Учебно-методическое пособие - Академия Государственной

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
Академия Государственной противопожарной службы
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
И СБОРНИК ЗАДАНИЙ
ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Москва 2011
3
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ
Академия Государственной противопожарной службы
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
И СБОРНИК ЗАДАНИЙ
ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Утверждено Редакционно-издательским советом
Академии ГПС МЧС России
в качестве учебно-методического пособия
Москва 2011
4
УДК 614.847.7
ББК 30н + 68.9
М 54
Р е ц е н з е н т ы:
Доктор технических наук, профессор
В.И. Слуев
Кандидат технических наук, доцент
А.В. Рожков
Харисов Г.Х., Калайдов А.Н., Мирзаянц А.В.
М54 Методические указания и сборник заданий для практических занятий
по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск».
Учебно-методич. пособие. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2011. – 65 с.
Учебно-методическое пособие включает задачи по расчету: надежности технических
средств защиты людей от опасных факторов пожара; радиационного риска для личного
состава аварийно-спасательных служб; пожарного риска.
Учебно-методическое пособие предназначено для слушателей, студентов и курсантов
Академии ГПС МЧС России. Также может быть использовано инженерно-техническими
службами, занятыми проектированием и эксплуатацией зданий, сооружений и других объектов, где жизни людей могут угрожать опасные факторы пожара.
Методика расчета радиационного риска может быть полезной для практических работников аварийно-спасательных формирований.
УДК 614.847.7
ББК 30н + 68.9
Издано в авторской редакции.
© Академия Государственной противопожарной
службы МЧС России, 2011
5
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания разработаны в соответствии с рабочими программами по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный
риск» для слушателей, студентов и курсантов Академии ГПС МЧС России.
Они состоят из теоретической части, в которой изложены формулы и справочный материал, и практической части, содержащей ситуационные задачи,
встречавшиеся или ожидаемые в практической деятельности. Для облегчения
усвоения материала приводятся примеры решения некоторых типовых задач.
Решение задач помогает обучаемому глубже усвоить дисциплину, развивает способности к аналитическому мышлению и творческое отношение к
решению задач. Приобретая навыки решения задач в классе, обучаемый в
дальнейшем вырабатывает способность быстро оценивать проблемную обстановку и порядок действий для еѐ решения.
Задачи для выполнения контрольных работ выбираются по усмотрению
преподавателя.
В практике пожаротушения зданий и сооружений имеют место такие ситуации,
когда единственным способом спасания людей оказывается их аварийный выход из
зоны опасных факторов пожара (ОФП) через оконные проемы, балконы или крышу
при помощи технических средств. Экономное использование земельных угодий,
экономичность строительства и эксплуатации зданий заставляют градостроителей
увеличивать их этажность. По этой причине процент людей, живущих и работающих на верхних этажах зданий, во всем мире непрерывно увеличивается. Число
объектов, в которых жизнь людей при пожаре может быть спасена путем предотвращения воздействия на них опасных факторов пожара за счет своевременного
оповещения о начавшемся пожаре, тушения пожара установкой пожаротушения и
т.п., также увеличивается.
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности [1], (далее Технический регламент) предписывает наличие на объекте таких систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений, которые в совокупности ограничивают вероятность воздействия ОФП на людей значением, не превышающим 10-6 в год в расчете на каждого человека. Для соблюдения этого требования необходимо знать не только уровень пожарной опасности объекта, но и надежность технических средств защиты людей (ТСЗЛ) от опасных факторов пожара.
Устройства для аварийной эвакуации людей с высоты при пожарах, установки пожаротушения, системы противодымной защиты, являются техническими средствами защиты людей от ОФП. Они представляют собой дежурные системы (ДС). Показатели надежности, предусмотренные стандартом [3], не отражают в полной мере
специфику эксплуатации дежурных систем. Надежность ТСЗЛ, как и любой другой
6
техники, зависит от средств, выделяемых на их проектирование, изготовление и
эксплуатацию. Ресурсы же, выделяемые на защиту жизни людей, не беспредельны.
Умение рассчитывать надежность ТСЗЛ позволяет рационально использовать средства, выделяемые на защиту жизни людей.
В методических указаниях изложена математическая модель функционирования дежурных систем, под которыми понимаются следующие технические средства
защиты людей от опасных факторов пожара:
а) системы коллективной защиты людей при пожаре;
б) средства индивидуальной защиты и спасения людей при пожаре;
в) автоматические и с ручным пуском установки пожаротушения;
г) системы противодымной защиты;
д) системы пожарной сигнализации;
е) системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре.
Дежурные системы предполагаются стационарно установленными на
объектах защиты. Представлены формулы для расчета надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара.
Методики расчета позволяют выявить наиболее выгодную с экономической точки зрения стратегию технического обслуживания технических
средств защиты людей от опасных факторов пожара для обеспечения требуемой Техническим регламентом [1] безопасности людей.
Методические указания предназначены для расчета надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара в случае, если отказ технического средства выполнить заданную функцию (защитить людей от
воздействия ОФП) приведет к воздействию ОФП на людей. Теоретические
основы методических указаний обоснованы, доказаны и опубликованы в работах [8-19].
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ
Анализ видов и последствий отказов дежурной системы
Дежурная система представляет собой автоматическое или с ручным
приводом техническое средство, находящееся в режиме ожидания требования
(режиме дежурства) на выполнение требуемой функции, время возникновения которой заранее неизвестно. По различным причинам в дежурной системе могут возникать скрытые и явные отказы. Под скрытым понимают отказ,
обнаруживаемый при проведении технического обслуживания, включающего
проверку работоспособности системы, под явным - отказ, обнаруживаемый с
7
помощью контрольных приборов, вмонтированных в систему, или обслуживающим персоналом непосредственно после его возникновения. Момент возникновения скрытого отказа неизвестен и от этого момента до проверки работоспособности, выявления отказа и последующего восстановления работоспособности ДС находится в неработоспособном состоянии. При возникновении же явного отказа ДС находится в неработоспособном состоянии только
в течение времени, необходимого для восстановления работоспособности.
При проведении технического обслуживания, включающего проверку работоспособности, ДС снимается с режима дежурства (т.е. в это время не рассчитывают на то, что она выполнит требуемую функцию и принимают соответствующие подстраховывающие меры) и также оказывается неработоспособной.
На рис.1 представлена временная диаграмма эксплуатации дежурной системы.
В момент времени 0 систему вводят в режим дежурства с вероятностью
работоспособного состояния равной I. Через время τ в течение времени tто
проводят техническое обслуживание с проверкой работоспособности системы. В это время система неработоспособна. По истечении времени tто систему
снова вводят в режим дежурства с вероятностью работоспособного состояния
равной I. В режиме дежурства в различной последовательности могут возникать скрытые и явные отказы. От неизвестного момента возникновения скрытого отказа до истечения времени τ система в течение неизвестного времени tс
находится в неработоспособном состоянии. При проведении технического
обслуживания скрытый отказ обнаруживают, устраняют, работоспособность
системы восстанавливают и ее снова вводят в режим дежурства. Время tто в
этом случае включает время tв - среднее время восстановления работоспособного состояния системы.
Явный отказ обнаруживают непосредственно после его возникновения и
от этого момента, до момента восстановления работоспособного состояния,
система в течение времени tя находится в неработоспособном состоянии. Если к восстановлению работоспособности системы приступают немедленно
после обнаружения явного отказа, tя= tв.
После восстановления работоспособности систему снова вводят в режим дежурства и она продолжает дежурить до истечения времени τ, после чего проводят
техническое обслуживание и т.д. Предполагается, что скрытые и явные отказы обнаруживают и устраняют с вероятностью равной I.
8
Скрытый отказ
Явный отказ
Работоспособное
состояние
РД
ТО
РД
РД
ТО
РД
РД
0
Неработоспособное состояние
tc
τ
tто
τ
tя
tто
τ
Рис. 1. Временная диаграмма эксплуатации дежурной системы.
РД – режим дежурства (дежурное состояние – состояние системы быть способной выполнить требуемую функцию по запросу);
ТО – техническое обслуживание с проверкой работоспособности;
τ – периодичность технического обслуживания (дежурное время);
tто – продолжительность технического обслуживания;
tс – время неработоспособного состояния по причине скрытого отказа;
tя – время неработоспособного состояния по причине явного отказа.
Люди будут подвергаться воздействию ОФП (пожарный риск реализуется) в
том случае, если пожар застигнет ТСЗЛ в промежутках времени tто , tс , tя , т.е. в неработоспособном состоянии. Расчет надежности технического средства защиты людей
от ОФП сводится к вычислению вероятности того, что оно за некоторый промежуток времени, например, за один год, будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии безразлично по какой причине. Эта вероятность фактически представляет собой пожарный риск (вероятность воздействия ОФП на людей). Сравнивая эту вероятность с вероятностью, допускаемой Техническим регламентом [1], делают заключение об уровне обеспечения безопасности людей.
ПАРАМЕТРЫ ДЕЖУРНОЙ СИСТЕМЫ
ωc - параметр потока скрытых отказов;
ωя - параметр потока явных отказов;
λc - интенсивность скрытых отказов элементов;
λя - интенсивность явных отказов элементов;
τ - периодичность технического обслуживания (дежурное время);
tто - средняя продолжительность технического обслуживания;
tс - среднее время неработоспособного состояния по причине скрытых отказов;
9
tя - среднее время неработоспособного состояния по причине явных отказов;
tв - среднее время восстановления работоспособности;
µ - интенсивность восстановления работоспособности;
К с - средняя доля времени нахождения системы в неработоспособном состоянии по
причине скрытых отказов (коэффициент простоя по причине скрытых отказов);
К я - средняя доля времени нахождения системы в неработоспособном состоянии по
причине явных отказов (коэффициент простоя по причине явных отказов);
К то - средняя доля времени нахождения системы в неработоспособном состоянии
вследствие нахождения на техническом обслуживании (коэффициент простоя по
причине технического обслуживания);
λт - интенсивность требований (статистическая) предотвращать воздействие опасных факторов пожара на людей (интенсивность требуемой функции);
Рн - вероятность того, что дежурная система будет застигнута требуемой функцией
(например, пожаром) в неработоспособном состоянии безразлично по какой причине за календарный промежуток времени Т и на людей будут воздействовать опасные факторы пожара (пожарный риск).
Расчет надежности технических средств защиты людей от
опасных факторов пожара
1. На основании статистических данных, накопленных при эксплуатации однотипных ТСЗЛ, вычисляют параметры потоков скрытых и явных отказов:
ωc = Σnc / Σ ti ;
(1)
ωя = Σnя / Σ ti ,
(2)
где Σnc, Σnя – суммарное число скрытых и явных отказов, выявленных при
эксплуатации m однотипных ТСЗЛ (однотипными считаются ТСЗЛ одинаковой конструкции, функционального назначения и с близкими тактикотехническими параметрами);
ti – наработка i – го ТСЗЛ.
При отсутствии статистических данных по отказам ТСЗЛ ωc и ωя определяют методом структурной схемы (рис. 2, 3):
10
ωc = Σλсj ;
(3)
ωя = Σλяj .
(4)
1
2
3
λc
4
λя
5
λc
j
λc
λя
λc
Рис.2. Блок-схема безотказности. Последовательное соединение элементов TC3Л: 1– j номера элементов; λc , λя - интенсивности скрытых и явных отказов соответствующих
элементов.
4
5
6
λc
1
λя
j
3
2
λя
λс
λя
λc
λc
4
6
5
λc
λс
λя
Рис 3. Блок-схема безотказности. Смешанное соединение элементов TC3Л: 1 – j - номера
элементов; элементы 4-6 дублированы при нагруженном резерве; λc , λя - интенсивности
скрытых и явных отказов соответствующих элементов.
Для этого ТСЗЛ представляют структурной схемой, на которой его основные
элементы изображают в виде последовательно и параллельно соединенных звеньев,
выражающих безотказность отдельных элементов (рис 2,3). Структурную схему составляют с учетом того, что отказ любого основного элемента при последовательном соединении приводит к отказу ТСЗЛ, а при параллельном соединении элементов отказ ТСЗЛ произойдет при отказе не только основного, но и всех резервных
элементов, предназначенных для выполнения функций основного элемента в случае
отказа последнего.
Метод структурной схемы позволяет вычислять параметры потоков отказов
ТСЗЛ по известным интенсивностям отказов составляющих элементов, которые
представлены в приложении 4.
При смешанном соединении элементов участок с основными и резервными
элементами приводят к эквивалентной интенсивности отказов одного условного
элемента с тем, чтобы всю схему можно было представить в виде последовательно
соединенных элементов. При равенстве интенсивностей отказов основного и резервного элементов:
;
(5)
11
,
(6)
где
- эквивалентная интенсивность скрытых отказов одного условного элемента, мыслимого вместо основных и резервных элементов 4, 5 (рис. 3);
- эквивалентная интенсивность явных отказов одного условного элемента,
мыслимого вместо основного и резервного элементов 6 (рис. 3).
Если интенсивности отказов основного и резервного элементов не равны, то
эквивалентная интенсивность отказов одного условного элемента, мыслимого вместо них, равна произведению их интенсивностей отказов.
