Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт геологии и нефтегазодобычи

КАФЕДРА ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Производственная безопасность»

на тему «Оценка безопасности эргатической системы (горизонтальный грузовой насос СН-56-30) логико-вероятностным методом»

ВЫПОЛНИЛ

Студент группы БТПб-11-1

Логвинов Е.Ю.

Ассистент кафедры

Омельчук М.В.

Тюмень - 2014

Содержание

Введение

1. Исходные данные

1.1 Описание технической системы

1.2 Выбор основных элементов технической системы

2. Расчет надежности технической системы

2.1 Определение средней наработки на отказ выделенных элементов

2.2 Построение структурных схем

2.3 Моделирование внезапных отказов

2.4 Моделирование постепенных отказов

3. Качественная и количественная оценка безопасности функционирования эргатической системы

3.1 Обстоятельства несчастного случая эргатической системы

3.2 Перечень нормативных правил по технике безопасности при погрузочно-разгрузочных работах

3.3 Построение фрагментов «дерева событий»

3.4 Определение функции алгебры логики (ФАЛ) на основе построенных фрагментов «дерева событий»

3.5 Ранжирование событий на основе ФАЛ

3.6 Построение общего «дерева событий»

3.7 Количественное определение вероятности верхнего нежелательного события

4. Оценка экономической эффективности функционирования эргатической системы

4.1 Распределение серьезности затрат в зависимости от класса последствий

4.2 Расчет ущерба от верхнего нежелательного события эргатической системы

Заключение

Библиографический список

Введение

На современном этапе развития общества промышленное производство стало постоянным источником возникновения несчастных случаев, аварий и катастроф. Во всем мире наблюдается рост их числа.

Решение проблемы обеспечения техносферной безопасности связано, в том числе, и с развитием теории безопасности, которая изучает угрозы жизни и здоровью персонала, чрезвычайные обстоятельства при протекании процессов или явлений, методы анализа, обоснования норм безопасности и методы их количественной оценки, принципы прогнозирования, предотвращения и выявления аварийных ситуаций, их локализации, устранения, а также защиты и спасения персонала в условиях аварии.

Одним из основных критериев безопасности любой технической системы является ее надежность. Поэтому с целью снижения вероятности аварий, несчастных случаев, экономических потерь и неблагоприятных экологических последствий необходимо проводить анализ надежности и безопасности технических систем. Одним из перспективных и наиболее объективных методов анализа является логико-вероятностный метод.

1. Исходные данные

1.1 Описание технической системы

В качестве объекта анализа принят горизонтальный грузовой насос СН-56-30, схема которого представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Горизонтальный грузовой насос СН-56-30:

1- вал; 2 - крышка; 3 - неподвижное кольцо; 4 - подвижное кольцо; 5 - верхняя часть корпуса; 6 - рабочее колесо; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - дистанционная втулка; 9 - защитная гильза; 10 - круглая гайка; 11 - корпус подшипника; 12 - подшипник скольжения; 13 - крышка подшипника скольжения; 14 - маслоподающее кольцо; 15 - нижняя часть корпуса; 16- радиально-упорный роликоподшипник

Корпус насоса состоит из верхней 5 и нижней 15 частей. Последняя соединена с корпусами 11 подшипников. Ротор образован валом 1 и рабочим колесом 6 двухстороннего входа, которое установлено на валу посредством дистанционных втулок 8 (одновременно защищающих вал от контакта с перекачиваемой средой) и круглых гаек 10. Между корпусом и колесом находятся уплотнительные кольца 7. Выход вала из корпуса уплотнен торцовым механическим уплотнением с подвижными 4 и неподвижными 3 кольцами, а также пружиной, создающей контакт на поверхности трения. Графитовое неподвижное кольцо закреплено на крышке 2 и уплотняется резиновым кольцом. Торцовое уплотнение охлаждается и смазывается перекачиваемой жидкостью, которая подается из напорной полости в уплотнение и затем через аксиальный зазор между дистанционной втулкой 8 и защитной гильзой 9 корпуса попадает на всасывание в рабочее колесо. Опорами ротора служат подшипники скольжения 12 с крышками 13. Смазка подшипников обеспечивается маслоподающими кольцами 14. На свободном конце вала установлены два радиально-упорных роликоподшипника 16.

