CC BY
41
СОПИМ МУЧНЫХ ТПД112010
КОСВЕННАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
И.Н. Морозов, В.Н. Богатиков
В последние годы повышение эффективности управления химико-технологическими процессами (ХТП) неуклонно связывают с повышением их безопасности. Это связано с тем, что цена аварий на подобных объектах, как правило, имеет катастрофический масштаб. Наличие множества постоянно действующих и потенциально аварийных источников опасностей представляет реальную угрозу нарушению состояний окружающей среды и несет ущерб здоровью человека.
Индекс ущерба, как мера количественной оценки ущерба при нечеткой исходной информации
Количественная оценка, характеризующая уда*
ленность текущей рабочей точки процесса 5 от центра безопасности 50 по ущербам определена как индекс ущерба.
Нечеткой ситуацией по ущербам является множество, состоящее из лингвистических переменных представляющих ущербы от функционирования технологического процесса.
Пусть Хс1 = §ь1)2.....1)т - множество ущер-
бов. Каждый ущерб В описывается соответствующей лингвистической переменной < >.
Нечеткой ситуацией по ущербам 5 называется нечеткое множество второго уровня [1]:
(1)
где
О -'К ( У'- >] * = 1-^’ У =
Для определения индекса ущерба от текущего состояния процесса, как и для индекса безопасности, необходимо сравнить на нечеткое равенство входную нечеткую ситуацию 5 * с нечеткой ситуацией,
которая характеризует центр безопасности 5 . При
этом степень их нечеткого равенства будем называть индексом ущерба от состояния технологического процесса:
/«с Уу$:л,0 • (2)
где Iп - индекс ущерба от состояния технологи-
ческого процесса.
Заметим, что индекс ущерба достигает своего минимального значения при совпадении рабочей точки процесса с центром технологической безопасности В $р0 = 0. При удалении рабочей точки
процесса от ЦТБ индекс ущерба увеличивается. При выходе рабочей точки из области регламентного (безопасного) состояния, либо при достижении одной из границ этой области = 1.
При такой оценке безопасности процесса в области регламентного (безопасного) состояния можно выделить область технологической безопасности следующим образом.
Процесс протекает в области технологической безопасности, если его индекс ущерба не выходит за рамки некоторой величины с ^ е [ОД] называемой
границей технологической безопасности процесса по
ущербам.
(3)
Для вычисления индекса ущерба оборудования и систем управления, необходимо построить функции принадлежности ущербов ^ в зависимости от вероятности безотказной работы оборудования или системы управления Рг. Эксперту необходимо оценить по вероятности отказа оборудования или системы управления значения следующих термов:
Т - очень малый ущерб;
Т2 - малый ущерб;
Т3 - средний ущерб,
Т4 - высокий ущерб;
Т5 - очень высокий ущерб.
В результате получают графики соответствующих термов для определенных типов оборудования или систем управления, один из этих графиков приведен ниже (рис. 1).
И
■И
* г
51 I
* § I 3 3 I
я
Значения вероятности безотказной работы оборудования
Рис.1. Функции принадлежности терм-множеств лингвистической переменной «ущерба от аварий на опасных производственных объектах»
В качестве области безопасности задают интервал вероятностей отказа оборудования и систем управления в пределах от 0% до п%, где верхний предел п определяется нормативной документацией. Относительно этого интервала и происходит вычисление индекса ущерба.
Пример оценки ущерба от функционирования узла каталитической очистки газов агрегата производства неконцентрированной азотной кислоты
На уровне эвристических оценок зависимости «ущерб от выброса нитрозных газов в атмосферу» можно сделать вывод, что величина ущерба зависит от величины концентрацетрации нитрозных газов, и что потенциальные выбросы и соответственно потенциальный ущерб возрастают с уменьшением надежности оборудования. Таким образом, предполагается, что величина ущерба пропорциональна концентрации выбросов нитрозных газов в атмосферу, и, соответственно, концентрация растет с ростом вероятности возникновения отказов в оборудовании.
В силу сложности получения статистического материала такого рода оценка выбросов осуществлялась на основе лингвистической переменной «концентрация окислов азота на выходе из реактора каталитической очистки» и параметра «вероятность безотказной работы».
Оценивались по вероятности отказа реактора каталитической очистки газов значения следующих термов: 0(Смо+мо^)! - очень малый ущерб (низкая
концентрация); 1)(('ыо )2 - малый ущерб (средняя концентрация); 1)(('ыо, )3 - средний ущерб
(повышенная концентрация); 1)(('ыо, )4 - высо-
кий ущерб (высокая концентрация). В результате чего проводили формализацию и получали графики соответствующих термов в зависимости от вероятности их безотказной работы (рис. 2).
Рг
№)
а ?
гг ?
,5 5 0.25
АОо+мД Щ'Ю+ЫО^з Щ^т+щ)г ДСшщ\
\
\ \ \
\ \ \
\ \ \ Рг -*
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0. 7 0.8 0.9 1
Значения вероятности безотказной работы реактора
Рис. 2. Функции принадлежности терм-множеств лингвистической переменной «ущерб от выброса нитрозных газов в атмосферу»
На основе статистических исследований отказов работы реактора каталитической очистки составлялись функции распределения вероятности безотказной работы реактора, в результате чего был сформирован график, изображенный на рис. 3. Для построения данного графика также учитывались экспертная оценка и техническая документация на реактор каталитической очистки газов. Критерием при составлении данной зависимости было время наработки реактора на отказ.
Рис. 3. Зависимость безотказной работы реактора каталитической очистки газов от времени наработки
Таким образом, была получена сводная таблица ущербов от выброса нитрозных газов в атмосферу в зависимости от изменения концентрации нитрозных газов после реактора каталитической очистки с учетом вероятности безотказной работы (табл.).
Ущерб от выброса нитрозных газов в атмосферу
Ущерб Вероятность безотказной работы реактора каталитической очистки газов Диапазон изменения концентрации
мо+т2 )і = «очень малый» [0.6; 1] [0; 0.002]
ш+мо2 )г = «малый» [0.4; 0.8] [0.001; 0.003]
ыо+ыо2 )з = «средний» [0.2; 0.6] [0.002; 0.004]
ыо+ыо2 ) + = «высокий» [0; 0.4] [0.003; 0.005]
Заключение
Таким образом, исходя из вышеизложенного, возможно косвенно оценивать величину ущерба, наносимого окружающей среде, оборудованию, системе управления и другим объектам, не имея полной информации о стоимостных показателях наносимого вреда, т.е. в условиях неопределенности.
Литература
1. Мелихов, А.Н. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. / А.Н. Мелихов, Л.С. Бернштейн, С.Я. Коровин. - М.: Наука, 1990. - 272 с.
0.75
0.5
0
