Много загрязняющих веществ поступает в атмосферный воздух от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензине, керосине, мазуте, угле, дизельном топливе и т.п.). Количество этих веществ определяется составом массой сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электростанции (ТЭС). Доля загрязнений, приходится и на газотурбинные двигательные установки (ГТДУ) и ракетные двигатели (РД) (аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки).
Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергетических установках – нетоксичные диоксид углерода и водяной пар, кроме того оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды (канцерогенный бензапирен), несгоревшие частицы твердого топлива и т.д.
Перевод котлов на жидкое топливо (мазут) существенно снижает образование золы, но практически не снижает выбросы диоксида серы, т.к. мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат 2 % и более серы и, кроме того, оксиды азота, газообразные и твердые продукты неполного сгорания, соединения тяжелых металлов.
Автомобильный транспорт относится к движущимся источникам загрязнения, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха.
В состав отработавших газов ДВС входят несколько десятков компонентов: токсичные – оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бензапирен; нетоксичные – азот, кислород, пары воды, диоксид углерода, водород.
Дизельные ДВС выбрасывают в большом количестве сажу, которая в чистом виде нетоксична, но ее частицы обладают высокой адсорбционной способностью, несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе канцерогенных, также сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая воздействие токсичных веществ на человека.
Количество выбросов вредных веществ зависит от технического состояния автомобиля. Этилированый бензин, вызывает загрязнение атмосферного воздуха токсичными соединениями свинца.
Выхлопные газы ГТДУ содержат токсичные компоненты: оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды и другие.
Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя: - большая концентрации оксида углерода и углеводородов характерны для пониженных режимов (холостого хода, руления, приближения к аэропорту, при заходе на посадку), повышенное содержание оксидов азота - при работе на режимах близких к номинальному (взлет, набор высоты, полетный режим).
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете, при наземных испытаниях, в процессе их производства или после ремонта, при хранении и транспортировке топлива. Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации и рекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания зависит от мощности (тяги) двигательных установок.
При сгорании твердого топлива выбрасывается пары воды, диоксид углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксид азота, а также твердые частицы.
После запуска образуется облако продуктов сгорания, водяного пара, песка, пыли. На высоте 3 км. оно может рассеяться, а может стать причиной кислотных дождей.
Масштабы разрушения ракетными двигателями озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов.
42 вопрос
| Защита гидросферы от вредных выбросов Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистки промышленных выбросов.В отличие от рассеивания выбросов в атмосфере разбавление и снижение концентраций вредных веществ в водоемах происходит хуже, водная среда более ранима и чувствительна к загрязнениям.Защита гидросферы от вредных сбросов осуществляется применением следующих методов и средств: -рациональным размещением источников сбросов и организацией водозабора и водоотвода; * разбавлением вредных веществ в водоемах до допустимых концентраций с применением специально организованных и рассредоточенных выпусков; * использованием средств очистки стоков. Для стимулирования предприятий к качественной очистке собственных стоков целесообразно организовывать водозабор на технологические нужды ниже по течению реки, чем сброс сточных вод.Если при этом для технологических нужд требуется чистая вода, предприятие будет вынуждено осуществлять высокоэффективную очистку собственных стоков.Рассредоточенные выпуски стоков осуществляют через трубы, проложенные поперек русла реки, этим увеличивается интенсивность перемешивания и кратность разбавления стоков.Методы очистки сточных вод можно подразделить на: * механические; * физико − химические; * биологические. Механическая очистка сточных вод от взвешенных частиц (твердых частиц, частиц жиро−, масло− и нефтепродуктов) осуществляется: * процеживанием; * отстаиванием; * обработкой в поле центробежных сил; * фильтрованием; * флотацией. Процеживание применяют для удаления из сточной воды крупных волокнистых включений.Процесс реализуют на вертикальных и наклонных решетках с шириной прозоров 15...20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и барабанных сит.Очистка решеток и волокноуловителей от осадков частиц осуществляется вручную или механически.Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с плотностью, большей (меньшей) плотности воды.Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях.Песколовки применяют для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм.Песколовки бывают с горизонтальным, вертикальным и круговым движением воды.Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроциклонах.Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму действия газоочистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вращающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных частиц от потока воды.Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных примесей как на начальной, так и конечной стадиях очистки.