1.2 Выбор основных элементов технической системы

Основными элементами рассматриваемой технической системы являются:

а) ротор (вал с рабочим колесом);

б) двойные торцовые механические уплотнения;

в) опоры ротора (подшипники скольжения);

г) роликовые подшипники.

2. Расчет надежности технической системы

2.1 Определение средней наработки на отказ выделенных элементов

Для определения средней наработки на отказ элементов анализируемой технической системы воспользуемся данными приложения 4 методических указаний [5]. В таблице 1 представлены интенсивности отказов выделенных элементов [6].

Таблица 1 - Статистические данные по интенсивности отказов () элементов насоса СН-56-30

Наименование элемента	Интенсивность отказов,
ротор (вал с рабочим колесом)	0,035 ·
торцовые механические уплотнения	0,08 ·
опоры ротора (подшипники скольжения)	0,2 ·
роликовые подшипники	0,05 ·

Величины средней наработки на отказ для каждого из элементов определяются по следующей формуле:

Тср = 1/л · Кл,

где Кл - поправочный коэффициент, характеризующий условия эксплуатации (для стационарных наземных систем Кл = 10).

Определим среднюю наработку на отказ ротора насоса:

час.

Средняя наработка на отказ торцовых механических уплотнений будет составлять:

час.

Вычислим время наработки на отказ для опор ротора:

час.

Средняя наработка на отказ роликовых подшипников равна:

час.

2.2 Построение структурных схем

С целью построения структурных схем определим, какие элементы системы подвержены внезапному отказу (В), какие - постепенному (П). Для этого обозначим отказы основных элементов насоса через , , ,…, и определим тип отказа (рисунок 4).

, - разрушение роликоподшипников (В);

, - разрушение опор ротора (подшипников скольжения) (В);

, , , - износ торцовых уплотнений (в случае применения двойного уплотнения) (П);

- разрушение вала ротора (В).



Рисунок 2 Механическая система «Горизонтальный грузовой насос СН-56-30»

На рисунке 5 приведена структурная схема надежности рассматриваемой механической системы в виде последовательных и параллельных соединений. Последовательная схема характеризуется тем, что для ее отказа достаточно того, чтобы отказал хотя бы один из элементов, а для отказа параллельной схемы необходим одновременный отказ всех ее элементов.

Рисунок 3 Структурная схема надежности механической системы насоса СН-56-30

На основе полученной структурной схемы было составлено «дерево отказов» с использованием правила Моргана, когда последовательное соединение элементов в логической структуре «дерева» соединяется логическим знаком «ИЛИ», а параллельные соединения - знаком «И».

Рисунок 3 «Дерево отказов»

2.3 Моделирование внезапных отказов

С целью моделирования внезапных отказов построим интегральную функцию экспоненциального распределения:

.

Интенсивность отказов определим по формуле:

Вначале осуществим моделирование внезапного отказа при разрушении роликоподшипников. Средняя наработка на отказ при этом составляет часов.

Тогда, с учетом формул (2) и (3):

F (50000) = 0,22F (500000) = 0,92

F (100000) = 0,39 F (600000) = 0,95

F (300000) = 0,77 F (700000) = 0,97

F (400000) = 0,86 F (800000) = 0,98.

По расчетным данным построим интегральную функцию экспоненциального распределения.



Рисунок 4 Интегральная функция экспоненциального распределения для разрушения роликоподшипников

На основе метода «Монте-Карло» промоделируем вероятность случайных отказов. Выбрасываем с помощью генератора случайных чисел числовую последовательность R в диапазоне значений . Отложим каждое из полученных чисел по оси ординат, проведем прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с графиком функции F(t) (см. рис. 6) и из точки пересечения опустим перпендикуляр на ось времени. Таким образом получаются значения времени, соответствующие каждому числу последовательности, которые называются реализацией времени функционирования устройства. Таких реализаций получим не менее пяти.

В таблице 2 представленавыборка из 6 5 элементов для элемента системы.

Временные значения , приведенные в таблице 2, сравниваем с . Затем, получаем время нерабочего состояния элемента системы , выбирая только те случаи, когда <. Данное время определяется по следующей формуле:

.