Далее ωc и ωя определяют по схемам с последовательным соединением элементов, причем вместо основных и резервных элементов в схемах изображают
условные элементы с эквивалентными интенсивностями отказов (для некоторых типов ТСЗЛ ωc , ωя , tв представлены в прил. 5).
2. Вычисляют интенсивность восстановления μ работоспособности
ТСЗЛ:
μ = 1 / tв .
(7)
Среднее время до восстановления tв работоспособности ТСЗЛ определяют по статистическим данным. Формулу (7) применяют в случае, когда к
восстановлению работоспособности ТСЗЛ приступают немедленно после обнаружения явного отказа. Если же к восстановлению работоспособности приступают после некоторого времени задержки, обусловленной административными или иными причинами, в формуле (7) вместо tв подставляют tя, которое
включает tв и время задержки по указанным причинам.
Если после обнаружения явного отказа ТСЗЛ немедленно замещается другим
работоспособным ТСЗЛ (например, неработоспособное пожарное конатно-спускное
устройство заменяют работоспособным) , tв в формуле (7) оказывается равным нулю, а µ → ∞.
3. Величины τ и tто в общем случае назначают в зависимости от средств,
выделяемых на систему технического обслуживания ТСЗЛ. При этом необходимо иметь ввиду, что существует оптимальное время τо, при котором вероятность нахождения ТСЗЛ в неработоспособном состоянии будет минимально возможной при данных условиях. Задавшись, с учетом средств выделяемых на техническое обслуживание, временем tто, вычисляют оптимальное
время периодичности технического обслуживания τо:
для нерезервированного ТСЗЛ
12
= (2 tто / ωc)0,5;
(8)
для дублированного ТСЗЛ с общим резервированием и нагруженным
резервом
= (3 ωя tто / µ ωc2)1/3 .
(9)
Описанная ситуация графически изображена на рис. 4.
1
К
К=Кс+Кя+Кто
К*
Кmin
0
τ1
τ0
0
τ2
τ
дежурное время
Рис.4. Зависимость вероятности К неработоспособного состояния ТСЗЛ от дежурного времени τ;
τ0 - оптимальное значение τ, при котором достигается минимально возможная вероятность неработоспособного состояния ТСЗЛ.
Из рис.4 следует, что одно и то же значение К* реализуется при различных
значениях τ. Экономически выгодным оказывается большее значение, так как техническое обслуживание необходимо проводить значительно реже.
4. Вычисляют интенсивность требований λт на выполнение ТСЗЛ требуемых функций (интенсивность требований предотвращать воздействие ОФП
на людей). В каждом случае это число обосновывают с учетом конкретной
обстановки, в общем случае вычисляют по формуле (10):
λт = ΣNпс / ΣN ,
(10)
13
где ΣNпс – суммарное число погибших и травмированных при пожарах людей в однотипных объектах за предыдущий год (или усреднѐнное годовое
число за последние два-три года);
ΣN – суммарное номинальное число людей в однотипных объектах.
5. Вычисляют вероятность Рн того, что ТСЗЛ за время Т = 1 год будет
застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на людей будут воздействовать ОФП (пожарный риск).
Если ТСЗЛ предназначено для спасания только одного человека (например, индивидуальное пожарное канатно-спускное устройство), Рн вычисляют
по формуле:
Рн = λт Т (Кс + Кя + Кто) ;
(11)
К с = ωc τ / 2 ;
(11.1)
К я = ωя / μ ;
(11.2)
Кто = tто / τ .
(11.3)
Вычисленное по формуле (11) Рн сравнивают с нормативным (допустимым) значением 10-6 (ФЗ № 123 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», статьи 79, 93).
Если Рн ≤ 10-6, требования Технического регламента соблюдаются, если
Рн > 10-6, данное ТСЗЛ надо менять на ТСЗЛ другого типа – более надежное,
если же Рн << 10-6, надежность ТСЗЛ намного превышает надежность, требуемую данной ситуацией, а достижение этой надежности требует излишних
капитальных и эксплуатационных расходов.
Чтобы снизить эксплуатационные расходы, необходимо увеличить дежурное
время τ (чем больше τ, тем реже проводят техническое обслуживание). Для этой цели по формуле (12) определяют два значения τ, которые обеспечат Рн = 10- 6. Большее значение τ позволяет обеспечить требуемую Техническим регламентом безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах:
,
где
(12)
; N – число людей, жизнь которых защищает данное ТСЗЛ.
6. Если нерезервированное ТСЗЛ предназначено для одновременной защиты
от ОФП в среднем N человек круглосуточно в течение года находящихся на объекте
(например, автоматическая установка пожаротушения в медицинской барокамере),
расчет производят по неравенству :
14
.
(13)
Если ТСЗЛ дублировано (резервирование общее, резерв нагруженный), расчет
производят по неравенству (14), которое выведено для случая, когда технические
обслуживания резервного и резервируемого ТСЗЛ смещены по времени так, что при
техническом обслуживании одного ТСЗЛ другое обязательно находится в режиме
дежурства:
.
(14)
Соблюдение неравенств (13) и (14) означает, что уровень обеспечения безопасности людей не ниже требуемого Техническим регламентом [1]. Однако, если левые
части неравенств значительно меньше правых, надежность ТСЗЛ в данной ситуации
чрезмерна и на поддержание этой надежности тратятся излишние эксплуатационные расходы. Эти расходы можно сократить до минимума следующим образом.
Для нерезервированного ТСЗЛ, как описано в п.5, по формуле (12) вычисляют
два значения τ. Большее значение позволит обеспечить требуемую Техническим регламентом [1] безопасность людей при минимальных эксплуатационных расходах.
Для дублированного ТСЗЛ (резервирование общее, резерв нагруженный) в неравенство (14) подставляют различные значения τ и методом последовательного
приближения левой части неравенства к правой вычисляют предельное значение τ,
при котором левая часть не будет превышать правую.
При необходимости проведения расчетов с перебором большого числа вариантов ТСЗЛ при различных исходных данных (например, при проектировании ТСЗЛ),
предельное значение τ можно вычислить из уравнения (15):
,
где
(15)
;
Это уравнение решается с помощью ПЭВМ с применением стандартной программы.
7. При защите людей на объекте двумя, тремя или четырьмя ТСЗЛ различного
типа, например, автоматической установкой пожаротушения (АУП), системой противодымной защиты (ПДЗ), системой пожарной сигнализации (СПС), системой
оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре (СОУЭ), расчет производят следующим образом.
7.1. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально скомпонованы как
единая система противопожарной защиты (СПЗ) объекта так, что срабатывание (от-
15
каз) одного ТСЗЛ, например, АУП, приводит к срабатыванию (отказу) других
ТСЗЛ, по формулам (1-6) вычисляют ωc , ωя каждого типа ТСЗЛ.
7.2 Вычисляют ωc (СПЗ) и ωя (СПЗ) единой системы противопожарной защиты:
ωc (СПЗ) = ωc (АУП) + ωc (ПДЗ) + ωc (СОУЭ) + ωc (СПС);
(16)
ωя (СПЗ) = ωя (АУП) + ωя (ПДЗ) + ωя (СОУЭ) + ωя (СПС).
(17)
7.3. С учетом п.2 вычисляют интенсивность восстановления µ (СПЗ) единой
системы противопожарной защиты:
,
где
(18)
tв(i) - среднее время восстановления ТСЗЛ i-го типа; l - число типов ТСЗЛ.
В частности, если объект снабжен четырьмя ТСЗЛ различного типа, как указано в п.7:
.
(19)
7.4. Далее расчет производят по формулам (8,10, 11.1-11.3, 12,13).
7.5. Если все типы ТСЗЛ конструктивно и функционально представляют собой
автономные, полностью независимые друг от друга технические средства так, что
отказ одного ТСЗЛ не влияет на работоспособность других ТСЗЛ, по формулам (1-8,
11.1-11.3, 12) вычисляют Кс , Кя , Кто каждого ТСЗЛ в отдельности и полученные
значения суммируют для определения К(АУП), К(ПДЗ), К(СОУЭ), К(СПС):
К(АУП) = Кс(АУП) + Кя(АУП) + Кто(АУП);
(20)
К(ПДЗ) = Кс(ПДЗ) + Кя(ПДЗ) + Кто(ПДЗ);
(21)
К(СОУЭ) = Кс(СОУЭ) + Кя(СОУЭ) + Кто(СОУЭ);
(22)
К(СПС) = Кс(СПС) + Кя(СПС) + Кто(СПС).
(23)
7.6. Вычисляют вероятность того, что все четыре типа ТСЗЛ окажутся неработоспособными:
К(4) = К(АУП) · К(ПДЗ) · К(СОУЭ) · К(СПС).
(24)
7.7. Полученное значение К(4) сравнивают, как описано в п.6, с правой частью
неравенства (13):
.
16
(25)
Расчет радиационного риска для личного состава
аварийно-спасательных формирований
Допустимое время Т работы в поле с мощностью эффективной дозы излучения Р, при которой не будет превышена допустимая для человека эффективная доза Д (Д ≤ 0,2Зв):
Т=Д/Р.
(26)
Минимальное безопасное расстояние L от локального источника излучения, на котором личный состав может работать в течение времени Т:
L=l
,
(27)
где l – расстояние, на котором локальный источник излучения создает
мощность дозы Рl.
Толщина экрана d из любого материала, который необходимо поставить
между локальным источником излучения и людьми, чтобы мощность дозы на
рабочем месте снизилась до допустимой:
d = 1,3 m ρc / ρ ,
(28)
где 1,3 – толщина слоя половинного ослабления излучения для свинца, см;
m – число слоев половинного ослабления излучения для материала
экрана;
ρc , ρ – плотность свинца и материала экрана.
m = lgn / 0,3 ,
(29)
где n – кратность ослабления мощности дозы излучения на рабочем месте:
n = P0 / P1 = 2m ,
(30)
где P0 – мощность дозы излучения на рабочем месте до установки экрана;
P1 – допустимая мощность дозы излучения на рабочем месте после
установки экрана.
Среднее число N1 людей из N человек облучѐнных, которые заболеют
неизлечимой болезнью и умрут от неѐ в среднем через 15 лет после облучения:
N1 = N Д · 0,056 ,
(31)
где Д – эффективна доза, которую получил каждый из N человек, Зв (Д ≤ 0,2
Зв);
0,056 1/Зв – риск заболевания неизлечимой болезнью облученного человека.
17
Среднее число N2 людей из N человек, которые умрут в течение t лет от
всех других причин смерти (болезни, несчастные случаи, аварии, катастрофы
и т.п.), не связанных с облучением:
N2 = N · t · 0,0134 ,
(32)
где 0,0134 1/год – средний риск смерти человека за 1 год (Россия, 2010 г.,
городское население, мужской пол, возраст 30-59 лет).
Расчет вероятности возникновения пожаров (Прогнозирование пожаров)
Вероятность Р(Nж) возникновения пожара с числом одновременных
жертв Nж до 5 человек включительно за время t на объекте (в городе, регионе,
стране) с номинальной численностью населения N вычисляют по формуле:
Р(Nж) = 1 – e –λNt ,
(33)
где λ – интенсивность потока пожаров определенного типа (табл. 1).
Таблица 1
Интенсивности потоков пожаров в России, усредненные по статистическим данным за
2009-2010 г.г.
Поток пожаров с числом
одновременных жертв Nж
(все пожары) 0 или >
1 или >
2 или >
3 или >
4 или >
5 или >
Nж
Nж0+
Nж1+
Nж2+
Nж3+
Nж4+
Nж5+
Интенсивность потока пожаров
λ, 1/чел. · год
-6
1340 · 10
77 · 10-6
13 · 10-6
2,3 · 10-6
0,6 · 10-6
0,2 · 10-6
λ
λ 0+
λ1+
λ2+
λ3+
λ 4+
λ 5+
Вероятность возникновения пожара Р(Nж) с числом одновременных
жертв Nж более 5 человек за время t на объекте (в городе, регионе, стране) с
номинальной численностью населения N:
,
(34)
где Nж - число одновременных жертв при пожаре; λ 5+- интенсивность потока пожаров с числом одновременных жертв 5 или более человек; a, b, c - параметры распределения числа одновременных жертв при пожаре типа Nж5+ (a
= 14,81; b = 0,58; c = 5).
Усредненные по всей стране и по всем объектам интенсивности потока
пожаров λ, указанные в табл. 1, следует применять в случае, когда нет более
18
точных данных. В приложении 6 представлены уточненные интенсивности
потока пожаров, которые проходят под названием «частота возникновения
пожара». Частота возникновения пожара в расчете на одно учреждение означает (λ·N) формуле (33). Частота возникновения пожара в расчете на одного
человека означает λ в формуле (33).