Часто используют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между собой частиц.В зернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т. п.Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод более мелких взвешенных частиц или жировых веществ.По направлению движения основного потока воды различают отстойники вертикальные, горизонтальные, диагональные и радиальные.Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены.В зависимости от способа образования пузырьков различают флотацию пневматическую (напорную, вакуумную), пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию.На практике наибольшее распространение получила пневматическая, которая основывается на уменьшении растворимости газа в воде при снижении его давления.При резком снижении давления происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков.Если вода с атмосферным давлением направляется в камеру под вакуумом, такая флотация называется вакуумной; если из −под напора в открытую камеру, − напорной.Флотация осуществляется во флотационных камерах. Физико − химические методы очистки применяют для удаления из сточной воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей.Как правило, физико − химическим методам предшествует стадия очистки от взвешенных веществ.Из физико −химических методов наиболее распространены электрофлотационные, коагуляционные, реагентные, ионообменные и др. Электрофлотация находит широкое применение наряду с пневматической флотацией для удаления маслопродуктов и мелкодисперсных взвесей.Она осуществляется путем пропускания через сточную воду электрического тока, возникающего между парами электродов (железные, стальные, алюминиевые).В результате электролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего легкого водорода, а также кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их быстрому всплытию на поверхность. Электрофлотация осуществляется в электрофлотационных установках. Коагуляция − физико − химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и диспергированных частиц под действием сил молекулярного притяжения. В результате коагулирования устраняется мутность воды. В качестве веществ − коагулянтов применяют алюминийсодержащие вещества, хлорид железа, сульфат железа и др. Коагуляция осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах, откуда вода направляется в отстойники, где хлопья отделяются отстаиванием. Необходимые для коагулирования ионы алюминия или железа иногда получают электрохимическим путем. Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод химическими веществами − реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нерастворимые соединения. Последние затем могут быть удалены одним из описанных выше методов удаления взвесей и осветления воды. Этот метод находит применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хлоридов, фторидов и т.д. Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточных вод. Согласно действующим нормативным документам сбросы сточных вод в системы канализации населенных пунктов и в водные объекты допустимы только в случаях, если имеют рН = 6,5…8,5. Если рН сточных вод соответствует кислой или щелочной среде, сточные воды подлежат нейтрализации до установленных значений рН. Ионообменная очистка сточных вод заключается в пропускании сточных вод через ионообменные смолы, которые подразделяются на катионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену катионы (чаще всего водорода Н+), и анионитовые − имеющие подвижные и способные к обмену анионы (чаще всего гидроксильную группу ОН-). При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы соответствующего знака токсичных примесей. Например, катион тяжелого металла заменяет катион водорода, а токсичный анион соли металла − анион ОН-, происходит сорбирование токсичных ионов смолой. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические соединения в качестве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа. Биологическим путем очищаются многие виды органических соединений городских и производственных сточных вод. Бактерии находятся в активном иле, представляющем собой темно − коричневую или черную жидкую массу, обладающую землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил − это скопление аэробных бактерий в виде зоогелей. Кроме микробов в иле могут присутствовать простейшие (в аэротенках), черви, личинки насекомых, водные клещи в биофильтрах. Биологическую очистку ведут или в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), или в специальных сооружениях: аэротенках; биофильтрах. Аэротенки представляют собой открытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом. Эффект биологической очистки обеспечивается постоянным перемешиванием сточных вод с активным илом и непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка. Активный ил затем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк. Биологический фильтр − это сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая из прикрепленных форм микроорганизмов. Крупные промышленные предприятия имеют различные производства (механообрабатывающее, гальваническое, литейное, окрасочное, кузнечное и т. д.), которые дают различный состав загрязнения сточных вод. Водоочистные сооружения таких предприятий выполнены следующим образом: отдельные производства имеют свои локальные очистные сооружения, аппаратурное обеспечение которых учитывает специфику загрязнения и полностью или частичке удаляет их, затем все локальные стоки направляются в емкости − усреднители, а из них на централизованную систему очистки до значений, установленных для предприятия предельно допустимых сбросов. Возможны и иные варианты системы водоочистки в зависимости от конкретных условий |
43 вопрос.