Таблица 2 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	425	308	102	180	613	125	0	1753	0
	2	102	53 (47)	114	378	53 (47)	253	94	953	0,098
	3	25 (75)	483	364	402	170	60 (40)	115	1504	0,076
	4	40 (60)	400	96 (4)	542	794	234	64	2106	0,03
	5	52 (48)	163	44 (56)	50 (50)	208	600	154	1117	0,138

Полученные значения заносим в таблицу 2, указав их в скобках, затем суммируем нерабочее время в единичной реализации и берем отношение к сумме общего времени работы элемента в этой реализации.

Вероятность отказа элемента системы для каждой реализации вычисляется по формуле:

Вероятность отказа элемента является средним арифметическим этих значений

,

.

Аналогично была определена вероятность отказа элемента системы (табл. 3):

Таблица 3 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	325	208	104	280	113	625	0	1655	0
	2	101	64 (36)	214	398	47 (53)	353	89	953	0,124
	3	26 (74)	383	564	314	168	50 (50)	124	1505	0,092
	4	50 (50)	500	86 (14)	578	721	244	64	2179	0,032
	5	62 (38)	263	44 (56)	70 (30)	225	605	124	1269	0,147

.

Далее моделируем внезапный отказ при разрушении опор ротора (подшипников скольжения). Средняя наработка на отказ часов.

Тогда:

F (20000) = 0,33F (100000) = 0,86

F (40000) = 0,55F (120000) = 0,90

F (60000) = 0,70F (140000) = 0,94

F (80000) = 0,80F (160000) = 0,96.

Интегральная функция экспоненциального распределения представлена на рисунке 8

.

Рисунок 5 Интегральная функция экспоненциального распределения для разрушения подшипников скольжения

Составляем выборку из пяти реализаций для шести элементов (табл. 4).

Таблица 4 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	75	64	41	20 (5)	110	30	5	340	0,014
	2	28	10 (15)	82	101	5 (20)	143	35	404	0,08
	3	8 (17)	151	22 (3)	84	125	63	20	453	0,044
	4	15 (10)	93	23 (2)	158	133	56	12	478	0,025
	5	4 (21)	37	12 (13)	108	20 (5)	76	39	257	0,152

Используя формулы (5) и (6), определим вероятность отказа элемента :

.

Аналогично определяем вероятность отказа другой опоры- элемента (табл. 5).

Таблица 5 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	55	75	38	15 (10)	108	41	10	332	0,03
	2	68	5 (20)	72	94	7 (23)	85	43	331	0,128
	3	8 (17)	51	21 (4)	75	105	48	21	308	0,044
	4	83	12 (13)	18 (7)	152	109	61	20	435	0,045
	5	14 (11)	29	10 (15)	96	15 (10)	67	36	220	0,163

.

Затем, моделируем внезапный отказ при разрушении вала ротора. Средняя наработка на отказ вала составляет часов.

Используя формулы (2) и (3), получим:

F (50000) = 0,16F (550000) = 0,85

F (150000) = 0,41F (650000) = 0,89

F (350000) = 0,71F (750000) = 0,93

F (450000) = 0,79F (800000) = 0,95.

Рисунок 6 Интегральная функция экспоненциального распределения для разрушения вала ротора

На основании полученных данных строим интегральную функцию экспоненциального распределения (рис. 9), и по аналогии с предыдущими элементами системы составляем выборку из пяти реализаций для шести элементов (табл. 6).

Таблица 6 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	346	283	64 (79)	155	161	470	79	1479	0,053
	2	146	102 (41)	164	367	102 (41)	246	82	1127	0,072
	3	93 (50)	268	182	274	130 (13)	196	63	1206	0,052
	4	85 (58)	412	54 (89)	565	766	61 (82)	229	1943	0,118
	5	78 (65)	171	100 (43)	254	300	281	108	1184	0,091

Вероятность отказа элемента составляет:

.

2.4 Моделирование постепенных отказов

Постепенные отказы подчиняются нормальному закону распределения.

Интегральную функцию нормального распределения можно рассчитать по следующей формуле:

,

Где Ф(х) - половинная функция Лапласа; х=(t - Tср)/б, где

х - аргумент функции Лапласа;

t - время функционирования;

Tср - средняя наработка на отказ;

б - среднеквадратичное отклонение.

