Види відмов та причинні зв’язки
Відмовлення елементів систем є основними предметами дослідження під час аналізу причинних зв'язків. Як показано у внутрішньому кільці (рис. 4.1.2), розташованому навколо "відмови елементів", відмови можуть виникати в результаті:
1) первинних відмов;
2) вторинних відмов;
3) помилкових команд (ініційовані відмови).
Перша відмова елемента визначають як неробочий стан цього елемента, причиною якого є він сам, і необхідно виконати ремонтні роботи для повернення елемента в робочий стан. Первинні відмови відбуваються при вхідних впливах, значення яких перебуває у межах, які у розрахунковому діапазоні, а відмови пояснюються природним старінням елементів. Розрив резервуара внаслідок старіння (втоми) матеріалу є прикладом первинної відмови.
Вторинна відмова — така сама, як первинна, за винятком того, що сам елемент не є причиною відмови. Вторинні відмови пояснюються впливом попередніх або поточних надлишкових напруг на елементи.
Амплітуда, частота, тривалість дії цих напруг можуть виходити за межі допусків або мати зворотну полярність і викликаються різними джерелами енергії: термічною, механічною, електричною, хімічною, магнітною, радіоактивною тощо. Ці напруги викликаються сусідніми елементами чи довкіллям, наприклад — метеорологічними (злива, вітрове навантаження), геологічними умовами (зсуви, осідання грунтів), і навіть впливом із боку інших технічних систем.
Прикладом вторинних відмов є «спрацювання запобіжника від підвищеного електричного струму», «ушкодження ємностей для зберігання при землетрусі». Слід зазначити, що усунення джерел підвищеної напругине гарантує повернення елемента в робочий стан, так як попереднє навантаження могло викликати незворотне пошкодження елемента, що вимагає в цьому випадку ремонту.
Ініційовані відмови (помилкові команди). Люди, наприклад оператори та обслуговуючий технічний персонал, також є можливими джерелами вторинних відмов, якщо їх дії призводять до виходу елементів з ладу. Помилкові команди подаються у вигляді елемента, що знаходиться в неробочому стані через неправильний сигнал керування або перешкод (при цьому лише іноді потрібний ремонт для повернення даного елемента в робочий стан). Мимовільні сигнали керування або перешкоди часто не залишають наслідків (ушкоджень), і в наступних нормальних режимах елементи працюють відповідно до заданих вимог. Типовими прикладами помилкових команд є: "напруга прикладена мимоволі до обмотки реле", "перемикач випадково не розімкнувся через перешкоди", "перешкоди на вході контрольного приладу в системі безпеки викликали помилковий сигнал на зупинку", "оператор не натиснув на аварійну кнопку" (Помилкова команда від аварійної кнопки).
Множинна відмова (відмови загального характеру) є подія, при якому кілька елементів виходять з ладу з однієї і тієї ж причини. До таких причин можуть бути віднесені такі:
— конструкторські недоробки обладнання (дефекти, які не виявлені на стадії проектування та призводять до відмови внаслідок взаємної залежності між електричними та механічними підсистемами або елементами надлишкової системи);
— помилки експлуатації та технічного обслуговування (неправильне регулювання або калібрування, недбалість оператора, неправильне поводження тощо);
- Вплив навколишнього середовища (волога,пил, бруд, температура, вібрація, а також екстремальні режими нормальної експлуатації);
- Зовнішні катастрофічні впливи (природні зовнішні явища, такі як повінь, землетрус, пожежа, ураган);
— загальний виробник (обладнання, що резервується, або його компоненти, що поставляються одним і тим же виробником, можуть мати загальні конструктивні або виробничі дефекти. Наприклад, виробничі дефекти можуть бути викликані неправильним вибором матеріалу, помилками в системах монтажу, неякісною пайкою тощо);
- загальне зовнішнє джерело живлення (загальне джерело живлення для основного та резервного обладнання, резервованих підсистем та елементів);
- неправильне функціонування (неправильно обраний комплекс вимірювальних приладів або незадовільно сплановані заходи захисту).
Відомий цілий ряд прикладів багатьох відмов: так, деякі паралельно з'єднані пружинні реле виходили з ладу одночасно і їх відмови були викликані загальною причиною; внаслідок неправильного розчеплення муфт при технічному обслуговуванні два клапани виявилися встановленими у неправильне положення; через руйнування паропроводу мали місце одразу кілька відмов комутаційного щита. У деяких випадках загальна причина викликає не повну відмову резервованої системи (одночасна відмова кількох вузлів, тобто граничний випадок), а менш серйозне загальне зниження надійності, що призводить до підвищення ймовірності спільної відмови вузлів систем. Таке явище спостерігається у разі виключно несприятливих навколишніх умов, коли погіршення характеристик призводить до відмови резервного вузла. Наявність загальних несприятливих зовнішніх умов призводить до того, що відмова другого вузла залежить від відмови першого та спарений з ним.
Длякожної загальної причини необхідно визначити всі викликані нею вихідні події. При цьому визначають сферу дії кожної загальної причини, а також місце розташування елементів та час події.
Деякі загальні причини мають лише обмежену сферу дії. Наприклад, витік рідини може обмежуватися одним приміщенням, та електричні установки, їх елементи в інших приміщеннях не будуть пошкоджені внаслідок витоків, якщо ці приміщення не повідомляються один з одним.
Відмову вважають у порівнянні з іншою більш критичною, якщо її краще розглядати в першу чергу при розробці питань надійності та безпеки. При порівняльній оцінці критичності відмов враховують наслідки відмови, можливість виникнення, можливість виявлення, локалізації тощо.
Зазначені вище властивості технічних об'єктів та промислова безпека – взаємопов'язані. Так, при незадовільній надійності об'єкта навряд чи слід очікувати на хороші показники його безпеки.
У той самий час ці властивості мають свої самостійні функції. Якщо при аналізі надійності вивчається здатність об'єкта виконувати задані функції (за певних умов експлуатації) у встановлених межах, то при оцінці промислової безпеки виявляють причинно-наслідкові зв'язки виникнення та розвитку аварій та інших порушень із всебічним аналізом наслідків цих порушень.