Утилизация отходов.
Промышленные отходы делятся на твердые и жидкие. Основными направлениями ликвидации и переработки твердых отходов (кроме металлоотходов) являются вывоз и захоронение на полигонах, сжигание, складирование и хранение на территории промышленного предприятия до появления новой технологии переработки их в полезные продукты (сырье). Обработка твердых отходов Основные операции первичной обработки металлоотходов — сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Каждая партия должна сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности. На предприятиях, где образуется большое количество металлоотходов, организуются специальные цехи (участки) для утилизации вторичных металлов. При термической обработке отходов пластмасс расходуется большое количество кислорода и выделяется много высокотоксичных продуктов (углеводороды, хлористый водород и др.). Наиболее рациональным методом ликвидации пластмассовых отходов служит высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха (пиролиз), в результате которого из отходов пластмасс в смеси с другими отходами (дерево, резина и др.) получаются ценные продукты: пирокарбон, горючий газ и жидкая смола. На большинстве промышленных предприятий пластмассы и древесные отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. Технология переработки мусора разрабатывается применительно к конкретному предприятию и определяется составом и количеством промышленного мусора, образующегося на территории. Захоронение отходов должно проводиться в специально отведенных местах по согласованию с органами государственного санитарного надзора. Пункт захоронения отходов необходимо располагать на незатопляемой территории с низким уровнем грунтовых вод, с наличием водоупорного глинистого слоя. Расстояние от места захоронения отходов до населенных мест и открытых водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, водоемов рыбохозяйственного назначения устанавливается в каждом конкретном случае по согласованию с органами государственного санитарного надзора. Утилизация и ликвидация осадков сточных вод. Технологический цикл обработки осадков сточных вод включает следующие виды обработки, ликвидации и утилизации: уплотнение (гравитационное, флотационное, центробежное, вибрационное); кондиционирование осадков проводят для разрушения коллоидной структуры осадка органического происхождения и увеличения их водоотдачи при обезвоживании; обезвоживание (сушка на иловых площадках, вакуум-фильтрация, фильтр-прессование, центрифугирование, виброфильтрование, термическая сушка),обезвоживание термической сушкой применяется для осадков, содержащих сильно токсичные вещества, которые перед. ликвидацией и утилизацией необходимо обеззараживать; ликвидация (сжигание в печах, жидко-фазное окисление, сброс в накопитель, закачка в земляные пустоты, вывоз на свалки). При назначении на утилизацию после уплотнения идет процесс стабилизации (сбраживание, аэробная стабилизация), кондиционирование (обработка неорганическими реагентами, тепловая обработка, обработка полиэлектролитами, замораживание, электрокоагуляция), утилизация (использование в сельском хозяйстве, производстве строительных материалов, производстве сорбентов, регенерации металлов). Обезвреживание и захоронение радиоактивных отходов Сбор радиоактивных отходов должен производиться раздельно в зависимости от их физического состояния, взрыво- и огнеопасности и периода полураспада. Для сбора и транспортировки твердых и жидких радиоактивных отходов на предприятиях применяют специальные однотипные сборники, размер и конструкция которых определяются количеством отходов, видом и энергией излучений. Сборники разового пользования должны иметь достаточную прочность для транспортировки в них радиоактивных отходов. Транспортировка радиоактивных отходов к местам захоронения осуществляется на специально оборудованных автомашинах с крытым кузовом или цистерной (для жидких отходов). Проблема безопасного удаления и захоронения радиоактивных отходов еще не решена окончательно и требует дальнейшего развития. Наиболее перспективным и более разработанным считается метод подземного захоронения жидких радиоактивных отходов. между слоями водоупоров и цементной пульпы в расслаивающиеся горные породы Сбор радиоактивных отходов производится раздельно, они запрессовываются в специальные емкости, после чего ведется их захоронение в землю на достаточно большую глубину в малодоступных местах. Слаборадиоактивные отходы подвергаются очистке и сбрасываются в окружающую среду.
44 вопрос.