График половинной функции Лапласа представлен на рисунке 10.

Рисунок 7 Половинная функция Лапласа

Рассчитаем интегральную функцию нормального распределения для (износ торцового уплотнения). При этом час., .

Определим аргумент функции Лапласа и занесем полученные данные в таблицу 7. технический эргатический концепция отказ

Таблица 7 - Сводная таблица расчета интегральной функции нормального распределения (для )

	123	123,5	124	124,5	125	125,5	126	126,5	127
Х	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4
Ф(х)	-0,5	-0,5	-0,48	-0,34	0	0,34	0,48	0,5	0,5
F(t)	0	0	0,02	0,16	0,5	0,84	0,98	1	1

На основе данных таблицы 7 строим график интегральной функции нормального распределения (рис. 11).



Рисунок 8 Интегральная функция нормального распределения для износа торцовых механических уплотнений

Процедура моделирования аналогична рассмотренной в п. 2.3. Для моделирования постепенного отказа также необходимо получить выборку 65 (табл. 6). Отличие заключается лишь в том, что полученные в таблице 8 значения сравниваются с . В случаях, когда <, нерабочее время элемента находится по формуле:

.

Данное время указано в скобках.

Таблица 8 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	123,8 (1,2)	124,62 (0,38)	124,14 (0,86)	125,24	126,92	123,21 (1,79)	4,23	747,93	0,0056
	2	123,06 (1,94)	126,46 (1,46)	126,22	125,5	125,42	123,75 (1,25)	4,65	750,41	0,0071
	3	123,42 (1,58)	123,08 (1,92)	123,82 (1,82)	125,2	125,30	124,66 (0,34)	5,66	745,48	0,0078
	4	123,75 (1,25)	123,9 (1,1)	124,95 (0,05)	125,07	126,2	123,5 (1,5)	5,4	747,37	0,0072
	5	126,31	123,25 (1,75)	125,2	125,55	123,63 (1,37)	124,4 (0,6)	3,72	748,34	0,0049

Используя формулы (5) и (6), рассчитаем коэффициент отказа рассматриваемого элемента:

.

Осуществим аналогичное моделирование для остальных торцовых уплотнений (для элементов , и ). С этой цельюполучим выборки 65 (табл. 9, 10 и 11).

Таблица 9 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для)

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	123,78 (1,22)	124,45 (0,55)	123,14 (1,86)	125,04	126,87	123,19 (1,81)	5,44	745,86	0,0098
	2	123,12 (1,88)	126,34	126,32	124,54 (0,46)	125,54	123,75 (1,25)	3,59	726,32	0,017
	3	123,39 (1,61)	123,04 (1,96)	123,78 (1,22)	125,21	125,32	124,59 (0,41)	5,2	741,65	0,0179
	4	122,74 (2,26)	123,79 (1,21)	124,94 (0,06)	125,17	126,35	123,7 (1,3)	4,83	735,28	0,0082
	5	126,42	123,22 (1,78)	125,1	125,65	123,54 (1,46)	124,47 (0,53)	3,77	738,43	0,0081

.

Таблица 10 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	123,04 (1,96)	125,04	123,24 (1,76)	124,45 (0,55)	123,19 (1,81)	123,7 (1,3)	7,38	754,76	0,0096
	2	123,79 (1,21)	124,54 (0,46)	126,38	126,34	123,75 (1,25)	124,47 (0,53)	3,45	742,79	0,0072
	3	123,22 (1,78)	123,78 (1,22)	123,78 (1,22)	123,04 (1,96)	125,32	124,5 (0,5)	6,68	750,47	0,0088
	4	122,74 (2,26)	123,12 (1,88)	124,94 (0,06)	123,79 (1,21)	126,35	125,21	5,41	745,34	0,0072
	5	126,34	123,39 (1,61)	125,1	123,22 (1,78)	123,54 (1,46)	125,17	4,85	748,57	0,0069

.