Вычисление экономического эквивалента человеческой жизни
Экономический эквивалент Э(Тж) жизни среднестатистического человека без различия пола в среднем возрасте Тж:
Э(Тж) = Дс2 / Ру ,
(35)
где Дс2 – среднедушевой располагаемый денежный годовой доход (среднедушевой денежный доход за вычетом обязательных платежей: налогов,
квартплаты, коммунальных услуг и других финансовых обязательств);
Ру – фоновый риск смерти людей (коэффициент смертности с учетом всех
причин смерти);
Тж – средний возраст живущих людей (в России на 2010 г. – 38,5 лет);
Экономический эквивалент Эо жизни новорожденного:
(36)
где а, b, с – параметры плотности распределения вероятностей возраста живущих людей: на 2010 г. а = 43,31; b = 1,86; с = 0.
Экономический эквивалент Э(tж) среднестатистического человека в возрасте tж:
(37)
19
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расчет надежности технических средств защиты людей от
опасных факторов пожара
Задача 1. Планируется укомплектовать 16 этажную гостиницу на N =
500 мест со второго этажа и выше индивидуальными пожарными спасательными устройствами канатно-спускного типа. Средства, выделяемые на эксплуатационные расходы, позволяют назначить такую стратегию технического
обслуживания, которая включает техническое обслуживание устройств с периодичностью не менее τ = 0,5 года (дежурное время) при средней продолжительности технического обслуживания tто = 8 часов = 0,000913 года. Ранее m
= 100 устройств этого типа прошли эксплуатационные испытания в течение ti
= 2 лет каждое, причем за это время на 100 устройств было обнаружено Σnc =
12 скрытых и Σnя = 4 явных отказов. Среднее время восстановления работоспособности (время устранения неисправности) устройства составило tв = 3
часа = 0,000342 года, среднее время неработоспособного состояния по причине явных отказов tя = 6 часов = 0,000685 года.
Вычислить: 1. Индивидуальный пожарный риск Рн в гостинице при
назначенной стратегии технического обслуживания спасательных устройств;
2. Оптимальное значение (дежурное время), при котором индивидуальный
пожарный риск в гостинице достигает минимально возможное значение Рнм;
3. Минимальное и максимальное значения τ (дежурное время), при которых
индивидуальный пожарный риск не превышает допустимого Техническим
регламентом [1] значения;
4. Результаты вычислений представить в графической и в табличной форме;
5. Сделать заключение о возможности снижения индивидуального пожарного риска
в гостинице до допустимого уровня путем снабжения каждого постояльца гостиницы индивидуальным пожарным спасательным устройством, а также о возможности
снижения эксплуатационных расходов за счет увеличения дежурного времени τ
сверх указанного в условии задачи.
Решение. 1. По формулам (1) и (2) вычислим параметры потоков скрытых и
явных отказов спасательного устройства:
ωc = 12 / 100 · 2 = 0,06 1/год;
ωя = 4 / 100 · 2 = 0,02 1/год.
2. По формуле (7) вычислим интенсивность восстановления работоспособности устройства (к восстановлению работоспособного состояния устройства
20
приступают после некоторого времени задержки, обусловленной административными, логистическими и техническими причинами):
μ = 1 / 0,000685 = 1460 1/год.
3. Вычислим интенсивность требований λт предотвращать воздействие ОФП на
человека (интенсивность требуемой функции). Для этой цели воспользуемся приложением 6. Частота возникновения пожара в гостиницах составляет λ = 3,255 · 10- 4
в расчете на одно место. С учетом того, что в гостинице N = 500 мест, вычислим по
формуле (33) вероятность Р возникновения пожара в гостинице за t = 1 год:
0,150196.
Не каждый пожар сопровождается гибелью людей. По статистическим
данным за 2010 г. в Российской Федерации только 6 % пожаров сопровождалось гибелью людей (в большинстве случаев одного человека). Тогда вероятность Рг гибели людей в гостинице за 1 год равна:
Рг = 0,150196 · 0,06 = 0,009012,
а вероятность Рг1 гибели одного отдельно взятого человека (индивидуальный
пожарный риск):
Рг1 = Рг / N = 0,009012 / 500 = 0,000018.
Вероятность Рг1 и есть интенсивность требований λт предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой функции):
λт = Рг1 = 0,000018.
4. По формуле (11) вычислим индивидуальный пожарный риск Рн для человека, снабженного спасательным устройством (вероятность того, что спасательное устройство за время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на человека будут воздействовать ОФП):
Рн = 0,000018 · 1· (0,06 · 0,5 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,5) = 0,3 · 10- 6.
5. По формуле (8) вычислим оптимальное время
(дежурное время), при котором вероятность нахождения спасательного устройства в неработоспособном состоянии будет минимально возможной при данных условиях:
= (2 · 0,000913 / 0,06)0,5 = 0,174 года.
21
6. По формуле (11) вычислим минимально возможный при данных условиях
индивидуальный пожарный риск Рнм, подставляя полученное значение
вместо τ :
Рнм = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,174 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,174) = 0,1 · 10- 6
7. По формуле (12) вычислим два значения τ, при которых индивидуальный
пожарный риск не превышает допустимого Техническим регламентом [1]
значения:
τ1 = (81,09 – 79,64) / 87,6 = 0,017 года;
τ2 = (81,09 + 79,64) / 87,6 = 1,83 года.
8. Подставим полученные значения τ1 , τ2 в формулу (11) и вычислим Рн :
Рн (τ1) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 0,017 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 0,017) = 10- 6 ;
Рн (τ2) = 0,000018 · 1 · (0,06 · 1,83 / 2 + 0,02 / 1460 + 0,000913 / 1,83) = 10 - 6 ;
9. Результаты решения представляем в табл.2 и на рис. 5
Таблица 2
Результаты решения задачи 1
τ
дежурное время
(годы)
0,017
0,174
0,5
1,83
Пожарный риск Рн (10- 6)
1
0,1
0,3
1
Эксплуатационные расходы
(за 1 приняты расходы при
τ = 1,83 года)
108
11
4
1
Заключение: 1. Индивидуальный пожарный риск в гостинице при ее снабжении индивидуальными пожарными спасательными устройствами в расчете на
каждого человека и при стратегии их технического обслуживания, предусматривающей дежурное время τ = 0,5 года, при средней продолжительности
технического обслуживания tто = 8 часов, составляет 0,3 · 10-6 (п.4 решения
задачи).
2. Оптимальное дежурное время, при котором индивидуальный пожарный
риск в гостинице достигает минимально возможного значения Рнм = 0,1 · 10-6 ,
составляет
= 0,174 года (п.п.5,6 решения).
22
3. Минимальное и максимальное дежурное время τ , при которых (и в промежутках между которыми) индивидуальный пожарный риск не превышает
допустимого Техническим регламентом [1] значения 10-6 в год, составляет τ1
= 0,017 года, τ2 =1,83 года (п.7 решения).
Пожарный
риск (10-6)
Рн
1,0
0,3
0,1
0,017 0,174
0,5
1
τ Дежурное время (годы)
1,5
1,83
2
Рис. 5. Результаты решения задачи 1.
4. Индивидуальный пожарный риск в гостинице можно снизить со среднестатистического Рг1 = 0,000018 за 1 год (п.3 решения), до допустимого Техническим регламентом [1] значения 10-6 за 1 год путем снабжения каждого человека в гостинице индивидуальным пожарным спасательным устройством и
при соблюдении стратегии его технического обслуживания, указанной в
условии задачи (п.4 решения).
5. Для снижения эксплуатационных расходов на техническое обслуживание
спасательных устройств стратегию их технического обслуживания необходимо изменить так, чтобы дежурное время τ = 0,5 года, предусмотренное в
условии задачи, увеличить до τ = 1,83 года. В этом случае индивидуальный
пожарный риск увеличится с 0,3 · 10-6 (п.4 решения), до допустимого Техническим регламентом [1] значения 10-6 (п.8 решения). Эксплуатационные затраты при этом снизятся примерно в 4 раза, так как Технические обслуживания необходимо проводить не через 0,5 года, а через 1,83 года, т.е. в 1,83 / 0,5
≈ 4 раза реже.
Задача 2. Условие задачи аналогично условию задачи 1. Задача решается
по вариантам (табл. 3). Номер варианта соответствует порядковому номеру,
под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном журнале.
23
Таблица 3
Варианты исходных данных для решения задачи 2
№
варианта
τ
(год)
tто
(час)
m
ti
(год)
Σnc
Σnя
tв
(час)
tя
(час)
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
3,9
3,8
3,7
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
3,0
2,9
2,8
2,7
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
Задача 3. Разработана конструкция индивидуального пожарного спасательного устройства для комплектования гостиниц. На рис. 6 представлена
его блок-схема безотказности. Чтобы принять решение о его производстве
24
необходимо оценить, в состоянии ли эта конструкция обеспечить безопасность человека в гостинице при следующих исходных данных:
τ = 0,5 года;
tто = 8 часов = 0,000913 года;
μ = 1460 1/год;
λт = 18 · 10-6 1 / год.
Решение 1. По условию примера отказы элементов 8-14 могут быть только скрытыми. Этот участок элементов приводим к эквивалентной интенсивности отказов одного условного элемента. Для этого сначала просуммируем интенсивности отказов
одной из цепей с 8-го по 14 элемент, так как они соединены последовательно:
10- 6 · (0,002 + 1,1 + 7,5 + 0,35 + 0,35 + 0,02 · 2 + 0,2) = 9,54 · 10-6 .
2. По формуле (5) вычислим эквивалентную интенсивность отказов одного условного элемента, мыслимого взамен резервных и резервируемых
элементов 8-14:
λсу = (9,54 · 10-6)2 = 0,000000.
Таким образом, интенсивность отказов условного элемента считаем
равной нулю.
3. По формулам (3) и (4) вычислим параметры потоков скрытых и явных
отказов устройства:
ωc = λc3 + λc4 + λc6 + λcу = (0,12 + 0,65 · 4 + 1,1 + 0) · 10-6 = 3,82 · 10-6 ;
ωя = λя1 + λя2 + λя5 + λя7 = (0,02 + 0,04 + 1,1 + 0,02) · 10-6 = 1,18 · 10-6 .
4. По условию примера размерность исходных данных представлена в расчете
на 1 год, следовательно, вычисленные параметры потоков отказов необходимо также привести к 1 году:
ωc = 3,82 · 10-6 1 / час · 8760 час / год = 0,0335 1 / год;
ωя = 1,18 · 10-6 1 / час · 8760 час / год = 0,0103 1 / год.
5. По формуле (11) вычислим вероятность того, что спасательное устройство за
время Т = 1 год будет застигнуто пожаром в неработоспособном состоянии и на человека будут воздействовать ОФП (индивидуальный пожарный риск):
Рн = 18 · 10-6 · 1 (0,0335 · 0,5 / 2 + 0,0103 / 1460 + 0,000913 / 0,5) = 0,1 · 10-6 .
При данных условиях устройство с большим запасом может обеспечить требуемую Техническим регламентом [1] безопасность людей, т.к. Рн должно быть
≤ 10- 6 .
25
λя = 0,02
λя = 0,04
карабин
канат
2
1
λя = 0,02
эксцентрик
λс = 0,002
λс = 0,12
катушка
3
λс = 1,1
λс = 0,65
подшипник
4 шт
4
λя = 1,1
серьга
вентиль
корпус
7
6
5
цилиндр
шатун
шпилька
λс = 7,5
λс = 0,35
λс = 1,1
эксцентрик
цилиндр
шатун
шпилька
8
9
10
11
поршень
сальник
2 шт
шток
λс = 0,2
λс = 0,02
λс = 0,35
поршень
сальник
2 шт
шток
13
12
14
Рис.6. К задаче 3. Блок-схема безотказности спасательного устройства. Интенсивности
отказов взяты из приложения 4, размерность 10-6 1/час. Элементы 8-14 дублированы
нагруженным резервом.
26
Задача 4. Условие задачи аналогично условию задачи 3. Задача решается
по вариантам (табл.4). Номер варианта соответствует порядковому номеру,
под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном журнале. μ, τ, tто,
λт остаются без изменений как в задаче 3.
Таблица 4
Интенсивности отказов элементов (10- 6 1/час)
Номер элемента на блок-схеме (рис.6)
№ варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,009
0,010
0,011
0,012
0,013
0,014
0,015
0,016
0,017
0,018
0,019
0,020
0,021
0,022
0,023
0,024
0,025
0,026
0,027
0,028
0,029
0,030
0,031
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16,5
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
27
Задача 5. В эксплуатацию планируется ввести медицинскую барокамеру,
в которой круглосуточно в течение Т = 1 год будет находиться в среднем Т =
4 чел. (временем перезагрузки людей пренебрегаем). В случае пожара эвакуация людей невозможна и их жизнь зависит от срабатывания спринклерной
установки водяного пожаротушении, которой планируется снабдить барокамеру. Определить наибольшее дежурное время τ , при котором будет обеспечена требуемая Техническим регламентом [1] безопасность людей, при следующих исходных данных (вычислены по параметрам приложения 5):
ωc = 0,035 1/год; ωя = 0,184 1/год; tто = 0,000913 года; μ = 6257 1/год.
Решение 1. По данным приложения 6 частота λ возникновения пожаров в
больницах составляет 2,358 · 10- 4 в расчете на одно койко-место. С учетом
того, что барокамера предусмотрена на N = 4 койко-места, по формуле (33)
вероятность Р возникновения пожара в барокамере за t = 1 год:
По условию задачи вероятность P и есть интенсивность требований λт
предотвращать воздействие ОФП на человека (интенсивность требуемой
функции):
λт = Р = 0,000943.