Требования к пищевым продуктам
Безопасность пищевых продуктов - состояние обоснованной уверенности в том, что пищевые продукты при обычных условиях их использования не являются вредными и не представляют опасности для здоровья нынешнего и будущих поколений.
Закон запрещает находиться в обороте пищевым продуктам, которые не имеют:
- не имеют документов, подтверждающих качество и безопасность пищевых продуктов и их происхождение;
- не имеют установленных сроков годности (пищевые продукты, в отношении которых установление сроков годности является обязательным) или сроки годности которых истекли;
- не имеют маркировки, предусмотренной действующим законодательством Российской Федерации;
- не соответствуют другим условиям оборота, определенным действующим законодательством.
Такие пищевые продукты признаются некачественными и опасными, подлежат утилизации или уничтожаются. Утилизация продуктов — это использование их в целях, отличных от тех, для которых продукты предназначены и в которых обычно используются. Возможность использования некачественных пищевых продуктов в качестве корма животным согласовывается с ветеринарной службой РФ.
Новые пищевые продукты, изготовленные в России, подлежат государственной регистрации, а импортные — регистрации до их ввоза на территорию РФ. Предназначенные для регистрации продукты должны удовлетворять требованиям органолептических и физико-химических показателей, соответствовать нормативным требованиям к допустимому содержанию химических (в том числе радиоактивных), биологических веществ, микроорганизмов и других биологических организмов, представляющих опасность для здоровья.
Государственный надзор и контроль в области обеспечения безопасности пищевых продуктов осуществляется также над материалами и изделиями, контактирующими с продуктами: упаковка, тара, посуда, технологическое оборудование, приборы. Работники, связанные с изготовлением и оборотом пищевых продуктов, занятые в сфере общественного питания, проходят обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры.
Безопасность пищевых продуктов в мировом сообществе признана важнейшей задачей, от решения которой зависит развитие общества. С принятием Федерального закона ужесточен контроль за содержанием вредных веществ в пищевых продуктах. Особое внимание уделяется наличию тяжелых (токсичных) металлов и нитратов в продуктах массового употребления, таких как овощи, молочные продукты, алкогольные и безалкогольные напитки, в которых важным составляющим компонентом является вода.
В результате газовых выбросов и гальванических стоков промышленных предприятий сильное загрязнение почв и фунтовых вод тяжелыми металлами в совокупности с сернистым загрязнением при сжигании каменного угля приводит к потере плодородия почв. Вдоль оживленных автомагистралей в полосе до 300 м почва и все, что произрастает на ней, отравлено свинцом из-за использования в качестве добавки к топливу тетраэтилсвинца. Сельскохозяйственные посадки и выпас молочного скота в этой зоне не допустим. Ниже в качестве примера приведены ПДК, мг/кг, токсичных металлов в соответствии с «Гигиеническими требованиями к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» СанПиН 2.3.2.560—96
Нитраты — это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений. К избытку нитратов наиболее чувствительны дети. При остром отравлении человека высоконитратными продуктами поражается желудочно-кишечный тракт, снижается артериальное давление, учащается дыхание, появляется головная боль, потеря сознания, кома. При хроническом воздействии нитратов — бронхит, артериальная гипертония, рак желудка, слабое физическое развитие эмбрионов и грудных детей.
При хранении и кулинарной обработке содержание нитратов в продуктах питания снижается. Так, к марту в овощах при хранении в сухих, хорошо проветриваемых помещениях количество нитратов уменьшается: в свекле — в 1,5 раза, моркови и капусте — в 3 раза, в картофеле — в 4 раза. Малонитратные овощи в свежем виде хранятся лучше. В соленых и маринованных овощах концентрация нитратов снижается за счет перехода их в рассол. Более эффективное воздействие — горячая водная вытяжка (отваривание), извлекающая до 80 % нитратов.
Проблема нитратов напрямую связана с низкой культурой земледелия — избыточное и неравномерное распределение азотных удобрений по поверхности поля.
45 вопрос
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ
Общий подход к анализу опасностей.
Анализ опасностей позволяет определить источники опасностей, потенциальные
н-чепе, чепе-инициаторы, последовательности развития событий, вероятности чепе,
величину риска, величину последствий, пути предотвращения чепе и смягчения
последствий.