Таблица 11 - Временная выборка из пяти реализаций для шести элементов (для )

m n	Количество элементов
	1	2	3	4	5	6
Количеств реализаций	1	124,21 (0,79)	124,62 (0,38)	124,14 (0,86)	126,31	125,25	125,2	2,03	737,82	0,004
	2	124,75 (0,25)	125,24	126,22	125,06	125,42	123,5 (1,5)	1,75	748,45	0,0029
	3	125,30	123,42 (1,58)	126,82	124,04 (0,96)	125,04	124,4 (0,6)	3,14	737,25	0,0059
	4	126,2	123,75 (1,25)	124,95 (0,05)	123,79 (1,21)	124,54 (0,46)	125,2	2,97	767,27	0,0042
	5	125,6	125,54	124,47 (0,53)	125,55	123,63 (1,37)	125,07	1,9	739,38	0,0035

.

Таким образом, в результате процедуры моделирования были определены коэффициенты каждого из выделенных элементов системы.

Для расчета коэффициента отказа всей рассматриваемой технической системы необходимо использовать формулы для последовательного и параллельного соединения.

Определим коэффициент отказа системы по формуле:

,

;

.

3. Качественная и количественная оценка безопасности функционирования эргатической системы

3.1 Обстоятельства несчастного случая эргатической системы

За период с 01 часа 00 мин. 17 октября по 04 часа 00 мин. мос1ковского времени 18 октября в речной порт баржами из районов Севера поступали и складировались в штабеля на открытой земляной площадке трубы большего диаметра, которые были в употреблении, различной длины, разного диаметра, изогнутые, при этом складирование труб в штабеля производилось с нарушениями технологических карт №1-И и №1-И(а), выразившимися в том, что в нижних слоях штабеля находились трубы меньшего диаметра, что запрещено п.2 «Особых требований» технологических карт.

Ответственность за надлежащее складирование труб в штабеля была возложена, согласно должностной инструкции, на сменных помощников начальника Осетина, Бараева и Дюкина, в чьи смены поступали и складировались трубы.

19 октября в 3-ем часу ночи звено в составе крановщика Желякина и стропальщиков Рыбалко и Ловко по указанию сменного помощника Бараева начали отгрузку труб из штабеля на автомашины. Перед началом работы штабель труб с одной стороны был огражден двумя стационарными упорами из труб, а с другой - двумя переносными упорами из ЖБИ. Со стороны упоров из ЖБИ штабель состоял из 4-х ярусов труб, а дальше к стационарным упорам из 2-х и 3-х ярусов.

При производстве работ по погрузке труб из-за отсутствия автоматического грузозахватного устройства, звено Желякина работало с помощью ручной трубной подвески. За период с 2-х часов до 7 час. 00 мин. (время окончания работ) звеном Желякина было отгружено 68 труб, при этом разборка штабеля производилась со стороны стационарных упоров с верхнего слоя до земли.

По окончании работ одна третья часть штабеля со стороны переносных упоров из ЖБИ осталась нетронутой, при этом в нарушение п.1 «Особых требований» технологической карты № 1-И, обязывающего ограничивать штабель с двух сторон двумя парами упоров, звено Желякина, уходя в 7 часов утра с места работы, не ограничило оставшийся 4-х слойный штабель труб упорами со стороны разборки. Сменный помощник Бараев не проконтролировал состояние штабеля после окончания работ.

В 7 час. 40 мин. 19 октября сменный помощник Османов, следуя на работу, проходил мимо штабеля труб и видел, что погрузка труб в ночную смену была проведена с нарушениями технологии, штабель со стороны разборки не имеет упоров, однако никаких мер к устранению обнаруженных нарушений технологии Османов не принял. Принимая в 8 час. утра смену от Бараева, Османов в общих чертах проинструктировал рабочих о правилах техники безопасности и сказал, что возможно придется грузить трубы если придут машины, при этом с технологической картой № 1-И рабочих не знакомил.

В 9 час. 00 мин., увидев подошедшую к штабелю автомашину, Османов отправил крановщика Сидорова и стропальщика Иванова и Ракова, на погрузку труб, сам же к штабелю не подходил.

Прибыв на место, звено Сидорова увидело, что трубы со стороны разборки не имеют упоров, сам штабель, в особенности трубы верхнего - 4 яруса, лежат неплотно и могут раскатиться, поэтому рабочие начали грузить на автомашины трубы, лежащие на земле отдельно от штабеля.

В 9 час. 30 мин. к штабелю для осмотра маркировки труб подошла приемосдатчик Катаева. В момент работы крана по укладке трубы на прицеп автомобиля произошел раскат труб из штабеля, и Катаева была летально травмирована.