2. Определим, способна ли в принципе установка пожаротушения при
данных условиях обеспечить требуемую Техническим регламентом [1] безопасность людей. Для этой цели по формуле (8) вычислим оптимальное время :
= (2 · 0,000913 / 0,035)0,5 = 0,228 года.
3. Подставляем полученное значение
в неравенство (13):
(0,035 · 0,228 / 2 + 0,184 / 6257 + 0,000913 / 0,228) > 1 / 4 · 943 · 10- 6 · 1· 106
0,008023 > 0,000265
Левая часть неравенства оказалась больше правой, тогда как она не
должна ее превышать. Установка пожаротушения при данных условиях не
может обеспечить требуемую Техническим регламентом [1] безопасность
людей ни при каком значении τ . Выход может быть найден путем общего резервирования установки, т.е. для защиты жизни людей в барокамере предусмотреть две идентичные установки пожаротушения.
28
4. Приняв решение резервировать установку пожаротушения, вычислим
по формуле (9) оптимальное время
для ТСЗЛ, состоящего из двух установок пожаротушения:
= (3 · 0,184 · 0,000913 / 6257 · (0,035)2)1/3 = 0,040 года.
5. Полученное значение
подставляем в неравенство (14):
;
0,000034 < 0,000265.
ТСЗЛ, состоящая из двух установок пожаротушения, с большим запасом способна обеспечить требуемую безопасность людей.
6. Определим наибольшее значение τ, при котором все ещѐ будет обеспечиваться требуемая Техническим регламентом [1] безопасность людей. Для
этой цели в неравенство (14) будем подставлять различные значения τ >
и
методом последовательного приближения левой части неравенства к правой
вычислим предельное значение τ, при котором левая часть сравняется с правой. Расчеты показывают, что при τ = 0,75 года левая часть неравенства
примерно равна правой:
0,000262
0,000265.
Это значение τ в 19 раз превышает
= 0,040 года и, следовательно,
эксплуатационные расходы на поддержание ТСЗЛ в работоспособном состоянии, обеспечивающем требуемую безопасность людей, будут примерно в 19
раз меньше, чем для
= 0,040 года, обеспечивающем максимально возможную, но не требуемую данной ситуацией надежность ТСЗЛ.
Задача 6. Условие задачи аналогично условию задачи 5. Задача решается
по вариантам (табл.5). Номер варианта соответствует порядковому номеру,
под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном журнале.
Задача 7. Два верхних этажа трехэтажной школы запланировано снабдить пожарными спасательными рукавными устройствами по 2 шт. на каждом этаже, вмещающем (250 + № варианта) человек. Блок-схема безотказности устройства представлена на рис.7. Определить достигаемый таким путем
уровень безопасности людей (пожарный риск) и его соответствие требованию
Технического регламента [1] при условии, что периодичность технического
29
Таблица 5
Исходные данные для решения задачи 6
№
варианта
Т
(год)
N
(чел.)
ωc
(1/год)
ωя
(1/год)
tто
(час)
μ
(1/год)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
3
4
3
2
1
2
3
4
3
2
1
2
3
4
3
2
1
2
3
4
3
2
1
2
3
4
3
2
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
0,040
0,045
0,050
0,055
0,060
0,065
0,070
0,075
0,080
0,085
0,090
0,095
0,100
0,105
0,110
0,115
0,120
0,125
0,130
0,135
0,140
0,145
0,150
0,100
0,105
0,110
0,115
0,120
0,125
0,130
0,135
0,140
0,145
0,150
0,155
0,160
0,165
0,170
0,175
0,180
0,185
0,190
0,195
0,200
0,205
0,210
0,215
0,220
0,225
0,230
0,235
0,240
0,245
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
15,0
15,5
16,0
16,5
4000
4100
4200
4300
4400
4500
4600
4700
4800
4900
5000
5100
5200
5300
5400
5500
5600
5700
5800
5900
6000
6100
6200
6300
6400
6500
6600
6700
6800
6900
обслуживания устройства составляет τ = 0,5 года (дежурное время), проводится оно при отсутствии людей в школе, а основная масса людей находится в
школе 8 часов в сутки. В случае превышения допустимого Техническим регламентом [1] уровня пожарного риска, предложить другую стратегию технического обслуживания пожарных спасательных рукавных устройств или другие компенсирующие мероприятия с учетом того, что ресурсы их осуществления ограничены стоимостью четырех указанных пожарных спасательных
30
рукавных устройств и их техническим обслуживанием не чаще чем один раз в
месяц.
Задача решается по вариантам. Номер варианта соответствует порядковому номеру, под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном
журнале.
λс = 0,0010
λс = 0,0096
винтовой
зажим
корпус
λс = 0,0002
λс = 0,0006
крепление
рукава к корпусу
рукав
Рис.7. К задаче 7. Блок-схема безотказности пожарного спасательного рукавного устройства (интенсивности отказов элементов взяты из приложения 4, размерность 1/год).
Расчет радиационного риска для личного состава
аварийно-спасательных формирований
Задача 8. На территории ядерного объекта после аварии с выбросом радиоактивных веществ (РВ) средняя мощность эффективной дозы гаммаизлучения на уровне земли составляет Р (табл.6). Вычислить допустимое
время работы личного состава на этой территории с учетом того, что все тело
облучается равномерно указанной мощностью, защитными свойствами одежды от излучения пренебречь, облучение личного состава планируется до эффективной дозы Д = 0,1Зв.
Задача решается по вариантам. Номер варианта соответствует порядковому номеру, под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном
журнале.
Задача 9. Локальный источник гамма-излучения на расстоянии 2 м создает мощность эффективной дозы излучения Р (табл.6). Вычислить минимальное допустимое расстояние от источника излучения до личного состава,
занятого выполнением аварийно-спасательных работ (АСР), при условии, что
все тело человека облучается равномерно, защитными свойствами одежды от
гамма-излучения пренебречь, время работы составляет Т ч, облучение личного состава планируется до 100 мЗв.
31
Таблица 6
К задачам 8, 9, 10, 12
Вариант
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
P,
Т,
мЗв/час
Час
10000
5000
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
950
900
850
800
750
700
0,025
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
Материал
экрана
Свинец
Сталь
Цемент
Песок
Кирпич
Гравий
Глина
Железобетон
Дерево
Алюминий
Гранит
Вода
Свинец
Сталь
Цемент
Плотность
материала,
г/см3
Вариант
№
P,
Т,
мЗв/час
час
11,3
7,8
1,4
1,6
1,7
1,8
1,9
2,2
0,8
2,7
2,8
1,0
11,3
7,8
1,4
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
40
30
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
6,0
Материал
экрана
Песок
Кирпич
Гравий
Глина
Железобетон
Дерево
Алюминий
Гранит
Вода
Свинец
Сталь
Цемент
Песок
Кирпич
Гравий
Плотность
материала,
г/см3
1,6
1,7
1,8
1,9
2,2
0,8
2,7
2,8
1,0
11,3
7,8
1,4
1,6
1,7
1,8
Задача 10. На площадке, где проводятся АСР, локальный источник гамма-излучения создает мощность эффективной дозы Р (табл.6). Вычислить
толщину экрана, с помощью которого можно снизить мощность эффективной
дозы излучения до допустимого для личного состава уровня 10 мЗв/час при
условии, что все тело облучается равномерно, защитными свойствами одежды пренебречь.
Задача 11. Пожар, возникший после взрыва ядерного реактора на Чернобыльской АЭС, был локализован пожарным подразделением численностью
28 человек через 1,5 ч.
Вычислить, какое количество личного состава N потребовалось бы для
локализации этого пожара при соблюдении Норм радиационной безопасности
НРБ-76, которые действовали в то время. Средняя мощность дозы гаммаизлучения в местах тушения пожара составляла Р = 1000 Р/ч.
Решение. Пожарные выполнили объѐм работ:
28 · 1,5 = 42 чел. · ч.
N человек за время Т должны были бы выполнить такой же объѐм работ:
N · T = 42 чел.· ч,
32
откуда
N = 42 / Т
(*)
где Т – допустимое время работы пожарного, ч.
При соблюдении НРБ-76 максимальное планируемое повышенное облучение пожарного допускалось до 25 Р. По формуле (26):
Т = 25 / 1000 = 0,025 ч.
Подставляя это значение в формулу (*), получаем:
N = 42 / 0,025 = 1680 чел.
Задача 12. Площадка, где планируется проведение АСР, облучается через
окно поврежденного ядерного объекта так, что мощность эффективной дозы
гамма-излучения на ней составляет Р (табл.6). Пожарные перекрыли это окно
заполненной водой автоцистерной АЦ-40 (130) так, что все излучение проходит через цистерну с водой по еѐ ширине. Вычислить допустимое время работы пожарных при условии, что их облучение планируется до 0,1 Зв, защитными свойствами стенок автоцистерны и других металлических частей автомобиля пренебречь, ширина цистерны с водой (путь прохождения гаммалучей через воду) составляет 1,4 м.
Задача 13. При следовании к месту аварии на ядерном объекте пожарные
обнаружили над дорогой радиоактивное облако. По данным разведки мощность эффективной дозы гамма-излучения, создаваемой облаком на уровне
земли, составляет 0,2 Зв/час, диаметр облака – 0,3 км. Вычислить дозу облучения, которую получат пожарные, проезжающие под этим облаком, если
скорость движения автомобиля составляет 3 км/час · № варианта. Считать,
что момент начала и конца облучения выходит на 0,1 км за границу проекции
облака на землю, мощность дозы излучения, воздействующей на пожарных,
постоянна и равна указанному выше значению, защитными свойствами одежды и автомобиля пренебречь.
Задача 14. Вычислить количество личного состава, требуемого для выполнения АСР на поврежденном ядерном объекте при условии, когда в месте
проведения АСР мощность эффективной дозы гамма-излучения составляет 1
Зв/час, всѐ тело человека облучается равномерно, облучение планируется до
200 мЗв, предполагаемый объем работ составляет 12 чел.· ч · № варианта.
Задача 15. Шофер, обслуживающий пожарную машину АЦ-40 (130), при
выполнении АСР обнаружил внезапное появление над местом работы радио-
33
активного облака с мощностью эффективной дозы гамма-излучения на
уровне земли 0,3 Зв/час. Вычислить, в каком из перечисленных ниже случаев
шофѐр получит меньшую дозу облучения, если время существования облака
составляет 1 минуту · № варианта:
а) шофѐр укрывается под автоцистерной, толщина слоя воды в цистерне
– 1 м, приведѐнная толщина стальных деталей автомобиля, через которые
проходит излучение - 3 см, всѐ время существования облака мощность дозы
излучения на земле постоянна;
б) шофѐр покидает опасное место и направляется со средней скоростью 3
м/с (работает в СИЗОД) в сторону убежища, которое находится на расстоянии
200 м. За всѐ время нахождения в пути он облучается средней мощностью
эффективной дозы 0,3 Зв/час.
Задача 16. Бронетранспортер планируется оборудовать для ликвидации
радиационных аварий. Приведенная толщина стального дна БТР (с учетом
других деталей и механизмов под дном) составляет 3 см. Вычислить толщину
свинцовых плит, которые необходимо уложить на дно БТР, чтобы при работе
на местности в течение 3-х часов личный состав получил бы эффективную
дозу, не превышающую (50 + 5 · № варианта) мЗв. Средняя мощность эффективной дозы излучения от земли в направлении дна БТР составляет 1 Зв/час
(рис 8).
Свинцовые
плиты
?
Стальное дно
БТР
3 см
1 Зв/час
Рис. 8. К задаче 16
Задача 17. При ликвидации последствий аварии на ядерном объекте с
выбросом радиоактивных веществ личный состав в количестве N = 1000 человек (возраст 30-59 лет) подвергся внешнему облучению эффективной дозой
Д = (50 + 5 · № варианта) мЗв каждый. Внутреннее облучение исключено, так
как каждый человек был снабжѐн защитной одеждой и снаряжением. Вычислить: среднее число N1 людей, которые заболеют в результате облучения не-
34
излечимой болезнью и умрут от неѐ в среднем через 15 лет; среднее число N2
людей, которые умрут в течение 15 лет от всех других причин смерти, не связанных с облучением при ликвидации аварии; отношение N1 / N, N2 / N, N1 /
N2 в процентах.
Решение. Решаем вариант №30. Д= 50 + 5 · 30 = 200 мЗв = 0,2 Зв.
1. По формуле (31):
N1 = N · Д · 0,056 = 1000 · 0,2 · 0,056 = 11,2 чел.
N1 / N = (11,2/1000) · 100 = 1,12%
2. По формуле (32):
N2 = N · t · 0,0134 = 1000 · 15 · 0,0134 = 201 чел.
