Методические рекомендации по выполнению вероятностного анализа безопасности (ваб) объекта мн предисловие (стр. 7 из 33)
Феноменология аварий связана как с естественными процессами, характерными для ОМН определенного типа, так и с особенностями компоновочных, схемных и конструкторских решений ОМН.
Необходимо представление о реализации в проекте ОМН глубоко эшелонированной защиты, основанной на применении системы барьеров безопасности, реализации мер по защите и сохранению эффективности этих барьеров, а также мер по защите персонала, населения и окружающей среды.
Специфические условия аварии, когда выполнение функций безопасности может быть обеспечено разными системами, резервирующими друг друга, и когда это разнообразие (резервирование) нарушается следует определить.
Особому вниманию подлежат выявленные по результатам проведенных исследований аварий специфические ("тонкие") взаимодействия систем, приводящие к отключению (невозможности использования), снижению эффективности тех или иных средств обеспечения безопасности ОМН, сокращению резервов времени, ухудшению условий доступа персонала к оборудованию, возможности совершения ошибочных действий, усугубляющих развитие аварии, и т.п.
По результатам детерминистского анализа аварий формируется набор расчетных сценариев аварий («реперных» аварийных последовательностей).
В.1.3 Методы моделирования АП
Дерево событий (ДС) – графическая модель, описывающая логику развития различных вариантов аварийного процесса, вызываемого рассматриваемым исходным событием аварии.
Принципы разработки ДС:
– разработка ДС должна основываться на проектно-конструкторской и эксплуатационной документации, отражающей состояние ОМН в период разработки ВАБ с учетом возможных изменений, вносимых в документацию в процессе разработки ВАБ;
– разработка ДС должна основываться на результатах анализов аварийных процессов, выполненных по специальным сценариям и с применением моделей, исходных данных и расчетных программ, обеспечивающих получение реалистических (не консервативных) результатов.
Для каждого ИС должен быть определен перечень ФБ, структура, способы управления (автоматический или персоналом) системами, выполняющими каждую ФБ, и критерии их успешного функционирования.
Критерии успеха представляют собой минимальные совокупности работоспособных элементов систем и успешных действий персонала, необходимых для выполнения ФБ при возникновении рассматриваемых ИС.
Возможно моделирование с помощью аппарата схем функциональной целостности (СФЦ). При построении СФЦ используется 5 основных графических элементов:
– функциональные вершины, предназначенные для отображения на графе СФЦ простых (бинарных) случайных событий хi (в частности, инициирующих событий), представляющих элементы i исследуемого ОНС в разрабатываемой структурной модели ее надежности и/или безопасности (насос, участок трубопровода, клапан, теплообменник, действия оператора и т.п.);
– фиктивные вершины, предназначенные для отображения на графе СФЦ логических условий реализации функций группами элементов и подсистем ОНС, т.о. они выполняют функции, аналогичные логическим операторам в деревьях отказов;
– конъюнктивные и дизъюнктивные ребра, предназначенные для отображения в СФЦ трех видов информации:
1) представления условия реализации yi или не реализации
выходных функций элементами системы в точке исхода из вершины хi;2) направленности функционального подчинения от точки исхода из вершины хi в точку захода в вершину хj;
3) представления логического условия обеспечения реализации выходной функции yi элемента j системы в точке захода в вершину хj.
– инверсный выход ребра из вершины хi, предназначенный для представления условия не реализации выходной функции
элементом i в исследуемой системе.При построении ДС и СФЦ, основанных на обратной логике, применяется практически одна и та же методология. Поэтому в дальнейшем дается описание этой методологии без подразделения на особенности построения именно ДС или СФЦ. Исключение делается только в совершенно необходимых случаях, как правило, тогда, когда это касается особенностей разработки именно ДС.
ДС (СФЦ) разрабатывается для каждого ИС (группы ИС). При этом учитываются особенности всех ИС, включенных в данную группу, и связанных с ними сценариев развития аварий. Перечень систем и действий персонала, влияющих на развитие аварии, может отличаться для разных ИС (групп ИС). В частности, для особых ИС, приводящих к зависимым отказам систем безопасности, их перечень может сократиться. При этом более детально рассматриваются возможные технические средства управления аварией.