Рисунок 9 Положение труб до раскатки

1 - короткая труба; 2 - труба ударившая учетчицу; 3 - труба, приведшая к летальному исходу

3.2 Перечень нормативных правил по технике безопасности при погрузочно-разгрузочных работах

1) погрузочно-разгрузочные работы (ГОСТ 12.3.009-76);

2) начальник участка должен ознакомить и проинструктировать рабочих при погрузке опасных грузов;

3) провести инструктаж и сделать отметку в нарядах-допусках;

4) расставить механизмы, оборудование и бригады, звенья в соответствии с технологическими картами;

5) обеспечить подготовку рабочего места (установка ограждений, знаков);

6) установить с учетом технологической карты высоту укладки грузов, порядок укладки и разборки штабелей, а так же ширину проездов и проходов;

7) назначить сигнальщика и стропальщика с отметкой в наряд-задании;

8) начальник участка обязан контролировать выполнение рабочими правил и инструкций по безопасному выполнению работ;

9) начальник участка и рабочие обязаны контролировать, чтобы на месте проведения работ не находились посторонние лица;

10) проследить, чтобы после окончания работ бригада (звено) убрала рабочее место;

11) запрещается нахождение рабочих между перегородкой (стеной, штабелем и т.д.) и грузом при его подъеме и наводке на место укладки;

12) сигнальщик дает команду крановщику на подъем, убедившись в правильности строповки и отсутствии людей;

13) способ формирования штабелей должен быть отражен в технологической карте, а также применяемые машины и вспомогательные средства;

14) формировать штабель при нахождении рабочих на штабеле следует послойно по всей его площади;

15) высота слоя штабеля при ручной укладке груза не должна превышать 1,5 м;

16) запрещается разбирать штабель путем выборки грузовых мест нижнего яруса;

17) при нахождении рабочих на штабеле, трубы необходимо укладывать следующим образом: трубы диаметром от 200 до 1000 мм - в штабель высотой до 4 м, а трубы диаметром более 1000 мм до 6 м;

18) трубы укладывают в седло, при этом в нижнем ярусе штабеля крайние трубы необходимо укладывать плотно к надежным упорам и по три трубы с обеих сторон (концов) штабеля скреплять между собой (струбцинами или канатом), способ скрепления труб должен исключать возможность их перекатывания;

19) при формировании штабеля, когда на нем нет рабочих, высота штабеля ограничивается техническими возможностями механизмов. В этом случае ограждающие устройства и упоры, а также число скрепляемых труб в нижнем ряду должны быть рассчитаны;

20) трубы разного диаметра разрешается складировать в один штабель только при укладке штабеля между ограждающими устройствами и не выше их габаритной высоты;

21) выше ограждающих устройств могут укладываться трубы одного диаметра;

22) запрещается находиться в местах погрузочно-разгрузочных работ лицам, не имеющим прямого отношения к этим работам;

23) не допускается нахождение людей и передвижение транспортных средств в зоне возможного падения грузов при погрузке и разгрузке с подвижного состава, а также при перемещении грузов подъемно-транспортным оборудованием;

24) образование штабеля из труб без опорных стоек производят на подкладках, к концам которых крепят упорные клинья сечением 200Ч300 мм;

25) трубы нижнего ряда в количестве 5-6 с каждой стороны штабеля увязывают проволокой диаметром 6 мм в две нити, на укрепленный нижний ряд укладывают последующие. Трубы второго и последующих рядов укладываются в «седло» образуемое двумя трубами нижнего ряда;

26) допускается укладка в штабель труб различных диаметров. Трубы меньшей длины размещают в верхних рядах. Смещение верхнего ряда по отношению к нижнему не должно превышать 0,3 м;

27) территория предприятия должна быть благоустроена, ограждена, постоянно содержаться в частоте и порядке, оборудована знаками безопасности в соответствии с ГОСТ 12.4026-76;

28) территория предприятия должна быть ровной, ямы и другие углубления, устраиваемые для технических целей следует плотно закрывать или надежно защищать;

29) погрузочно-разгрузочные работы следует выполнять в соответствии с разработанными на предприятии технологическими картами производства работ и они должны содержать требования безопасности при работе данного вида;

30) площадка для складирования труб должна быть очищена от мусора и снивелирована;

31) запрещается разборка штабеля, имеющего несколько ярусов складирования труб разного диаметра и длины, ручным способом, а только производится автоматически грузозахватным устройством;

32) при разборке штабеля запрещается брать зажатый груз из нижних рядов штабеля, пока не разобран верхний ряд.

