Курсовая работа. по дисциплине «Надёжность технических систем и техногенный риск»

по дисциплине «Надёжность технических систем и техногенный риск»

Вариант 3

 

 

Выполнила:

ст. гр. БТП-08-1д

Чалова Е. И.

Проверила:

доцент

Спаринская И. П.

 

Старый Оскол

1. Теория нулевого и приемлемого риска

Традиционный подход к обеспечению безопасности при эксплуатации технических систем и технологий базируется на концепции "абсолютной безопасности" – ALAPA (аббревиатура от "As Low As PracticabLe AchievabLe": "настолько низко, насколько это достижимо практически"). То есть внедрение всех мер защиты, которые практически осуществимы. Как показывает практика, такая концепция неадекватна законам техносферы. Эти законы имеют вероятностный характер, и абсолютная безопасность достигается лишь в системах, лишенных запасенной энергии. Требование абсолютной безопасности, подкупающее своей гуманностью, оборачивается трагедией для людей, потому что обеспечить нулевой риск в действующих системах невозможно, и человек должен быть ориентирован на возможность возникновения опасной ситуации, т.е. ориентирован на соответствующий риск.

Современный мир отверг концепцию абсолютной безопасности и пришел к концепции "приемлемого" (допустимого) риска. Это понятие произошло от принятого в современной научной литературе термина – "принцип приемлемого риска", известного как принцип ALARA (аббревиатура от "As Low As ReasonabLe AchievabLe": "настолько низко, насколько это достижимо в пределах разумного", учитывая социальные и экономические факторы). То есть если нельзя создать абсолютно безопасные технологии, обеспечить абсолютную безопасность, то, очевидно, следует стремиться к достижению хотя бы такого уровня риска, с которым общество в данный период времени сможет смириться.

В силу этих обстоятельств в промышленно развитых странах, начиная с конца 70-х – начала 80-х гг., в исследованиях, связанных с обеспечением безопасности, начался переход от концепции "абсолютной" безопасности к концепции "приемлемого" риска. В Нидерландах при планировании промышленной деятельности, наряду с географическими, экономическими и политическими картами, используются и карты риска для территории страны. В этих условиях, чтобы построить промышленное предприятие и ввести его в эксплуатацию, проектировщикам требуется количественно определить уровень риска его эксплуатации и доказать правительственным органам приемлемость этого риска. При лицензировании нового крупного промышленного предприятия также требуется предоставить топографическую карту риска, которому будет подвергаться человек, оказавшийся в зоне расположения этого предприятия. На этой карте должны быть указаны замкнутые кривые равного риска. Требования такого же рода предъявлены и к уже действующим предприятиям.

Проблема уменьшения риска решается в Нидерландах настолько активно и последовательно, насколько это возможно при нынешнем уровне знаний. Основные принципы такой деятельности закреплены в правительственной программе управления риском, которая является составной частью общей программы по защите окружающей среды.

Существует уровень риска, который можно считать пренебрежимо малым. Если риск от какого-то объекта не превышает такого уровня, нет смысла принимать дальнейшие меры по повышению безопасности, поскольку это потребует значительных затрат, а люди и окружающая среда из-за действия иных факторов все равно будут подвергаться почти прежнему риску. С другой стороны, есть уровень максимального приемлемого риска, который нельзя превосходить, каковы бы ни были расходы. Между двумя этими уровнями лежит область, в которой и нужно уменьшать риск, отыскивая компромисс между социальной выгодой и финансовыми убытками, связанными с повышением безопасности.

Решение о том, какой уровень риска считать приемлемым, а какой нет, носит не технический, а политический характер и во многом определяется экономическими возможностями страны. Правительство и парламент Нидерландов законодательно установили такие уровни. Максимальным приемлемым уровнем индивидуального риска (уже об этом мы говорили) считается величина 10^- в год. Иными словами, вероятность гибели человека в течение года не должна превышать одного шанса из миллиона. Пренебрежимо малым считается индивидуальный риск 10^- в год. Для факторов, которые приводят к отдаленным опасным последствиям и не имеют порога действия, приняты эти же нормы. Если такие факторы сказываются лишь на превышения порога (например, предельно допустимой концентрации вредного вещества), то максимальный приемлемый уровень риска соответствует порогу.

 

Рис. 2.4. Построение зон индивидуального риска для опасного предприятия (а) и транспортной магистрали (б), по которой осуществляется перевозка опасных грузов: 1 – изолинии равного риска; 2, 3, 4, 5 – зона соответственно чрезвычайно высокого, высокого, приемлемого и низкого риска

Максимальным приемлемым уровнем риска для экосистем считается тот, при котором может пострадать 5% видов биогеоценоза.

 

 

2. Расчётная часть

 

2.1 Задача 1.

На испытание поставлено 1000 изделий. За время 1000 часов вышло из строя 20 изделий. За последующие 1000 часов отказало 25 изделий. Вычислить вероятность безотказной работы первые 1000 часов и за всё время испытания, частоту и отказов в интервале времени 1000-2000 часов.

Дано:

N0= 1000

t1=1000

n(1000)=20

t2=1000

n(1000-2000)=25

Найти: P(1000), P(2000), а(1500), λ(1500)

 

Решение:

Вероятность безотказной работы P(t):

,

где N₀ - число изделий в начале испытания, n(t) – число отказавших изделий за время t.