N2 / N = (201/1000) · 100 = 20,1%
3. (N1 / N2) · 100 % = (11,2/201) · 100% = 5,6%
Задача 18. На каждые n = 7,3 млн выкуренных сигарет от рака легких
умирает 1 чел. (стр.25 книги: Холл Э.Д. Радиация и жизнь: пер. с англ. – М.:
Медицина, 1989. – 256 с.). Вычислить продолжительность времени курения
20 сигарет в день чтобы риск смерти человека (не облученного) в результате
курения сравнялся с радиационным риском, которому подвергается пожарный (спасатель), облученный при ликвидации радиационной аварии допустимой в соответствии с Нормами [6] эффективной дозой Д = (50 + 5 · № варианта) мЗв.
Решение. Решаем вариант №30. Пожарный (спасатель) подвергается
обучению дозой Д = 50 + 5 · 30 = 200 мЗв. Воспользуемся решением задачи
17. Из N = 1000 человек, облученных максимально допустимой дозой, N1 =
11,2 чел. заболеют и умрут в среднем через 15 лет. Для того, чтобы в результате курения заболело и умерло N1 = 11,2 чел. необлученных необходимо выкурить nc сигарет:
nc = n · N1 = 7,3 млн · 11,2 = 81760000 сигарет.
Количество курильщиков Nк принимаем равным числу N облученных
пожарных (спасателей). На каждого из Nк = 1000 чел. курильщиков приходится n1 сигарет:
n1 = nc / Nк = 81760000 / 1000 = 81760 сигарет.
Если курильщик выкуривает n2 = 20 сигарет в день, то n1 = 81760 сигарет он выкуривает за t дней:
t = n1 / n2 = 81760 / 20 = 4088 дней = 11,2 года.
35
Задача 19. Конструкция противорадиационного укрытия представлена на
рис.9. Защитный материал представляет собой гравий (плотность 1,8 г/см 3),
уложенный на железобетонную плиту (плотность 2,2 г/см3) толщиной 30 см.
Слой гравия имеет толщину h = 100 см + 3 см · № варианта. В результате радиационной аварии произошло радиоактивное загрязнение местности. Мощность эффективной дозы излучения на местности в окрестности укрытия составляет Р = (1000 + 10 · № варианта) мЗв/час. Люди находятся в укрытии в
течение 24 часов и далее эвакуируются на автобусах за пределы зоны радиационной аварии со средней скоростью 80 км/час. Расстояние, проходимое автобусами через зону радиационной аварии, составляет 30 км, средняя мощность эффективной дозы за время в пути составляет Р/4. Вычислить:
1.
Дозу внешнего облучения, которую получат люди, находясь
в течение 24-х часов в укрытии;
2.
Дозу внешнего облучения, которую получат люди в пути
при эвакуации (защитными свойствами автобусов пренебречь);
3.
Время нахождения в укрытии, в течение которого люди получили бы такую же дозу внешнего облучения как при эвакуации на автобусах;
4.
Сделать заключение о целесообразности эвакуации людей с
учетом того, что период полураспада выпавшего на местность радионуклида составляет 30 лет.
Задача решается по вариантам. Номер варианта соответствует порядковому номеру, под которым фамилия слушателя зафиксирована в учебном
журнале.
P
Гравий
плотность 1,8 г/см3
Железобетон
плотность 2,2 г/см3
Рис. 9. К задаче 19.
36
h
30 см
Расчет вероятности возникновения пожаров (Прогнозирование пожаров)
Задача 20. Вычислить вероятность возникновения пожаров типа Nж0+,
Nж1+, Nж5+ (см. табл.1) в здании гостиницы с номинальной численностью проживающих N = (500 + 10 · Nв варианта) человек за время t = 1 год.
Решение. Решаем вариант Nв = 1. N = 500 + 10 · 1 = 510 чел.
Частота возникновения пожара в течение года в гостиницах составляет λ =
3,255 · 10-4 на одно место (приложение 6). Вероятность возникновения пожара
типа Nж0+ вычислим по формуле (33):
Для вычисления вероятностей возникновения пожаров типа Nж1+ и Nж5+
значение λ необходимо брать из табл. 1, т. к. значение λ в приложении 6 учитывает
все типы пожаров, как с жертвами, так и без жертв. По формуле (33) вычислим вероятность возникновения пожара типа Nж1+, подставляя в нее значение
λ = 77 · 10-6:
По формуле (34) вычислим вероятность возникновения пожара типа
Nж5+, подставляя в нее значение λ = 0,2 · 10-6:
.
Как интерпретировать полученные вероятности?
Первый способ.
При Р(Nж) << 1 полученные вероятности необходимо округлить до первой-второй значащей цифры и представить в виде дробей:
Р(Nж0+) = 15/100;
Р(Nж1+) = 4/100;
Р(Nж5+) = 1/10000.
Числитель этой дроби показывает среднее число объектов, на которых за
время t возникнет пожар определенного типа, а знаменатель – общее число
наблюдаемых объектов. Например, если наблюдать в течение года 100 гостиниц, аналогичных указанной в условии задачи, то в среднем в 15 из них произойдут пожары типа Nж0+ и в 4-х – пожары типа Nж1+ .
Второй способ.
При Р(Nж) << 1 представляем, что объект эксплуатируется неограниченно долго. Тогда среднее время Тс между пожарами на объекте будет равно:
37
Тс = t / Р(Nж)
Например, для указанной в задаче гостиницы:
пожар типа Nж0+ будет возникать в среднем один раз в
Тс = 1 / 0,152958 = 6,5 лет;
пожар типа Nж1+ будет возникать в среднем один раз в
Тс = 1 / 0,038509 = 30 лет;
пожар типа Nж5+ будет возникать в среднем один раз в
Тс = 1 / 0,000102 = 9804 года.
Вычисление экономического эквивалента человеческой жизни
Задача 21. Обосновать расходы на обеспечение пожарной безопасности
детского сада на N = 50 детей в г. Рязани. Средний возраст детей t = 4 года.
Решение.
1. По статистическим данным за 2010 г. в Рязанской области Дс2 =
132000 руб, Ру = 0,0203. По формуле (35):
Э(Тж) = 132000 / 0,0203 = 6,502 млн руб.
2. Экономический эквивалент Эо жизни новорожденного, с учетом того, что Тж = 38,5 лет, по формуле (36):
3. Экономический эквивалент жизни среднестатистического человека в
возрасте tж = 4 года, по формуле (37):
4. По формуле (33) вероятность Р(Nж0+) возникновения пожара в детском саду за t = 1 год:
P(
)=1-
где 9,72 · 10-5 – частота возникновения пожара в течение года в расчете на одного ребенка (приложение 6).
38
5. Эта вероятность включает вероятность возникновения любого пожара, как с гибелью, так и без гибели людей. Не каждый пожар сопровождается гибелью людей. По статистическим данным за 2010 г. в
Российской Федерации только 6 % пожаров сопровождалось гибелью людей (в большинстве случаев - одного человека). Тогда вероятность Рг гибели людей в детском саду за 1 год:
Рг = 0,000485 · 0,06 = 0,000029.
6. Экономический эквивалент ущерба Эуг в результате гибели людей
при пожаре в детском саду за 1 год:
Эуг = Рг · Э (tж) = 0,000029 · 14,35 млн руб = 416 руб
7. Экономический ущерб Эут в результате травмирования людей при
пожаре составляет примерно 50 % от Эуг (на каждого погибшего при
пожаре приходится в среднем один травмированный):
Эут = 0,5 · Эуг = 0,5 · 416 = 208 руб.
8. Материальный ущерб Уп при пожаре составляет всего около 1% от
Эуг:
Уп = 0,01 · Эуг = 0,01 · 416 = 4 руб.
9. Суммарный ущерб Ус при пожаре с учетом гибели, травмирования
и материального ущерба:
Ус = Эуг + Эут + Уп = 416 + 208 + 4 = 628 руб/год.
10. Это и есть расходы, которые следует выделять дополнительно к тем
расходам, которые несут владельцы детского сада на обеспечение
его пожарной безопасности и государство, содержащее государственную противопожарную службу. Незначительность этой суммы
объясняется тем, что риск гибели Рг1 отдельно взятого человека в
этом детском саду соответствует требованию Технического регламента [1]. В п.5 вычислена вероятность гибели людей Рг = 0,000029,
которая является суммой вероятности гибели всех 50 чел. Тогда риск
гибели Рг1 одного человека за 1 год (индивидуальный пожарный
риск):
Рг1 = Рг / 50 = 0,000029 / 50 = 0,5 · 10-6,
а должен быть не более 1 · 10-6.
39
Задача 22. Обосновать расходы на обеспечение пожарной безопасности
дома отдыха на Nк = (200 + 5 · № варианта) койко-мест в Московской области. Средний возраст отдыхающих tж = 45 лет.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Основные понятия, термины и определения, регламентируемые ГОСТ Р 53480-2009.
«Надежность в технике. Термины и определения». (Представлены 102 из 212 терминов и
определений).
№
п/п
Основное понятие, термин
1
Изделие
2
Составная часть
3
Восстанавливаемое изделие
4
Невосстанавливаемое изделие
40
Определение
Любая функциональная единица, которую можно
рассматривать в отдельности.
Примечания
1 Примерами изделий могут быть система, подсистема, оборудование, устройство, аппаратура, узел,
деталь, элемент.
2 Изделие может состоять из технических средств,
программного обеспечения или их сочетания и может также в частных случаях включать людей.
3 Группу изделий можно рассматривать как самостоятельное изделие.
Рассматриваемая часть изделия.
Примечание – Составную часть можно рассматривать как самостоятельное изделие.
Изделие, которое при данных условиях после отказа
может быть возвращено в состояние, в котором оно
может выполнять требуемую функцию.
Примечания
1 "Данные условия" могут включать климатические,
технические или экономические обстоятельства.
2 Изделие, которое является восстанавливаемым
при одних данных условиях, может быть невосстанавливаемым при других условиях.
Изделие, которое при данных условиях после отказа
не может быть возвращено в состояние, в котором
оно способно выполнить требуемую функцию.
Примечания
1 "Данные условия" могут включать климатические,
технические или экономические обстоятельства.
2 Изделие, которое является невосстанавливаемым
при одних данных условиях, может быть восстанав-
5
Требуемая функция
6
Соответствие
7
Дефект
8
Надежность
9
Готовность
10
Безотказность
ливаемым при других условиях.
Функция или сочетание функций, которые рассматривают как необходимые для оказания услуги.
Примечание - Требуемая функция может быть установлена, предполагаться или быть обязательной.
Выполнение требования.
[ГОСТ Р ИСО 9000-2008, статья 3.6.1]
Невыполнение требования, связанного с предполагаемым или установленным использованием.
Примечания
1 Различие между понятиями "дефект" и "несоответствие" является важным, так как имеет подтекст
юридического характера, особенно связанный с вопросами ответственности за качество продукции.
Следовательно, термин "дефект" следует использовать чрезвычайно осторожно.
2 Использование, предполагаемое потребителем,
может зависеть от характера информации, такой
как инструкции по использованию и техническому
обслуживанию, предоставляемые поставщиком.
[ГОСТ Р ИСО 9000-2008, статья 3.6.3]
Свойство готовности и влияющие на него свойства
безотказности и ремонтопригодности, и поддержка
технического обслуживания.
Примечание - Данный термин используют только
для общего неколичественного описания надежности.
Способность изделия выполнить требуемую функцию при данных условиях в предположении, что
необходимые внешние ресурсы обеспечены.
Примечания
1 Эта способность зависит от сочетания свойств
безотказности, ремонтопригодности и поддержки
технического обслуживания.
2 «Данные условия» могут включать климатические, технические или экономические обстоятельства.
3 Необходимые внешние ресурсы, кроме ресурсов
технического обслуживания, не влияют на свойство
готовности.
Способность изделия выполнить требуемую функцию в заданном интервале времени при данных
условиях.
Примечания
41
11
Ремонтопригодность
12
Долговечность
13
Сохраняемость
14
Работоспособное состояние
15
Наработка
16
Требуемое время
17
Состояние готовности
18
Время готовности
19
Дежурное состояние
42
1 "Данные условия" могут включать климатические,
технические или экономические обстоятельства.
2 Обычно предполагают, что в начале интервала
времени изделие в состоянии выполнить требуемую
функцию.
Способность изделия при данных условиях использования и технического обслуживания к поддержанию или восстановлению состояния, в котором оно
может выполнить требуемую функцию.
Примечание - «Данные условия» могут включать
климатические, технические или экономические обстоятельства.
Способность изделия выполнять требуемую функцию до достижения предельного состояния при
данных условиях использования и технического обслуживания.
Примечание - "Данные условия" могут включать
климатические, технические или экономические обстоятельства.
Способность изделия выполнять требуемую функцию в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Состояние изделия, при котором оно способно выполнить требуемую функцию при условии, что
предоставлены необходимые внешние ресурсы.
Примечание - Изделие в одно и то же время может
находиться в работоспособном состоянии для некоторых функций и в неработоспособном состоянии
для других функций.
Интервал времени, в течение которого изделие
находится в состоянии функционирования.
Примечание - Наработка может быть непрерывной
величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т.п.) и дискретной величиной
(число циклов, срабатываний, запусков и т.п.).
Интервал времени, в течение которого потребитель
требует, чтобы изделие находилось в работоспособном состоянии.
Состояние не функционирования изделия в требуемое время.
Интервал времени, в течение которого изделие
находится в состоянии готовности.