На практике анализ опасностей
начинают с грубого исследования, позволяющего идентифицировать в основном источники
опасностей. Затем при необходимости исследования могут быть углублены и может
быть проведен детальный качественный анализ. Выбор того или иного качественного
метода анализа зависит от преследуемой цели, предназначения объекта и его
сложности. Установление логических связей необходимо для расчета вероятностей
чепе. Методы расчета вероятностей и статистический анализ являются составными
частями количественного анализа опасностей. Когда удается оценить ущерб, то
можно провести численный анализ риска. При анализе опасностей всегда принимают
во внимание используемые материалы, рабочие параметры системы, наличие и
состояние контрольно-измерительных средств. Исследование заканчивают
предложениями по минимизации или предотвращению опасностей. Главные этапы
анализа опасностей показаны на рис 46.
Качественные методы анализа
опасностей включают: предварительный анализ опасностей, анализ последствий отказов,
анализ опасностей с помощью дерева причин, анализ опасностей с помощью дерева
последствий, анализ опасностей методом потенциальных отклонений, анализ ошибок
персонала, причинно-следственный анализ.
Предварительный анализ опасностей
(ПАО) обычно осуществляют в следующем порядке:
– изучают технические характеристики
объекта, системы, процесса, а также используемые энергетические источники,
рабочие среды, материалы; устанавливают их повреждающие свойства;
– устанавливают законы, стандарты,
правила, действия которых распространяются на данный технический объект,
систему, процесс;
– проверяют техническую документацию
на ее соответствие законам, правилам, принципам и нормам стандартов
безопасности;
– составляют перечень опасностей, в
котором указывают идентифицированные источники опасностей (системы, подсистемы,
компоненты), повреждающие факторы, потенциальные чепе, выявленные недостатки.
При проведении ПАО особое внимание
уделяют наличию взрыво-пожароопасных и токсичных веществ, выявлению компонентов
объекта, в которых возможно их присутствие, потенциальным чепе от
неконтролируемых реакций и при превышении давления. После того как выявлены
крупные системы технического объекта, которые являются источниками опасности,
их можно рассмотреть отдельно и более детально исследовать с помощью других
методов анализа, описанных ниже.
Анализ последствий отказов (АЛО) –
преимущественно качественный метод идентификации опасностей, основанный на
системном подходе и имеющий характер прогноза. Этим методом можно оценить
опасный потенциал любого технического объекта. АЛО обычно осуществляют в
следующем порядке:
– техническую систему (объект) подразделяют
на компоненты;
Рис. 4.6. Процедура анализа
опасностей
Рис. 4.7. Алгоритм исследования
отказов
Рис. 4.8. Схема управления пуском
машины (пример)
– для каждого компонента выявляют
возможные отказы, используя, например, алгоритм, представленный на рис. 4.7;
– изучают потенциальные чепе,
которые может вызвать тот или иной отказ на исследуемом техническом объекте;
– результаты записывают в виде
таблицы;
– отказы ранжируют по опасностям и
разрабатывают предупредительные меры, включая конструкционные изменения.
Анализ последствий отказов может
выявить необходимость применения других, более емких методов идентификации
опасностей. Кроме того, в результате анализа отказов могут быть собраны и
документально оформлены данные о частоте отказов, необходимые для
количественной оценки уровня опасностей рассматриваемого технического объекта.
Рассмотрим пример. На рис 4.8
представлена схема управления с двумя кнопками А1 и а2 которые при нажатии на
них замыкают контакты В1 и B2, при этом включается катушка реле R и
производится пуск машины (не показана)
Результаты выполненного АПО
представлены в табл. 4.5. Отметим только, что опасность возникает, если
происходит чепе –случайный пуск машины Обозначим: L – короткое замыкание между
точками 1и 1'; Аi –замыкание i-го контакта вследствие нажатия кнопки; Вi –
замыкание i-го контакта вследствие механического повреждения. Тогда для чепе М–
случайный пуск машины при исправном реле – имеем следующую логическую формулу:
M=L+(B1+A1)*(B2+A2).