3.3 Построение фрагментов «дерева событий»

Согласно обстоятельствам несчастного случая (см. п. 3.1) травмированию трубой с летальным исходом предшествовали два основных события, связанные с нарушением нормативных правил: нахождение постороннего в зоне погрузочно-разгрузочных работ и раскатка труб.

Фрагмент «дерева событий» для нахождения постороннего в опасной зоне представлен.

Рисунок 13. «Дерево событий» для нахождения постороннего в зоне погрузочно-разгрузочных работ

Данный фрагмент «дерева событий» построен на основании того, что у погибшей учетчицы Катаевой (см. п. 3.1) был мотив войти в опасную зону для исполнения служебных обязанностей (проверки маркировки труб) в нарушение п. 22 Перечня нормативных правил по технике безопасности при погрузочно-разгрузочных работах (см. п. 3.2). К тому же произошло нарушение п. 9, говорящего о том, что начальник участка и рабочие обязаны контролировать, чтобы на месте проведения работ не находились посторонние лица.



Рисунок 10 «Дерево событий» для раскатки труб

Основаниями для построения этого фрагмента послужили нарушения рабочими технологического процесса при складировании труб и халатное отношение к данным нарушениями со стороны ответственных лиц. Согласно описанию несчастного случая (см. 3.1) рабочие не были ознакомлены с технологической картой № 1-И, а инструктаж по технике безопасности был проведен некачественно (в общих чертах), т.е. произошло нарушение п. 2 Перечня нормативных правил по технике безопасности при погрузочно-разгрузочных работах (см. п. 3.2), что, в свою очередь, привело к несоблюдению п. 29 указанного перечня. Кроме того, в нарушение п. 8 нормативных правил сменный помощник Бараев не проконтролировал состояние штабеля после окончания работ, а сменный помощник Османов, принявший смену и видевший, что погрузка труб в ночную смену была проведена с нарушениями технологии, никаких мер к устранению обнаруженных нарушений не принял. Эти обстоятельства квалифицируются как халатное отношение ответственных лиц к своим обязанностям.

3.4 Определение функции алгебры логики (ФАЛ) на основе построенных фрагментов «дерева событий»

С целью определения ФАЛ для каждого фрагмента «дерева событий» воспользуемся законами Булевой алгебры, согласно которым схема «ИЛИ» обозначается символом «+», а схема «И» символом «•».

Запишем ФАЛ для «дерева событий», представленного на рисунке 13:

.

Аналогично определим ФАЛ «дерева событий» для раскатки труб (рис. 14):

.

3.5 Ранжирование событий на основе ФАЛ

Проранжируем исходные события фрагментов «деревьев» по числу минимальных критических комбинаций (МКК), в которые входят данные события. В таблицах 7 и 8 соответственно представлены результаты ранжирования исходных событий для нахождения постороннего в зоне погрузочно-разгрузочных работ и для раскатки труб.

Таблица 12 - Ранжирование исходных событий «дерева» для нахождения постороннего в зоне погрузочно-разгрузочных работ

Ранг события	Число МКК, в которое входит событие	№ события	Описание события
1	2	3	Ответственное лицо и рабочие допустили постороннего в опасную зону
2	1	1	Вход в зону по служебной необходимости
3	1	2	Вход в зону по другой причине

Таблица 13 - Ранжирование исходных событий «дерева» для раскатки труб

Ранг события	Число МКК, в которое входит событие	№ события	Описание события
1	2	6	Халатность ответственных лиц
2	1	4	Рабочие не ознакомлены с технологическими картами
3	1	5	Некачественный инструктаж по технике безопасности

На основе проведенного ранжирования можно сделать вывод, что основополагающими событиями, приведшими к несчастному случаю, являются события, связанные с невыполнением ответственными лицами своих должностных обязанностей (халатностью).

3.6 Построение общего «дерева событий»

На основе полученных фрагментов построим общее «дерево событий», конечным событием для которого является травмирование трубой.