Состояние изделия быть способным выполнить требуемую функцию по запросу.
20
21
Неработоспособное состояние
Предельное состояние
23
Критерий предельного состояния
Критическое состояние
24
Отказ
25
Ошибка
26
Критерий отказа
27
Полный отказ
28
Частичный отказ
29
Независимый отказ
30
Зависимый отказ
31
Последствия отказа
32
Ошибка человека
33
Проявления скрытой неисправности
Критический отказ
22
34
Состояние изделия, при котором оно неспособно
выполнить требуемую функцию по любой причине.
Состояние изделия, при котором его дальнейшая
эксплуатация недопустима или нецелесообразна по
причинам опасности, экономическим или экологическим.
Признаки предельного состояния, по которым принимают решение о его наступлении.
Состояние изделия, которое может привести к тяжелым последствиям: травмированию людей, значительному материальному ущербу или неприемлемым экологическим последствиям.
Потеря способности изделия выполнить требуемую
функцию.
Примечание - Отказ является событием, которое
приводит к состоянию неисправности.
Несоответствие между вычисленным, наблюдаемым
или измеренным значением или состоянием и истинным, заданным или теоретически правильным
значением или состоянием.
Заранее оговоренные признаки нарушения работоспособного состояния, по которым принимают решение о факте наступления отказа.
Отказ, характеризующийся потерей способности
изделия выполнять все требуемые функции
Отказ, характеризующийся потерей способности
изделия выполнять некоторые, не все требуемые
функции.
Примечание - Частичный отказ является событием,
которое приводит к состоянию частичной неисправности.
Отказ, не вызванный прямо или косвенно другим
отказом или неисправностью.
Отказ, вызванный другим отказом или неисправностью.
Важность, значимость отказа в пределах или вне
приделов изделия.
Действие человека, приведшее к непреднамеренному результату.
Отказ, который указывает на существование скрытой неисправности.
Отказ, который может привести к тяжелым последствиям: травмированию людей, значительному материальному ущербу или неприемлемым экологиче-
43
35
Повреждение
36
Неисправность
37
Неявная неисправность
38
Скрытая неисправность
39
Наработка до отказа
40
Наработка до первого отказа
41
Время между отказами
42
Наработка между отказами
43
Время до восстановления
44
Срок службы
45
Вероятность безотказной работы R (t1,t2)
44
ским последствиям.
Приемлемая для пользователя неполная способность изделия выполнить требуемую функцию.
Состояние изделия, характеризующееся неспособностью выполнить требуемую функцию, исключая
такую неспособность во время профилактического
технического обслуживания или других запланированных действий или из-за нехватки внешних ресурсов.
Неисправность, которая вызывает ошибку при специфических условиях.
Примечание - Неявная неисправность является
скрытой до первого проявления.
Существующая, но еще невыявленная неисправность.
Примечание - Скрытая неисправность, в конечном
счете, может быть обнаружена диагностическими
методами или при отказе.
Наработка, накопленная от первого использования
изделия или от его восстановления до отказа.
Наработка, накопленная от первого использования
изделия до его отказа.
Примечание – Наработка до первого отказа является
частным случаем наработки до отказа.
Интервал времени между двумя последовательными
отказами восстанавливаемого изделия.
Примечание - Время между отказами включает
продолжительность работоспособного состояния
изделия и продолжительность неработоспособного
состояния изделия.
Суммарная наработка восстанавливаемого изделия
между двумя последовательными отказами.
Интервал времени от момента отказа изделия до
момента его восстановления.
Примечание - Когда момент отказа не определен, то
предполагают, что интервал времени начинается
после обнаружения отказа.
Продолжительность эксплуатации изделия или ее
возобновления после капитального ремонта до
наступления предельного состояния.
Вероятность выполнить требуемую функцию при
данных условиях в интервале времени (t1,t2).
Примечания
1 Обычно предполагают, что в начале интервала
времени изделие находится в работоспособном состоянии.
2 При t1 = 0 и t2 = t R(0, t)обозначают как R(t).
49
Средняя наработка до первого отказа
Средняя наработка до отказа
Средняя наработка между
отказами
Ресурс
50
51
52
Средний срок службы
Средний ресурс
Остаточный срок службы
53
Остаточный ресурс
54
Срок сохраняемости
55
Техническое обслуживание
(в области надежности в технике):
Профилактическое техническое обслуживание
46
47
48
56
57
Корректирующее техническое обслуживание
58
Плановое техническое обслуживание (в области
надежности в технике)
Неплановое техническое обслуживание (в области
надежности в технике)
Ремонт (в области надежности в технике)
59
60
61
Устранение неисправности
Математическое ожидание наработки до первого
отказа.
Математическое ожидание наработки до отказа.
Математическое ожидание наработки между отказами.
Суммарная наработка изделия в течение срока
службы.
Математическое ожидание срока службы.
Математическое ожидание ресурса.
Срок службы, исчисляемый от текущего момента
времени.
Ресурс, исчисляемый от значения наработки в текущий момент времени.
Календарная продолжительность хранения изделия,
в течение и после которой изделие способно выполнять требуемую функцию.
Совокупность всех технических и организационных
действий, направленных на поддержание или возвращение изделия в работоспособное состояние.
Техническое обслуживание, выполняемое с целью
уменьшения вероятности отказа или компенсации
снижения работоспособного состояния и проводимое до наступления отказа через заранее установленные интервалы использования или хранения или
по предписанным критериям оценки состояния изделия.
Техническое обслуживание, выполняемое после обнаружения неисправности с целью возвращения изделия в работоспособное состояние.
Техническое обслуживание, выполняемое в соответствии с установленным расписанием.
Техническое обслуживание, которое не может быть
отсрочено.
Часть корректирующего технического обслуживания, включающая непосредственные действия, выполняемые на изделии.
Действия, проводимые после диагностирования неисправности для восстановления работоспособного
45
62
Проверка функционирования
63
Восстановление
64
Вероятность выполнения
технического обслуживания
65
Продолжительность технического обслуживания (в области надежности в технике)
66
Трудоемкость технического
обслуживания
67
69
Оперативная продолжительность технического обслуживания:
Время необнаруженной неисправности
Административная задержка
70
Логистическая задержка
71
Время устранения неисправности
72
Техническая задержка
68
46
состояния изделия.
Действия, проводимые после устранения неисправности для подтверждения работоспособного состояния изделия.
Событие, при котором после неисправности наступает работоспособное состояние изделия.
Вероятность выполнения задания технического обслуживания изделия, эксплуатируемого в данных
условиях в установленный интервал времени с применением штатных методов и средств.
Время технического обслуживания, включая время
выполнения необходимых действий, а также любые
технические задержки, включая материальнотехническое обеспечение, кроме административных
задержек и времени обнаружения неисправности.
Примечание - В некоторых случаях техническое обслуживание может выполняться при функционировании изделия.
Суммарные продолжительности индивидуальных
времен технического обслуживания, выраженные в
часах, затраченные всем персоналом при выполнении действий технического обслуживания.
Часть продолжительности выполнения технического обслуживания, включая технические задержки,
но исключая логистические задержки.
Интервал времени между отказом и обнаружением
возникшей из-за него неисправности.
Задержка выполнения технического обслуживания
вследствие административных причин.
Примечание - Примером может быть ожидание разрешения доступа к изделию.
Задержка вследствие необеспеченности ресурсами,
необходимыми для проведения технического обслуживания, за исключением административной
задержки.
Примечание - Примерами могут быть поездка до
места, ожидание запасных частей, специалистов,
информации, неприемлемые условия окружающей
среды.
Часть оперативной продолжительности корректирующего технического обслуживания, потраченная
на устранение неисправности.
Задержка вследствие выполнения вспомогательных
технических действий, связанных с соответствую-
73
Время проверки функционирования
74
Продолжительность ремонта
75
Интенсивность восстановления µ(t)
76
Средняя продолжительность
ремонта
Среднее время до восстановления
Средняя административная
задержка
Средняя логистическая задержка
Коэффициент готовности (в
области надежности в технике)
77
78
79
80
81
Эксплуатационный коэффициент готовности
82
Средний коэффициент готовности Ā (t1,t2)
83
Стационарный коэффициент
готовности
щим заданием технического обслуживания.
Примечание - Примерами могут быть действия по
обеспечению безопасности оборудования: отключение, охлаждение, изоляция и заземление.
Часть оперативной продолжительности технического обслуживания, потраченная на проверку
функционирования.
Часть оперативной продолжительности корректирующего технического обслуживания, потраченная
на ремонт.
Предел, если он существует, отношения условной
вероятности окончания корректирующего ремонта в
интервале времени (t, t + ∆t ) к длине этого интервала, стремящейся к нулю, при условии, что ремонт
был начат во время t = 0 и не был закончен до времени t.
Математическое ожидание продолжительности ремонта.
Математическое ожидание времени до восстановления.
Математическое ожидание административной задержки.
Математическое ожидание логистической задержки.
Вероятность того, что изделие в данный момент
времени находится в работоспособном состоянии,
определенная в соответствии с проектом при заданных условиях функционирования и технического
обслуживания.
Вероятность того, что изделие в данный момент
времени находится в работоспособном состоянии,
определенная из опыта при фактических условиях
функционирования и технического обслуживания.
Среднее значение мгновенного коэффициента готовности на интервале времени.
Примечание - Средний коэффициент готовности
вычисляют Ā (t1,t2) = 1/(t2 – t1)
.
Предел, если он существует, мгновенной готовности, когда время стремится к бесконечности.
Примечание - При определенных условиях стационарный коэффициент готовности может быть выражен как отношение средней продолжительности работоспособного состояния к сумме средней продолжительности работоспособного состояния и
47
84
85
Средняя продолжительность
работоспособного состояния
Коэффициент оперативной
готовности
86
Коэффициент технического
использования (в области
надежности в технике)
87
Нормирование надежности
88
Резервирование
89
Нагруженное резервирование
90
Резервирование замещением
91
Смешанное резервирование
92
Запас по нагрузкам
93
Прогнозирование
48
средней продолжительности неработоспособного
состояния по внутренней причине.
Математическое ожидание продолжительности работоспособного состояния.
Вероятность того, что изделие в данный момент
времени t1 находится в работоспособном состоянии
и, начиная с этого момента, выполнит требуемую
функцию при данных условиях в интервале (t1, t2).
Примечание – Коэффициент оперативной готовности при определенных условиях представляет собой
произведение коэффициента готовности и вероятности безотказной работы.
Доля времени нахождения изделия в работоспособном состоянии относительно общей продолжительности эксплуатации в заданном интервале времени,
включая все виды технического обслуживания.
Установление
количественных и качественных
требований к надежности.
Примечание - Нормирование надежности включает
в себя выбор номенклатуры показателей надежности, обоснование численных значений показателей
надежности изделия и его составных частей, формулирование критериев отказов и предельных состояний, задание требований к методам контроля
надежности, выработку качественных требований к
конструкции изделия, техническому обслуживанию,
действиям персонала, направленных на обеспечение
надежности.
Наличие в изделии больше одного средства, необходимого для выполнения требуемой функции.
Резервирование, при котором все средства, способные выполнять требуемую функцию, работают одновременно.
Резервирование, при котором часть средств, способных выполнять требуемую функцию, предназначена для работы, а остальная часть средств не работает до момента появления необходимости в ней.
Резервирование, обеспечивающее выполнение требуемой функции несколькими различными средствами и (или) способами.
Применение элементов при значениях нагрузок ниже номинальных значений в целях повышения безотказности.
Вычислительный процесс, направленный на пред-
94
Модель безотказности
95
Анализ видов и последствий
отказов
96
Анализ дерева неисправностей
97
Анализ дерева событий
98
Блок-схема безотказности
99
Дерево неисправностей
100 Диаграмма состоянийпереходов
101 Идентификация опасности
102 Анализ риска
сказание значений количественных характеристик.
Математическая модель, используемая для прогнозирования или оценки показателей безотказности.
Качественный метод анализа, основанный на исследовании возможных видов отказов и неисправностей составных частей и их влияния на изделие.
Примечание - Выражение "анализ видов и последствий неисправностей» также может использоваться
в подобном смысле.
Анализ, основанный на логической диаграмме, отражающей неисправности составных частей, внешних событий или их комбинаций, приводящих к
определенному нежелательному событию.
Индуктивная процедура моделирования возможных
результатов, которые могут последовать от данного
инициирующего события и состава предусматриваемых контрмер.
Графическое представление изделия в виде блоков,
показывающее, как неисправности составных частей и их комбинации влияют на состояние изделия.
Логическая диаграмма, отражающая неисправности
составных частей, внешних событий или их комбинаций, приводящих к определенному нежелательному событию.
Диаграмма, показывающая совокупность возможных состояний изделия и возможных пошаговых
переходов между состояниями.
Процесс распознавания опасностей, которые могут
произойти, определение их причин и характеристик.
Систематическое использование информации для
определения источников и количественной оценки
риска.
Примечания
1 Анализ риска обеспечивает базу для оценивания
риска, мероприятий по снижению риска и принятия
риска.
2 Информация может включать в себя исторические
данные, результаты теоретического анализа, информированное мнение и касаться причастных сторон.