Анализ опасностей с помощью дерева
причин потенциального чепе (АОДП) обычно выполняют в следующем порядке. Сначала
выбирают потенциальное чепе (например, н-чепе или какой-либо отказ, который
может привести к н-чепе). Затем выявляют все факторы, которые могут привести к
заданному чепе (системы, подсистемы, события, связи и т. д.). По результатам
этого анализа строят ориентированный граф. Вершина (корень) этого графа
занумерована потенциальным чепе. Поэтому граф является деревом. В нашем случае
дерево состоит из всех тех причин-событий, которые делают возможным заданное
чепе. При построении дерева можно использовать символы, представленные в табл.
Проведение АОДП возможно только
после детального изучения рабочих функций всех компонентов рассматриваемой
технической системы. На работу системы оказывает влияние человеческий фактор,
например, возможность совершения оператором ошибки. Поэтому желательно все
потенциальные инциденты – «отказы операторов» вводить в содержание дерева
причин. Дерево отражает статический характер событий. Построением нескольких
деревьев можно отразить их динамику, т. е. развитие событий во времени.
Рис. 4.9. Примерная схема–вариант
аварийного охлаждения зоны ядерной
энергетической установки
Рассмотрим пример. Допустим, что
ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) включает первый контур (рис. 4.9), состоящий
из реактора 1, парогенератора 2, главного циркуляционного насоса (ГЦН) 3 и
главных циркуляционных трубопроводов 4, заполненных теплоносителем –водой (в
процессе работы реактора вода получает высокую наведенную радиоактивность). В
парогенераторе вода охлаждается и, отдав теплоту теплоносителю второго контура,
возвращается ГЦН в реактор для охлаждения твэлов. Перегрев оболочек твэлов и их
разрушение можно рассматривать как катастрофу. Поэтому все ЯЭУ снабжены
системами аварийного охлаждения активной зоны реактора –САОЗ, которые
обеспечивают отвод теплоты из активной зоны в случае разгерметизации
циркуляционного контура и потери теплоносителя САОЗ включает насосы низкого
(ННД) 17и 18 высокого (НВД) 9 и 10давления, гидроаккумулятор (ГА) 23, в котором
вода находится под давлением азота 24, и баки запаса воды и раствора борной
кислоты 13 и 16. Условно примем следующий порядок работы САОЗ при большой
разгерметизации циркуляционного контура сначала работает САОЗ высокого давления
(ВД), состоящая из НВД и необходимой арматуры, затем работает САОЗ низкого
давления (НД) – ГА и ННД В процессе эксплуатации ЯЭУ при возникновении «малых»
течей допускается временная работа без аварийной остановки, при этом происходит
автоматическая компенсация теплоносителя (работают компенсаторы, барботер) или
принимаются другие срочные меры к локализации течи и устранению загрязнений
помещения радиоактивностью.
Задаем потенциально возможное чепе,
ведущее к катастрофе –отказ САОЗ. Находим все компоненты системы, которые могут
привести к отказу САОЗ. Перечень компонентов Xi, дан в табл. 4.7. Используя
материал §4.1, устанавливаем логические связи и строим дерево причин (рис.
4.10). Общая формула чепе «отказ САОЗ» имеет вид:
В этом выражении Хi одновременно
являются наименованиями отказов и их индикаторами, которые принимают значение:
1 –чепе произошло и 0–отсутствие чепе.
Дерево причин показывает, что
критическими компонентами являются 5, 6, 13, 14, 15, 16, 19,20, 21, 22, 23, 24,
так как отказ одного из них достаточен для того, чтобы вызвать катастрофу.
После завершения АОДП можно от
качественных характеристик приступить к количественному анализу.
Во многих случаях представление о
состоянии системы, альтернативных путях протекания и результатах какого-либо
процесса можно создать с помощью более простого графа. Рассмотрим его
построение на примере трех параллельно работающих компонентов А1, А2, и А3
(рис. 4.11). Исходным пунктом является кружок, который представляет в общем
виде рассматриваемое состояние. Из этого узла ветви ведут к узлам,
представляющим состояние первого компонента (в соответствии с заданными
вероятностями), и таким же образом дальше от каждого из этих узлов к следующим,
в которых указаны состояния второго и третьего компонентов, пока на выходе не
получаются все возможные комбинации событий. В результате получается дерево
событий, в котором каждый путь от исходной точки до конечного узла описывает
одну из эволюции системы. В прямоугольниках справа от конечных узлов на рис.
