Синтез результатов исследования
Материалы вебинара 28.05.2024
В предшествующей, третьей части кратко изложен метод исследования системы и показаны формы представления результатов исследования.
Функциональный HAZOP. Часть 1.
Функциональный HAZOP. Часть 2.
Функциональный HAZOP. Часть 3.
Для синтеза результатов исследования воспользуемся таким инструментом, как дерево отказов (Fault Tree Analysis, FTA). Мы применим этот метод для получения дополнительной информации об исследуемой системе ВРУ-20 на основе результатов HAZOP-исследования.
Первый этап: извлечение конечных состояний
На первом этапе работы из HAZOP ведомости извлекаются все конечные состояния, представляющие интерес (колонка "Последствия"). В нашем случае внимание сосредотачивается на тех состояниях, при которых не достигается цель безопасности. Данный шаг важен для формулировки проблемных зон и соответствует ключевой задаче анализа рисков — идентификации возможных опасных ситуаций.
Второй этап: классификация условий и узлов
На втором этапе из выделенных записей проводится классификация условий и узлов, при которых реализуются последствия, отобранные на первом этапе. Это позволяет структурировать данные и определить, в каких именно сегментах системы возникают проблемы, что способствует более глубокому пониманию причинно-следственных связей. В результате создаются трансферные события, которые представляют собой специфические условия, ведущие к возникновению нежелательных последствий.
Третий этап: идентификация событий, создающих условия
На третьем этапе производится идентификация событий, которые создают эти условия и соответствуют нашей классификации. Это достигается путем анализа колонки «Причина» в HAZOP ведомости. Здесь важно отметить, что события могут быть как инициирующими (базовыми), так и трансферными — девиациями, передаваемыми из узлов, расположенных ранее по технологической цепочке. Этот шаг помогает выстроить более точную иерархию событий и понять, какие из них следует считать первопричинами, а какие — следствиями начальных отклонений.
Итеративный подход
Процедура повторяется итеративно до тех пор, пока в самом низу не останутся только инициирующие события. Такой подход обеспечивает детальную проработку всех возможных сценариев отказа и помогает создать четкую картину факторов, влияющих на безопасность системы.
Шаги построения дерева отказов представлены в таблице 1.
Таблица 1 – шаги построения дерева отказов.
| Шаг | Содержание шага | Используемые значки |
| 1 | На первом этапе из HAZOP ведомости извлекаются все, интересующие нас, конечные состояния (колонка последствия). В нашем случае состояния в которых цель безопасность не достигается. |
 |
| 2 |
На втором этапе из выделенных записей проводится классификация условий, узлов при которых реализуются последствия, отобранные на первом этапе. Далее создаются трансферные события (т. е. наши условия). |
 |
| 3 |
На третьем этапе отбираем события, которые создают эти условия (отвечают нашему классификатору) из колонки «причина». Отметим, что события могут быть инициирующими (базовыми), так и трансферными – девиациями передаваемым из узлов раньше по технологической цепочке. |
 |
| 4 |
Процедура повторяется до тех пор, пока в самом низу не останутся только инициирующие события. |
|
На этом построение дерева отказов можно считать законченным.
Анализ дерева отказов
Теперь давайте разберем, как проанализировать дерево отказов. Это дерево показывает, какие события могут вызвать сбой в системе. У него есть множество начальных событий. Нам нужно выяснить, какие ветки дерева отказов являются самыми вероятными. Какие события приводят к наибольшему количеству условий и состояний, из-за которых может произойти отказ системы?
Мы можем подойти к этому вопросу двумя способами. Во-первых, если у нас есть данные о вероятности или частоте начальных событий, мы можем рассчитать вероятность отказа всей нашей химико-технологической системы. Во-вторых, нужно найти наиболее вероятные пути перехода от начального состояния к конечному (отказу). Это позволит определить цепочки событий и состояний с наибольшей вероятностью.
После этого, нам нужно проанализировать, есть ли наиболее уязвимые функции, требующие изменений. Это можно сделать в структуре или работе системы, чтобы уменьшить вероятность отказов. Таким образом, мы можем найти технические решения для уменьшения последствий отказов и повысить надёжность системы.
Итак, после того как мы выделили функции и создали модель нашей системы, а также проанализировали, как они взаимодействуют, у нас есть результаты. Их важно собрать в целостную картину.
Процесс анализа носит итеративный характер, то есть он повторяется. Сначала мы выделяем наиболее значимую цепочку событий. После того как мы её улучшим и проведём повторный анализ, у нас может появиться другая ветка, которая будет вносить наибольший вклад в потерю устойчивости системы. И так продолжается, пока мы уменьшаем вероятность отказов.
Рассмотрим еще один, более простой (почти тривиальный) пример
Рассмотрим фрагмент технологической схемы очистки сточных вод.
Рассмотрим часть схемы очистки сточных вод. Сначала стоки попадают в усреднитель. Под действием силы тяжести крупные частицы опускаются на дно, для предотвращения этого процесса они перемешиваются, чтобы твёрдые частицы не оседали – устройство MX1301. Затем смесь попадает в механический разделитель, который отделяет воду от песка.
Если обозначить эти процессы символами, то получится следующая схема.
"А" – это символ функции смешивания сточных вод. "В" – это процесс оседания частиц под действием силы тяжести. Далее, для разделения смеси используется устройство МХ-1301, которое мы обозначим "обратная функция". Если воспользуемся нашими значками, то у нас получится схема. А – это функция смешения сточных вод. В – это процесс разделения, который происходит за счёт гравитации. т. Значит, следующая операция – это обратное разделение смешения за счёт МХ-1301 - В. Поэтому мы назвали обратной функцией. Она предназначена для того, чтобы компенсировать дальше мы снова ставим функцию B, который осуществляется механическим ситом.
В этой части схемы имеется избыточность – одинаковые функции повторяются, есть ненужные обратные процессы. В таких случаях полезно применить метод "критического анализа" (critical examination).
Мы можем задать себе следующие вопросы:
- Можно ли объединить функции?
- Можно ли разместить их в одном месте?
- Можно ли отказаться от каких-либо функций?
Эти участки схемы требуют нашего внимания. Часто даже не нужен дополнительный анализ HAZOP-F, чтобы понять, что тут можно что-то улучшить, снизить затраты и энергопотребление. Более детальный анализ даст больше информации, но на стадии создания схемы можно выявить возможности для улучшения.
Таким образом, функциональный анализ совместно с HAZOP-F на ранних этапах проектирования помогает усовершенствовать систему. Поэтому мы рекомендуем применять HAZOP-F на самых ранних стадиях создания химико-технологической системы.