[ГОСТ Р 51897-2002, статья 3.3.2]
49
Приложение 2
Основные понятия, термины и определения, регламентируемые ФЗ №184 от 27.12.2002 «О
техническом регулировании».
№
п/п
1
2
Основные понятия, термины
Определения
Безопасность продукции,
процессов производства,
эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации
(Статья 2)
Риск
(Статья 2)
Состояние, при котором отсутствует недопустимый
риск, связанный с причинением вреда жизни или
здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений
Вероятность причинения вреда жизни или здоровью
граждан, имуществу физических или юридических
лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда
Правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных
требований к продукции или к связанным с ними
процессам проектирования (включая изыскания),
производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области установления и применения
на добровольной основе требований к продукции,
процессам проектирования (включая изыскания),
производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки
соответствия.
Документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированным в
порядке, установленном законодательством Российской Федерации или постановлением Правительства
Российской Федерации и устанавливает обязательные
для применения и исполнения требования к объектам
технического регулирования (продукции, в том числе
зданиям, строениям и сооружениям или к связанным
с требованиями к продукции процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения,
перевозки, реализации и утилизации).
1. Технические регламенты принимаются в целях:
- защиты жизни или здоровья граждан, имущества
3
Техническое регулирование
(Статья 2)
4
Технический регламент
(Статья 2)
5
Цели принятия технических
регламентов
50
(Статья 6)
6
Содержание и применение
технических регламентов
(Статья 7)
физических или юридических лиц, государственного
или муниципального имущества;
- охраны окружающей среды, жизни или здоровья
животных и растений;
- предупреждения действий, вводящих в заблуждение
приобретателей.
2. Принятие технических регламентов в иных целях
не допускается.
Технические регламенты с учетом степени риска
причинения вреда устанавливают минимально необходимые требования, обеспечивающие:
- безопасность излучений;
- биологическую безопасность;
- взрывобезопасность;
- механическую безопасность;
- пожарную безопасность;
- промышленную безопасность;
- термическую безопасность;
- химическую безопасность;
- электрическую безопасность;
- ядерную и радиационную безопасность;
- электромагнитную совместимость в части обеспечения безопасности работы приборов и оборудования;
- единство измерений,
- другие виды безопасности в целях, соответствующих пункту 1 статьи 6 настоящего ФЗ.
51
Приложение 3
Основные понятия, термины и определения, регламентируемые ФЗ №123 от 22.07.2008.
«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
№
п/п
Основные понятия,
термины
1
Аварийный выход
2
Безопасная зона
3
Допустимый пожарный
риск
Индивидуальный пожарный риск
4
5
Необходимое время эвакуации
6
Объект защиты
7
Опасные факторы пожара
8
Пожарная безопасность
объекта защиты
9
Пожарная опасность веществ и материалов
52
Определения
Дверь, люк или иной выход, которые ведут на путь
эвакуации, непосредственно наружу или в безопасную
зону, используются как дополнительный выход для
спасания людей, но не учитываются при оценке соответствия необходимого количества и размеров эвакуационных путей и эвакуационных выходов и которые
удовлетворяют требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре.
Зона, в которой люди защищены от воздействия опасных факторов пожара или в которой опасные факторы
пожара отсутствуют.
Пожарный риск, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально-экономических условий.
Пожарный риск, который может привести к гибели человека в результате воздействия опасных факторов пожара.
Время с момента возникновения пожара, в течение которого люди должны эвакуироваться в безопасную зону без причинения вреда жизни и здоровью людей в
результате воздействия опасных факторов пожара.
Продукция, в том числе имущество граждан или юридических лиц, государственное или муниципальное
имущество (включая объекты, расположенные на территориях поселений, а также здания, сооружения,
строения, транспортные средства, технологические
установки, оборудование, агрегаты, изделия и иное
имущество), к которой установлены или должны быть
установлены требования пожарной безопасности для
предотвращения пожара и защиты людей при пожаре.
Факторы пожара, воздействие которых может привести
к травме, отравлению или гибели человека и (или) к
материальному ущербу.
Состояние объекта защиты, характеризуемое возможностью предотвращения возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и имущество опасных факторов пожара.
Состояние веществ и материалов, характеризуемое
возможностью возникновения горения или взрыва веществ и материалов.
10
Пожарная опасность объекта защиты
11
Пожарная сигнализация
12
Пожарный извещатель
13
Пожарный оповещатель
14
Пожарный отсек
15
Пожарный риск
16
Предел огнестойкости
конструкции (заполнения
проемов противопожарных преград)
17
Прибор приемноконтрольный пожарный
18
Прибор управления пожарный
19
Противопожарная прегра-
Состояние объекта защиты, характеризуемое возможностью возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и имущество опасных факторов пожара.
Совокупность технических средств, предназначенных
для обнаружения пожара, обработки, передачи в заданном виде извещения о пожаре, специальной информации и (или) выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения и включение исполнительных установок систем противодымной защиты,
технологического и инженерного оборудования, а также других устройств противопожарной защиты.
Техническое средство, предназначенное для формирования сигнала о пожаре.
Техническое средство, предназначенное для оповещения людей о пожаре.
Часть здания, сооружения и строения, выделенная противопожарными стенами и противопожарными перекрытиями или покрытиями, с пределами огнестойкости
конструкции, обеспечивающими нераспространение
пожара за границы пожарного отсека в течение всей
продолжительности пожара.
Мера возможности реализации пожарной опасности
объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.
Промежуток времени от начала огневого воздействия в
условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний.
Техническое средство, предназначенное для приема
сигналов от пожарных извещателей, осуществления
контроля целостности шлейфа пожарной сигнализации,
световой индикации и звуковой сигнализации событий,
формирования стартового импульса запуска прибора
управления пожарного.
Техническое средство, предназначенное для передачи
сигналов управления автоматическим установкам пожаротушения, и (или) включения исполнительных
установок систем противодымной защиты, и (или) оповещения людей о пожаре, а также для передачи сигналов управления другим устройствам противопожарной
защиты.
Строительная конструкция с нормированными преде-
53
да
20
21
Противопожарный разрыв
(противопожарное расстояние)
Система передачи извещений о пожаре
22
Система пожарной сигнализации
23
Система предотвращения
пожара
24
Система противодымной
защиты
25
Система противопожарной
защиты
26
Сооружение
27
Социальный пожарный
риск
Технические средства
оповещения и управления
28
54
лом огнестойкости и классом конструктивной пожарной опасности конструкции, объемный элемент здания
или иное инженерное решение, предназначенные для
предотвращения распространения пожара из одной части здания, сооружения, строения в другую или между
зданиями, сооружениями, строениями, зелеными
насаждениями.
Нормированное расстояние между зданиями, строениями и (или) сооружениями, устанавливаемое для
предотвращения распространения пожара.
Совокупность совместно действующих технических
средств, предназначенных для передачи по каналам
связи и приема в пункте централизованного наблюдения извещений о пожаре на охраняемом объекте, служебных и контрольно-диагностических извещений, а
также (при наличии обратного канала) для передачи и
приема команд телеуправления.
Совокупность установок пожарной сигнализации,
смонтированных на одном объекте и контролируемых
с общего пожарного поста.
Комплекс организационных мероприятий и технических средств, исключающих возможность возникновения пожара на объекте защиты.
Комплекс организационных мероприятий, объемнопланировочных решений, инженерных систем и технических средств, направленных на предотвращение или
ограничение опасности задымления зданий, сооружений и строений при пожаре, а также воздействия опасных факторов пожара на людей и материальные ценности.
Комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на защиту людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и
(или) ограничение последствий воздействия опасных
факторов пожара на объект защиты (продукцию).
Строительная система любого функционального назначения, в состав которой входят помещения, предназначенные в зависимости от функционального назначения
для пребывания или проживания людей и осуществления технологических процессов.
Степень опасности, ведущей к гибели группы людей в
результате воздействия опасных факторов пожара.
Совокупность технических средств (приборов управления оповещателями, пожарных оповещателей), пред-
29
эвакуацией
Устойчивость объекта защиты при пожаре
30
Эвакуационный выход
31
Эвакуационный путь (путь
эвакуации)
32
Эвакуация
33
Нормативное значение
пожарного риска для зданий, сооружений и строений
(Статья 79)
34
Нормативные значения
пожарного риска для производственных объектов
(Статья 93)
назначенных для оповещения людей о пожаре.
Свойство объекта защиты сохранять конструктивную
целостность и (или) функциональное назначение при
воздействии опасных факторов пожара и вторичных
проявлений опасных факторов пожара.
Выход, ведущий на путь эвакуации, непосредственно
наружу или в безопасную зону.
Путь движения и (или) перемещения людей, ведущий
непосредственно наружу или в безопасную зону, удовлетворяющий требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре.
Процесс организованного самостоятельного движения
людей непосредственно наружу или в безопасную зону
из помещений, в которых имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара.
1. Индивидуальный пожарный риск в зданиях, сооружениях и строениях не должен превышать значение
одной миллионной в год при размещении отдельного
человека в наиболее удаленной от выхода из здания,
сооружения и строения точке.
2. Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом
функционирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
1. Величина индивидуального пожарного риска в зданиях, сооружениях, строениях и на территориях производственных объектов не должна превышать одну
миллионную в год.
2. Риск гибели людей в результате воздействия опасных факторов пожара должен определяться с учетом
функционирования систем обеспечения пожарной безопасности зданий, сооружений и строений.
3. Для производственных объектов, на которых обеспечение величины индивидуального пожарного риска
одной миллионной в год невозможно в связи со спецификой функционирования технологических процессов,
допускается увеличение индивидуального пожарного
риска до одной десятитысячной в год. При этом должны быть предусмотрены меры по обучению персонала
действиям при пожаре и по социальной защите работников, компенсирующие их работу в условиях повышенного риска.
4. Величина индивидуального пожарного риска в результате воздействия опасных факторов пожара на
55
производственном объекте для людей, находящихся в
селитебной зоне вблизи объекта, не должна превышать
одну стомиллионную в год.
5. Величина социального пожарного риска воздействия
опасных факторов пожара на производственном объекте для людей, находящихся в селитебной зоне вблизи
объекта, не должна превышать одну десятимиллионную в год.