4.11 еще раз указан результат события, соответствующий пути к этому конечному
узлу. В рассматриваемом примере с тремя параллельно работающими компонентами в
прямоугольниках указаны результирующие вероятности для состояния системы,
которые при независимости выхода из строя отдельных компонентов получаются
простым перемножением отдельных вероятностей (вероятность чепе в
рассматриваемый отрезок времени принята одинаковой для каждого из трех
компонентов: qi= 10-3; i== 1, 2, 3).
Анализ опасностей с помощью дерева
последствий потенциального чепе (АОДПО) отличается от АОДП тем, что в случае
АОДПО задается потенциальное чепе –инициатор, и исследуют всю группу событий –
последствий, к которым оно может привести. Таким образом, между событиями
имеется временная зависимость. АОДПО можно проводить на любом объекте. Как и
АОДП он требует хорошее знание объекта. Поэтому перед тем, как проводить АОДПО,
необходимо тщательно изучить объект, вспомогательное оборудование, параметры
окружающей среды, организационные вопросы.
ЯЭУ. Зададим потенциальное чепе «Снижение расхода теплоносителя в первом
контуре». Дерево последствий (рассматривались только подсистемы) представлено
на рис. 4.12. В число последствий входят: рабочая утечка, штатная работа САОЗ и
чепе-авария. Далее можно переходить к количественному анализу (§ 4.3). Для
построения дерева последствий можно использовать символы, представленные в
табл. 4.8.
Анализ опасностей методом
потенциальных отклонений (АОМПО): отклонение –режим функционирования
какого-либо объекта, системы, процесса или какой-либо их части (компонента),
отличающийся в той или иной мере от конструкторского предназначения (замысла).
Метод потенциальных отклонений (МПО)
– процедура искусственного создания отклонений с помощью ключевых слов. Этим
методом анализируют опасности герметичных процессов и систем. Наибольшее
распространение он получил в химической промышленности. АОМПО обычно
предшествует ПАО.
После того, как с помощью ПАО были
установлены источники опасностей (системы, чепе), необходимо выявить те
отклонения, которые могут привести к этим чепе. Для этого разбивают
технологический процесс или герметичную систему на составные части и, создавая
с помощью ключевых слов (табл. 4.9) отклонения, систематично изучают их
потенциальные причины и те последствия, к которым они могут привести на
практике. Для проведения анализа необходимо иметь: проектную документацию на
стадии проектирования; алгоритм анализа, который позволяет исследовать один за
другим все компоненты (например, рис. 4.13); набор ключевых слов (табл.4.9), с
помощью которых выявляют ненормальный режим работы компонента.
Рассмотрим герметичный объект, в
котором химические вещества А и В вступают в реакцию, чтобы образовать продукт
С (рис 4.14). Допустим, что потенциальным чепе является взрыв, происходящий
тогда, когда концентрация CА вещества А превысит концентрацию cb вещества В в
емкости 1. Следуя пункту 3 (см. рис. 4.13), выбираем для рассмотрения
трубопровод 2–1. Его предназначение –транспортировать вещество В из сосуда 2 в
сосуд 1. Используя первое ключевое слово в первой строке табл. 4.9, создаем
отклонение: трубопровод НЕ транспортирует вещество В из сосуда 2 в сосуд 1. Нет
подачи вещества В в емкость 1. Используя чертеж-схему движения веществ,
устанавливаем потенциальные причины этого события: в питающем резервуаре 2 не
осталось вещества В, отказал насос 3 подачи вещества В [а) испортилась
электрическая часть; б) испортилась механическая часть; в) кто-то выключил
насос и т д.; произошла разгерметизация трубопровода; вещество В не проходит
через вентиль 4.
Последствие отклонения: через
некоторое время после прекращения подачи вещества В концентрация CД превысит CВ
и произойдет взрыв.
Таким образом, на стадии
проектирования на участке 2–1 вскрыты опасности. Предстоит разработка предупредительных
мероприятий, например, аварийной сигнализации, оповещающей о прекращении подачи
вещества В в емкость 1 и правил безопасной эксплуа