево строят в соответствии со следующими правилами:

Таблица 6. Стандартные символы событий и логические символы, применяемые при построении деревьев отказов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

§ конечное (аварийное) событие помещают вверху;

§ дерево состоит из последовательности событий, которые ведут к конечному событию;

§ последовательности событий образуются с помощью логических символов Я, ИЛИ и др.;

§ событие над логическим символом помещают в прямоугольнике, а само событие описывают в этом прямоугольнике;

§ первичные события (исходные причины) располагают снизу.

Простейшее дерево, характеризующее возникновение пожара на объекте, показано на рис. 6а. Более сложное дерево аварии, описывающее разрыв химического реактора, представлено на рис.6б. Исходные события при разрыве реактора следующие: А - закрыт или неисправен предохранительный клапан, Б - открыт клапан подачи окислителя, В - неисправна система блокировки при высокой температуре, Г- малая подача сырья, Д- клапан окислителя открыт и неисправен, Е- неисправна система регулирования расхода окислителя, Ж- увеличено открытие диафрагмы, 3 - отсутствует напор.

При построении дерева аварий события располагают по уровням. Главное (конечное) событие занимает верхний - 0-й уровень, ниже располагают события 1-го уровня (среди них могут быть и начальные), затем - 2-го.уровня и т.д. Если на 1-м уровне содержится одно или несколько начальных событий, объединяемых логическим символом ИЛИ у то возможен непосредственный переход от начального события к аварии.

3. Определяют минимальные аварийные сочетания и минимальную траекторию для построения дерева. Первичные и неразлагаемые события соединены с событием 0-го уровня маршрутами (ветвями). Сложное дерево имеет различные наборы исходных событий, при которых достигается событие в вершине; они называются аварийными сочетаниями.

4. Квалифицированные эксперты проверяют правильность построения дерева. Это позволяет исключить субъективные ошибки разработчика, повысить точность и полноту описания объекта и его действий.

Для дерева рис.5б сочетание событий А, Б, Г, Д аварийное. При одновременном возникновении этих событий произойдет разрыв реактора. Минимальным аварийным сочетанием (MAC) называют наименьший набор исходных событий, при котором возникает событие в вершине. Минимальными аварийными сочетаниями являются А, Б, Г. Полная совокупность MAC дерева представляет собой все варианты сочетаний событий, при которых может возникнуть авария. Минимальная траектория - наименьшая группа событий, без появления которых аварии не происходит.

Например, если события А не произойдет, то не возникнет и разрыв реактора. Минимальные траектории представляют собой события, которые являются критическими для поддержания объекта в безопасном состоянии.

5. Качественно и количественно исследуют дерево аварий с помощью выделенных минимальных аварийных сочетаний и траекторий. Качественный анализ заключается в сопоставлении различных маршрутов от начальных событий к конечному и определении критических (наиболее опасных) путей, приводящих к аварии. При количеством исследовании рассчитываютвероятность появления аварии в течение задаваемого интервала времени по всем возможным маршрутам. При расчете вероятности возникновения аварии необходимо учитывать применяемые логические символы. Вероятность S(A) выходного события А при независимости входных событий А₁, А₂,..., А_n определяют по формулам:

при знаке И:, (23)

при знаке ИЛИ:, (24)

где S(A_i) - вероятность события А_i.