56
Приложение 4
Интенсивности отказов элементов оборудования, приборов и аппаратов
(ГОСТ 12.1.004-91)
Наименование элемента
Интенсивность отказов (λ · 106).ч-1
Нижний
Среднее
Верхний
предел
значение
предел
Механические элементы
Гильзы
0,02
Дифференциалы
0,012
Зажимы
0,0003
Кольца переменного сечения
0,045
Коробки коленчатого вала
0,1
Коробки передач:
соединительные
0,11
секторные
0,051
скоростные
0,087
Корпуса
0,03
Муфты:
сцепления
0,04
скольжения
0,07
Ограничители
0,165
Ограничительные сменные кольца
Противовесы:
большие
0,13
малые
0,005
Пружины
0,004
Приводы:
со шкивом
дополнительного сервомеханизма
0,86
обычных сервомеханизмов
0,86
более экономичные
0,6
менее
0,17
Приводные ремни передач
Подшипники:
шариковые
0,02
соединительных муфт
0,008
роликовые
0,2
Шарикоподшипники:
мощные
0,072
0,045
1,00
0,0005
0,55
0,9
0,08
1,58
0,0009
3,31
1,8
0,2
0,912
2,175
1,1
0,36
1,8
4,3
2,05
0,06
0,3
0,35
0,36
1,1
0,94
0,783
-
0,3375
0,0125
0,1125
0,545
0,03
0,221
0,16
12,5
12,5
3,3
1,8
3,6
36,6
36,6
18,5
9,6
-
0,65
0,21
0,5
2,22
0,42
1,0
1,8
3,53
57
маломощные
0,035
0,875
Рессоры маломощные
0,112
Ролики
0,02
0,075
Соединения:
механические
0,02
0,02
вращающиеся
6,89
7,50
паяные
0,0001
0,004
Соединительные коробки
0,28
0,4
Сервомеханизмы
1,1
2,0
Стержни
0,15
0,35
Устройство связи:
направленные
0,065
1,52
поворотные
0,001
0,025
гибкие
0,027
0,039
жесткие
0,001
0,025
Фильтры механические
0,045
0,3
Шестерни
0,002
0,12
Штанги плунжера
0,68
Штифты:
с нарезкой
0,006
0,025
направляющие
0,65
1,625
Шарниры универсальные
1,12
2,5
Шасси
0,921
Эксцентрики
0,001
0,002
Пружины
0,09
0,22
Теплообменники
2,21
15,0
Гидравлические и пневматические элементы
Диафрагмы
0,1
0,6
Источники мощности гидравлические
0,28
6,1
Задвижки клапанов
0,112
5,1
Задвижки возбуждения
0,112
0,212
Клапаны:
шариковые
1,11
4,6
рычажные
1,87
4,6
нагруженные
0,112
5,7
сверхскоростные
1,33
3,4
обходные
0,16
2,2
стопорные
0,112
2,3
контрольные
0,24
1,9
58
1,72
0,1
1,96
9,55
1,05
0,56
3,6
0,62
3,21
0,049
1,348
0,049
1,8
0,98
0,1
2,6
12,0
0,004
0,42
18,6
0,9
19,3
44,8
2,29
7,7
7,4
18,94
5,33
8,13
4,7
2,2
дренажные
наполнительные
поплавковые
горючего
давления
первичные
двигателя
регулятора
разгрузочные:
давления
термические
резервуарные
селекторные
регулировочные
ручные переключающие
скользящие
ползунковые
соленоидные:
трехходовые
четырехходовые
импульсные
перепускные
разгрузочные
Сервоклапаны
Манометры
Моторы гидравлические
Нагнетатели
Насосы с машинным приводом
Поршни гидравлические
Приводы постоянной скорости пневматические
Прокладки:
пробковые
пропитанные
из сплава “Монель”
кольцеобразные
феноловые (пластмассовые)
резиновые
Регуляторы:
0,1
5,6
1,24
0,112
0,165
0,224
0,224
5,6
2,70
3,7
0,67
0,112
0,56
2,27
1,87
1,81
2,89
0,26
3,41
16,8
0,135
1,45
0,342
1,12
0,08
0,224
0,112
8,0
6,4
5,6
6,3
37,2
0,56
5,7
3,92
8,4
6,88
16,0
1,10
6,5
1,12
1,12
11,0
4,6
4,6
6,9
0,5
5,7
30,0
1,3
1,8
2,4
8,74
0,2
1,12
11,2
37,2
32,5
14,8
14,1
32,5
12,3
10,8
19,7
2,14
10,2
2,28
19,7
7,41
7,22
9,76
2,86
15,31
56,0
15,0
2,25
3,57
31,3
0,85
0,3
2,8
6,2
0,003
0,05
0,0022
0,01
0,01
0,011
0,04
0,137
0,05
0,02
0,05
0,02
0,077
0,225
0,908
0,035
0,07
0,03
59
давления
гидравлические
пневматические
Резервуары гидравлические
Сильфоны
Соединения:
гидравлические
пневматические
Соединительные муфты гидравлические
Трубопроводы
Цилиндры
Цилиндры пневматические
Шланги:
высокого давления
гибкие
пневматические
0,89
3,55
0,083
0,09
4,25
3,55
7,5
0,15
2,287
15,98
15,98
0,27
6,1
0,012
0,021
0,25
0,005
0,002
0,03
0,04
0,56
1,1
0,007
0,004
2,01
1,15
4,85
0,81
0,013
0,157
-
3,93
0,067
3,66
5,22
-
Интенсивности отказов защитных устройств
Наименование элемента
Индикаторы взрывов автоматических систем подавления взрывов (АСПВ)
Блоки управления автоматических систем подавления взрывов (на каждый канал)
Гидропушки ГП (АСПВ)
Оросители АС (АСПВ)
Пламеотсекатели ПО (АСПВ)
Кабели (АСПВ)
Предохранительные мембраны
Среднее значение интенсивности
отказов (λ · 106), ч-1
0,25
0,12
0,27
0,32
0,39
0,047
0,0112
Примечание. При отсутствии в приложении наименования элемента ТСЗЛ следует принимать значение интенсивности отказов того элемента, функция которого идентична, аналогична или близка к функции элемента ТСЗЛ.
60
Приложение 5
Параметры потока отказов и среднее время восстановления некоторых типов автоматических установок пожаротушения (вычислены по статистическим данным за 1985г-1999г)
Тип автоматической установки
пожаротушения
1. Спринклерная установка:
водяного пожаротушения
пенного пожаротушения
Параметр потока отказов
(ω · 106);
1/ч
скрытых
явных
ωc
ωя
Среднее время восстановления,
ч
tв
4
5
21
25
1,4
0,8
2. Дренчерная установка:
водяного пожаротушения
пенного пожаротушения
28
5
66
13
1,4
3,3
3. Установка газового пожаротушения:
с пневматическим пуском
с электрическим пуском
2
7
2
8
2,7
0,9
61
Приложение 6
Приложение 1 к п.8 Методики определения расчетных величин пожарного риска в
зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приказ МЧС РФ №382 от 30.06.2009
Статистические данные о частоте возникновения пожара в зданиях
№
п/п
Частота возникновения пожара в течение года
Наименование здания
В расчете на одно
Уточненная оценка
учреждение
1.
2.
3.
4.
5.
6.
62
Детские дошкольные учреждения
(детский сад, ясли, дом ребенка)
7,3410-3
Общеобразовательные учреждения
(школа, школа-интернат, детский
дом, лицей, гимназия, колледж)
1,1610-2
Учреждения начального профессионального образования (профессиональное техническое училище)
1,9810-2
Учреждения среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение)
2,6910-2
Учреждения высшего профессионального образования (высшее учебное заведение)
1,39810-1
Прочие внешкольные
учреждения
1,5210-2
и
детские
9,7210-5
(в расчете на одного ребенка)
4,1610-5
(в расчете на одного учащегося)
4,5910-5
(в расчете на одного учащегося)
2,9410-5
(в расчете на одного учащегося)
2,4310-5
(в расчете на одного учащегося)
2,3810-5
(в расчете на одного учащегося)
7.
8.
9.
10.
11.
Детские оздоровительные
летние детские дачи
лагеря,
1,2610-3
(в расчете на одного отдыхающего)
Больницы, госпитали, клиники, родильные дома, психоневрологические интернаты и другие стационары
3,6610-2
Санатории, дома отдыха, профилактории, дома престарелых и инвалидов
2,9910-2
Амбулатории, поликлиники, диспансеры, медпункты, консультации
8,8810-3
Предприятия розничной торговли:
2,0310-2
универмаги, промтоварные магазины;
3,2310-5
2,35810-4
(в расчете на одно
койко-место)
1,76710-4
(в расчете на одно
койко-место)
5,3710-5
(в расчете на одно
посещение пациентом)
1,57910-3
(в расчете на одного работающего)
универсамы, продовольственные
магазины;
магазины смешанных товаров;
аптеки, аптечные ларьки;
прочие здания торговли
63
12.
Предприятия рыночной торговли:
1,1310-2
крытые, оптовые рынки (из зданий
стационарной постройки),
1,67810-3
(в расчете на одного работающего)
торговые павильоны, киоски,
ларьки, палатки, контейнеры
13.
14.
Предприятия общественного питания
3,8810-2
Гостиницы, мотели
2,8110-2
2,06310-3
(в расчете на одного работающего)
3,25510-4
(в расчете на одно
место)
64
15.
Спортивные сооружения
1,8310-3
–
16.
Клубные и культурно-зрелищные
учреждения
6,9010-3
–
17.
Библиотеки
1,1610-3
–
18.
Музеи
1,3810-2
–
19.
Зрелищные учреждения (театры,
цирки)
9,6610-2
4,0310-7
(в расчете на одно
посещение зрителем)
ЛИТЕРАТУРА
1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности.
ФЗ №123 от 22.07.2008.
2. О техническом регулировании. ФЗ №184 от 27.12.2002.
3. ГОСТ Р 53480-2009. Надежность в технике. Термины и определения.
4. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
5. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приказ
МЧС РФ №382 от 30.06.2009.
6. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009.
7. Методические рекомендации по организации и проведению работ по локализации и тушению пожаров, поиску и спасению людей личным составом подразделений ФПС
при радиационной аварии на АЭС в зоне повышенного облучения. М., МЧС России, 2010,
– 45с.
8. Харисов Г.Х., Бубырь Н.Ф. Оптимизация надежности автоматических установок пожаротушения. Сборник трудов - Вопросы экономики в пожарной охране. Вып.6. –
М.: ВНИИПО МВД СССР, 1977, -с.109-118.
9. Бубырь Н.Ф., Харисов Г.Х. Оценка требуемой надежности технических средств
защиты людей от опасных факторов пожара. Труды ВИПТШ: Противопожарная защита
объектов народного хозяйства. –М.: ВИПТШ МВД СССР, 1979, -с. 176-184.
10. Харисов Г.Х. Определение оптимальной периодичности технического обслуживания технических средств защиты людей от пожара. Сборник трудов ВИПТШ: Проблемы защиты объектов народного хозяйства от пожаров. –М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980,
-с. 107-113.
11. Харисов Г.Х. Степень риска для людей при пожарах. Жилищное и коммунальное хозяйство. –М.: Стройиздат, № 7, 1984, -с. 25-26.
12. Харисов Г.Х. К вопросу оценки готовности дежурной системы выполнять заданные функции. Надежность и контроль качества. –М.: Издательство стандартов, № 8,
1984, -с. 17-25.
13. Харисов Г.Х. Бубырь Н.Ф. О допустимом риске гибели людей на пожарах.
Сборник трудов ВИПТШ: Исследование некоторых опасных факторов пожара. –М.:
ВИПТШ МВД СССР, 1985, -с. 113-122.
14. Харисов Г.Х. Прогнозирование риска гибели людей на пожарах. Сборник трудов ВИПТШ: Стационарные и передвижные средства борьбы с пожарами. –М.: ВИПТШ
МВД СССР, 1985, -с. 114-120.
15. Харисов Г.Х. Бубырь Н.Ф. Обоснование уровня надежности установок пожаротушения для медицинских барокамер. Космическая биология и авиакосмическая медицина. –М.: Медицина, № 5, 1985, -с.83-84.
16. Харисов Г.Х., Бубырь Н.Ф. О допустимом риске гибели людей от нечастных
случаев на производстве. Проблемы охраны труда. Тезисы докладов V научной конференции 16-18 сентября 1986 года. Рубежное, Рубежанский филиал Ворошилоградского машиностроительного института. 1986, -с.16-17.
65
17. Харисов Г.Х. Индивидуальное спасательное устройство с тормозным механизмом гидравлического типа. Сборник трудов ВИПТШ: Пожарная техника и пожаротушение
на объектах народного хозяйства. –М.: ВИПТШ МВД СССР, 1986, -с.89-102.
18. Харисов Г.Х., Бубырь Н.Ф., Воронин Б.И. Рекомендации по расчету надежности технических средств защиты людей от опасных факторов пожара. М., ВНИИПО МВД
СССР, 1988, - 54с.
19. Харисов Г.Х. Методические указания к решению задач и выполнению контрольных заданий по аварийно-спасательным работам. –М.: Академия ГПС МЧС России,
2005. – 45с.
20. Горбунов С.В., Мартьянов С.А., Ермаков С.И. Методические основы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций радиационного характера. М.: 2010. –
часть I – 288 c.; часть II – 254 с.
21. Сивинцев Ю.В. Защита от облучения. // Научный информационнометодический бюллетень №2. М., 1992. –с. 35-38.
66
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………..4
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ…………………………………………………………….5
АНАЛИЗ ВИДОВ И ПОСЛЕДСТВИЙ ОТКАЗОВ ДЕЖУРНОЙ СИСТЕМЫ…….....5
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЛЮДЕЙ ОТ
ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА…………………………………………………….8
РАСЧЕТ РАДИАЦИОННОГО РИСКА ДЛЯ ЛИЧНОГО СОСТАВА АВАРИЙНОСПАСАТЕЛЬНЫХ ФОРМИРОВАНИЙ……………………………………………….15
РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ
(ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ)…………………………………………………..16
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ
ЖИЗНИ……………………………………………………………………………………17
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………………………..18
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЛЮДЕЙ ОТ
ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА……………………………………………………18
РАСЧЕТ РАДИАЦИОННОГО РИСКА ДЛЯ ЛИЧНОГО СОСТАВА
АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ ФОРМИРОВАНИЙ………………………………..29
РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ
(ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ)…………………………………………………..35
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ
ЖИЗНИ……………………………………………………………………………………36
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Основные понятия, термины и определения, регламентируемые
ГОСТ Р 53480-2009 «Надежность в технике. Термины и определения»………….… 38
Приложение 2. Основные понятия, термины и определения, регламентируемые
ФЗ №184 от 27.12.2002 «О техническом регулировании»…………………………… 48
Приложение 3. Основные понятия, термины и определения, регламентируемые
ФЗ №123 от 22.07.2008 «Технический регламент о требованиях пожарной
безопасности»……………………………………………………………………………. 53
Приложение 4. Интенсивности отказов элементов оборудования, приборов и
аппаратов (ГОСТ 12.1.004-91)… …………………………………………………….….55
Приложение 5. Параметры потока отказов и среднее время восстановления
некоторых типов автоматических установок пожаротушения (вычислены по
статистическим данным за 1985г1999г)……………………………………………………………………………………...59
Приложение 6. Приложение 1 к п.8 Методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной
пожарной опасности. Приказ МЧС РФ «382 от 30.06.2009.....................……………............60
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………………….. .63
67
Учебное издание
Харисов Гаяз Харисович
Калайдов Александр Николаевич
Мирзаянц Артур Вячеславович
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И СБОРНИК
ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ
ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«НАДЁЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК»
Издано в авторской редакции.
Подписано в печать 7.07.2011. Формат 60×90 1/16.
Печ. л. 4,0. Уч.-изд. л. 3,0
Бумага офсетная. Тираж 260 экз. Заказ 318
Академия ГПС МЧС России
129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4
68