Частотный анализ аварийных событий (ЧА)

Назначение ЧА: оценить возможную интенсивность реализации каждой из прогнозируемых наиболее опасных аварий. В отличие от вероятностей, интенсивности случайных событий измеряются в единицах, обратных времени.

Частотный анализ (ЧА) является одним из основных этапов анализа аварийного риска. ЧА - необходимое условие для прогнозирования аварийного риска. Если исследователь не располагает необходимыми данными, позволяющими определять интенсивности (вероятности) аварий, то рассчитать аварийный риск, порождаемый объектом, невозможно. В лучшем случае можно прогнозировать лишь потери, ущерб от аварий, принимая, что они произойдут с вероятностью, равной единице.

Заметим сразу же, что в нашей стране не принято придавать широкой огласке аварийные ситуации на промышленных объектах. В связи с этим в настоящее время имеются определенные трудности в ретроспективном анализе причин аварий, обработке статистических данных и получении необходимых сведений для определения интенсивностей (вероятностей) различных случайных событий, предшествующих авариям, а также самих аварий.

Частотный анализ включает в себя в следующие этапы:

1) нахождение частоты аварий,

2) выявление событий, наиболее сильно влияющих на частоту аварий,

3) разработка рекомендаций по снижению частоты наиболее опасных событий.

Частотный анализ опирается на использование теоретических положений теории вероятности и математической статистики, теории надежности, алгебры логики.

Ниже на рис. П.7 представлена блок-схема частотного анализа, которая отражает различные процедуры, выполняемые в данном анализе, и используемые при этом методы. Из приведенной блок-схемы, в частности, видно, что интенсивности (вероятности) аварий могут быть определены тремя путями (блоки №№ 2, 8 и 13): непосредственно, с помощью деревьев отказов (ДО) и деревьев событий (ДС) и с помощью моделей Маркова.

Первый путь связан с использованием ретроспективных («исторических») данных, со статистической обработкой эмпирических (экспериментальных) данных и с применением метода экспертных оценок.

Подобные процедуры, во-первых, пригодны для определения интенсивностей (вероятностей) инициирующих, базовых событий (блок № 3). Во-вторых, они могут быть использованы для нахождения интенсивностей (вероятностей) инцидентов (блок №4), которые нередко фигурируют в деревьях отказов в виде верхнего нежелательно­го события (ВНС). И, наконец, их используют при непосредственном определении интенсивностей (вероятностей) самих аварий (блок № 5).

Второй путь состоит в использовании графических представлений совокупности различных случайных событий, приводящих к авариям. Это сочетания событий, предшествующих инциденту (ПРЕСАС), и сочетания событий от инцидента до аварии (ПОСТСАС). Первые графически изображаются с помощью деревьев отказов, вторые с помощью деревьев событий.

Рис. П.7. Блок-схема частотного анализа

Таким образом, второй путь базируется на формировании и качественном и количественном анализе сопряженных (по инцидентам деревьев отказов и деревьев событий (блоки №№ 9-12). При количественном анализе деревьев отказов используют следующие методы: метод характеристик надёжности; т.н. метод логических переключателей, специально приспособленный для анализа ДО; метод минимальных аварийных сочетаний; метод функций алгебры логики (ФАЛ), а также метод статистических испытаний Монте-Карло.

Третий путь связан с использованием моделей состояния исследуемой системы (моделей марковских процессов), выражаемых дифференциальными уравнениями Колмогорова-Чепмена. С помощью моделей Маркова может быть определена вероятность аварийного стояния рассматриваемых объектов.

Надо отметить, что из трех перечисленных подходов к определению интенсивностей (вероятностей) аварий на ХТО наибольшее распространение получил второй подход, опирающийся на анализ совмещенных ДО и ДС.

После того, как определены интенсивности (вероятности) аварий на ХТО, необходимо выполнить их оценку, т.е. сравнить их с допустимыми, приемлемыми значениями. Если результаты сравнения приемлемы, частотный анализ закончен, и следует приступать к определению аварийного риска.

В противном случае необходимо разработать рекомендации по снижению интенсивностей (вероятностей) наиболее опасных событий. Последние могут быть, например, вычленены из сочетаний аварий событий с использованием специальной процедуры анализа значимости аварийных событий, отраженных в дереве отказов.