Конечное состояние каждой АП определяется в терминах, характеризующих степень повреждения ОМН. Обычно различают два состояния: безопасное состояние и состояние с повреждением ОМН.
ДС (СФЦ) разрабатывается непосредственно или с использованием промежуточного шага – построения диаграммы последовательности событий (ДПС).
ДПС – промежуточная модель, описывающая развитие аварийных процессов на ОМН, и являющаяся более подробной, нежели ДС (СФЦ). Создание ДПС обеспечивает более надежный способ корректного моделирования работы и взаимодействия различных систем, и действий персонала.
Непосредственное построение ДС (СФЦ) основано на рассмотрении функций безопасности, выполнение которых необходимо при возникновении ИС. Функции безопасности используются для определения систем, участвующих в ликвидации аварии, и требуемых действий персонала, а также разработки критериев успеха для них.
На рисунке В.1.1 приведен общий вид ДС и показаны основные его элементы.
Рисунок В.1.1 – Общий вид дерева событий
В.1.4 Допущения и ограничения
Моделирование АП практически во всех случаях предполагает использование ряда допущений и упрощений, обусловленных сложностью и неопределенностью физических характеристик протекающих аварийных процессов, а также ограниченностью используемых методов моделирования (логического инструмента).
Предполагается, что обслуживание и функционирование оборудования характеризуется двумя состояниями (полная работоспособность/неработоспособность, полное восстановление/невосстановление). Как правило, в методологии ВАБ для элементов и систем не различаются промежуточные состояния (частичное открытие клапана) и изменение производительности (снижение расхода для насоса).
В случае зависимости функциональных событий от времени, стандартная аналитическая модель ДО не позволяет корректно рассчитывать частоты АП. Однако этого ограничения можно избежать, используя методы аналитико-статистического моделирования.
При построении ДС (СФЦ) необходимо ясно и полно описывать допущения и ограничения принятые при моделировании АП. Необходимо ясное представление о том, какие упрощения и ограничения накладываются физическими свойствами протекающих аварийных процессов, а какие являются следствием ограниченности метода ДС, как инструмента моделирования.
В.1. 5 Определение конечных состояний
Конечное состояние ОМН - устойчивые, управляемые состояния систем и компонентов после аварии. При построении ДС (СФЦ) каждой АП приписывается некоторое конечное состояние.
Конечное состояние АП определяется в терминах, описывающих состояние ОМН, то есть уровня его повреждения. В практике проведения ВАБ сложились следующие обозначения для конечных состояний:
CD - состояние с повреждением ОМН;
OK - безопасное состояние.
Повреждение ОМН (CD) является общим аварийным конечным состоянием, используемым в ВАБ. В зависимости от объема работ по ВАБ могут быть введены несколько возможных степеней “повреждения ОМН ”.
В.1.6 Построение дерева событий
В.1.6.1 Использование диаграммы последовательности событий
ДПС - диаграмма, описывающая развитие аварийных процессов в ОМН при возникновении ИС (группы ИС). В зависимости от различных вариантов срабатывания/отказа систем и успешных/неуспешных действий персонала, ДПС характеризует состояние ОМН с точки зрения степени повреждения ОМН. ДПС строятся и используются для более подробного, чем это возможно в ДС (СФЦ), описания расчетных сценариев развития аварии, для которых выполнен детерминистский анализ физических процессов. ДПС служат в качестве промежуточного инструмента для систематизации и наглядной обработки исходной информации по анализу аварий при моделировании АП.
В ДПС для расчетных сценариев развития аварии отражаются хронология событий, основные этапы выполнения алгоритма защитных действий систем, взаимосвязи событий (взаимодействие систем), меры управления аварией и резервы времени для действий персонала, состояния ОМН. ДПС представляются в виде схем (рисунок В.1.2) или в табличной форме.
При построении ДС (СФЦ) с использованием ДПС, для каждого ИС (группы ИС) на основе проектной и эксплуатационной документации разрабатывается ДПС, отражающая специфику развития аварии для данного ИС. ДПС описывает основные системы и действия персонала, необходимые для предотвращения аварии, и содержит причинно-следственные связи между срабатыванием/отказом систем и состоянием ОМН. Пример ДПС приведен на рисунке В.1.2.