Рисунок 14 «Дерево» событий для травмирования трубой

3.7 Количественное определение вероятности верхнего нежелательного события

Для определения вероятности верхнего нежелательного события обозначим следующие события (см. рис. 15):

- травмирование трубой (верхнее нежелательное событие);

- нахождение постороннего в зоне погрузочно-разгрузочных работ;

- раскатка труб.

Вероятность при независимых исходных событиях рассчитывается по следующим формулам:

для логической связи «И»

,

для логической связи «ИЛИ»

,

где n - число событий;

- вероятность i-го первичного события.

Предыдущими исследованиями было определено, что вероятность события составляет на млн. чел. ч., вероятность на млн. чел. ч., на млн. чел. ч., на млн. чел. ч., на млн. чел. ч., на млн. чел. ч. Тогда, используя рис. 15 и формулы (12) и (13), получим:

,

.

Наконец, с помощью уравнения (12) получим вероятность верхнего нежелательного события (травмирования трубой):

.

Таким образом, вероятность появления этого верхнего нежелательного события за интервал в 1 млн. чел. ч. составляет 0,0042.

4. Оценка экономической эффективности функционирования эргатической системы

4.1 Распределение серьезности затрат в зависимости от класса последствий

Уровень затрат в результате наступления верхнего нежелательного (головного) события напрямую зависит от серьезности его последствий. Последствиями травмирования трубой могут быть: необходимость оказания первой помощи, временная нетрудоспособность пострадавшего, частичная инвалидность, полная инвалидность или смертельный исход. Распределение убытков для каждого из этих исходов представлено в таблице 9.

Таблица 14 - Распределение убытков в зависимости от класса последствий

Номер класса серьезности последствий	Серьезность несчастного случая	Убыток , руб
1	Первая помощь	20
2	Временная нетрудоспособность	345
3	Частичная инвалидность	2500
4	Полная инвалидность (смертельный исход)	21000

4.2 Расчет ущерба от верхнего нежелательного события эргатической системы

Ожидаемые потери при появлении головного события определяются по формуле:

,

Согласно регистрационным записям в прошлом произошло 8 подобных несчастных случаев. При этом:

- в одном случае оказывалась только первая помощь (ушиб конечности) ();

- в одном случае имела место временная нетрудоспособность ();

- в четырех случаях наступила частичная инвалидность ();

- в одном случае наступила полная инвалидность и в одном -произошел летальный исход ().

Используя данные таблицы 9 и уравнение (14), рассчитаем ожидаемые потери от травмирования трубой:

руб.

«Критичность» головного события рассчитывается с помощью выражения:

,

где С - ожидаемые потери, связанные с появлением головного события в течение данного интервала времени;

- вероятность возникновения головного события на данном интервале времени.

Зная вероятность возникновения головного события (см. п. 3.7), определим его меру критичности:

руб.

Заключение

В результате проведенной работы была рассчитана надежность технической системы горизонтального грузового насоса СН-56-30. Исследования показали, что вероятность отказа данной системы составляет

На основе логико-вероятностного метода был произведен углубленный анализ несчастного случая эргатической системы, произошедший при погрузке труб. Построено «дерево событий», определены функции алгебры логики и рассчитана вероятность возникновения данного несчастного случая за интервал в 1 млн. чел. ч ().

Расчет экономической эффективности функционирования эргатической системы показал, что ожидаемые потери от рассматриваемого несчастного случая составят руб.

Библиографический список

1. Ветошкин А.Г. Надежность технических систем и техногенный риск. - Пенза: Изд-во ПГУАиС, 2003. - 155 с.

2. Кравец В.А. Системный анализ безопасности в нефтяной и газовой промышленности. - М.: Недра, 1984 - 117 с.

3. Махутов Н. А., Пермяков В. Н. и др. Анализ рисков и обеспечение защищенности критически важных объектов нефтегазохимического комплекса: учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2013. - 560 с.

4. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. - М.: Высш. шк., 1988. - 234 с.

5. Стариков В.А., Александров С.В., Омельчук М.В. Методические указания к курсовой работе «Оценка безопасности систем «человек-машина-среда» логико-вероятностным методом». - Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. - 89 с.

Размещено на Allbest.ru