 

 

Частота отказов a(t):

,

где N₀ - число изделий в начале испытания, n(∆t) – число отказавших образцов в интервале времени от t-∆t/2 до t+∆t/2

 

 

Интенсивность отказа λ(t):

, ,

где N_ср– среднее число исправно работающих изделий в интервале ∆t,

- число изделий, исправно работающих в начале интервала ∆t,

- число изделий, исправно работающих в конце интервала ∆t.

 

 

 

2.2 Задача 2

Вероятность безотказной работы изделия в течении 1000 часов составила 0,95. Время безотказной работы подчинено закону Релея. Определить характеристики надёжности.

Параметр распределения равен 2000.

Решение:

Частота отказов:

1/час

Интенсивность отказов:

1/час

Средняя наработка до первого отказа:

 

2.3 Задача 3

В процессе эксплуатации 100 восстанавливаемых изделий возникали отказы, которые фиксировались в интервалах времени 100 часов. Число отказов за время эксплуатации в течение 1000 часов приведены в таблице. Определить вероятность безотказной работы, частоту и интенсивность отказов, показать на графике зависимость этих параметров от времени.

 

Таблица

∆t, час	0-100	100-200	200-300	300-400	400-500
n
∆t, час	500-600	600-700	700-800	800-900	900-1000
n

 

Решение:

Вероятность безотказной работы P(t):

,

где N₀ - число изделий в начале испытания, n(t) – число отказавших изделий за время t.

 

 

Частота отказов a(t):

,

где N₀ - число изделий в начале испытания, n(∆t) – число отказавших образцов в интервале времени от t-∆t/2 до t+∆t/2

 

Интенсивность отказа λ(t):

, ,

где N_ср– среднее число исправно работающих изделий в интервале ∆t,

- число изделий, исправно работающих в начале интервала ∆t,

- число изделий, исправно работающих в конце интервала ∆t.

 

2.4 Задача 4

Коэффициент готовности сложного восстанавливаемого изделия К_г=0,9. Среднее время восстановления t_в=100 часов. Определить среднюю наработку на отказ t_ср.

Решение:

0,9t+90=t

0.1t_ср=90

t_ср=900

2.5 Задача 5

В организации с коллективом 1800 человек провели анализ состояния травматизма по кварталам года. Оказалось, что:

• В Iквартале (62 рабочих дня) произошло 40 н.с. средней тяжести с 1200 днями нетрудоспособности. Общие потери рабочего времени – 9000 ч.д.
• В IIквартале (66 рабочих дня) произошло 52 н.с. средней тяжести с 1600 днями нетрудоспособности при общих потерях рабочего времени – 8000 ч.д.
• В IIIквартале (64 рабочих дня) произошло 48 н.с., из них 1 с летальным исходом. Невыходы не работу по больничному листу составили 1000. Общие потери рабочего времени – 12000 ч.д.
• В IIIIквартале (68 рабочих дня) произошло 60 н.с. без летальных исходов с 1008 днями нетрудоспособности. Общие потери рабочего времени составили – 13000 ч.д.

Определить показатели травматизма по кварталам, учитывая, что реперное число N*=α*T. Описать динамику (изменения).

Результаты представить в виде графика (по оси абцисс кварталы, по оси ординат – показатели травматизма).

 

Решение:

Iквартал:

Коэффициент частоты несчастных случаев

,

Реперное число

,

Где α_T– 10^-6, Т – число часов, отработанных за рассматриваемый период времени всеми рабочими, которые подвергались воздействию опасности

Т=MXY-ZX

Где М – численность работающих; X, Y и Z – соответственно длительность рабочего дня, число отработанных в году дней и потери рабочего времени вследствие отпусков, прогулов, болезни, несчастных случаев и т.д.

 

Показатель тяжести несчастных случаев (коэффициент нетрудоспособности)

К_н=Д/Д₀

где Д₀ – число всех дней нетрудоспособности;

Д₀=βт*Т – реперное число нетрудоспособных дней, βт=10^-3 дн/ч

Коэффициент тяжести несчастных случаев

 

IIквартал:

Реперное число

Коэффициент частоты несчастных случаев

Показатель тяжести несчастных случаев (коэффициент нетрудоспособности)

Коэффициент тяжести несчастных случаев

 

 

IIIквартал:

Реперное число

Коэффициент частоты несчастных случаев

D=6000+1000=7000

Показатель тяжести несчастных случаев (коэффициент нетрудоспособности)

Коэффициент тяжести несчастных случаев

Коэффициент частоты несчастных случаев с летальным исходом [ли/(чел*ч)]

Где N_л– число летальных исходов; обычно полагают МТ=10⁸ чел*ч, что соответствует расчётному времени, когда 1000 человек работают по 40 ч в неделю в течение 50 лет.

 

IIIIквартал:

Реперное число

Коэффициент частоты несчастных случаев

Показатель тяжести несчастных случаев (коэффициент нетрудоспособности)

Коэффициент тяжести несчастных случаев

 

На этом графике видно, что с I по II кварталы коэффициент частоты н.с увеличился, а затем со II по III немного уменьшился, и с III по IIII опять увеличился.

На графике видно, что с I по II кварталы тяжесть н.с. увеличиваетс, а затем со II по IIII кварталы уменьшается.

На этом графике видно, что с I по II кварталы коэффициент частоты н.с увеличился, а затем со II по IIII уменьшался.