第四章系統安全評價48安全評價方法應用例項

2021-03-04 09:56:55 字數 4922 閱讀 3752

4.8 安全評價方法應用例項

4.8.1傳爆藥安全性可靠性綜合評價方法研究

在**系統的**序列中,傳爆藥起著承上啟下的能量傳遞和放大作用,這就要求它本身能夠在雷管或其它初始衝能的作用下可靠起爆,同時又能可靠起爆主裝藥。同時由於許用傳爆藥與主裝藥介面無隔離,因而其安全性又具有特殊的要求,即在安全方面滿足「引信安全設計準則」對傳爆藥的安全性要求,同時又要滿足彈藥**序列對傳爆藥起爆主裝藥的可靠性要求。傳爆藥的安全性與可靠性,既相統一又相矛盾,在進行安全性評價的時候,拋開某一方面而談另一方面是沒有意義的。

而且,特別是隨著生產、運輸及使用環境條件的愈加複雜和苛刻,對傳爆藥的安全性要求從內容到判定標準都在不斷發展提高。因而,尋求一種能用來對傳爆藥安全性與可靠性進行綜合評價的方法變得尤為迫切和必要了。

目前,國內外廣泛應用的安全評價方法,如「美國dow 化學公司的燃燒與**指數(f&ei)法」、「英國帝國化學公司的mond 法」、「日本勞動省化工廠安全評價六階段法」等,均不適用於炸藥類物質的危險性評價。國內由兵總質量安全部統一組織研究的「火炸藥及其製品工業燃燒、**危險源的定量評估方法」,也不適用於傳爆藥安全效能的綜合評價。不過,它為我們進行傳爆藥安全效能綜合評價的研究提供了乙個參考。

4.8.8.1 傳爆藥的安全效能

傳爆藥的安全效能檢測,主要是根據gjb2178—94 中規定的八項試驗進行的,有靜電感度試驗、撞擊感度試驗、摩擦感度試驗、撞擊易損性試驗、熱絲點火試驗、熱可爆性試驗、真空安定性試驗和衝擊波感度及衝擊波安全性試驗。另外,鑑於傳爆藥安全性與可靠性的對立統一關係,還要進行可靠性試驗,有短脈衝衝擊起爆感度試驗、小尺寸強約束條件下的**引數的測定和非理想爆轟條件下其它爆轟引數的測定。這些試驗專案,彼此之間的相互關係可用下面的框圖表示:

4.8.1.2 傳爆藥安全效能綜合評價

以往對傳爆藥安全效能的評價,只是認為,按gjb2178—94 的規定進行八項安全效能試驗,只要試驗結果全部滿足標準中的判定準則,則認為某一傳爆藥的安全效能符合要求。顯然,這種方法存在許多不足:

(1)沒有考慮可靠性與安全性之間的相互協調關係。

(2)沒有考慮不同應用條件下(即現實危險度),是否可對安全效能有不同的要求。

(3)原試驗方法只是定性地進行評價,沒有從定量的角度進行評價,因而從實驗結果不能對被測試樣進行安全性排序。

對傳爆藥安全效能進行評價,我們從兩個方面去考慮:一是傳爆藥的八項安全效能試驗部分沒有通過;二是傳爆藥的八項安全效能全都通過。

顯然,對於前者,根據gjb2178—94 的規定,如果傳爆藥的八項安全效能試驗有一項或多項沒有通過,那麼該傳爆藥的安全效能是不合格的。這樣的話,就沒有必要再進行其它的**了。下面我們主要就第二個方面進行研究,即傳爆藥安全效能試驗全都通過的情況。

為克服以上缺點,我們提出了如下的綜合評價數學模型:

式中α——傳爆藥的綜合危險性係數(綜合感度特徵值)

ifi——第i 種安全性試驗的權重值

αi——第i 種安全性試驗的危險性係數,其值的範圍限制在0~10

n=81.權重值的確定

ifi表示第i種安全性試驗的權重值,其大小反映該項安全性試驗的重要程度。ifi值大,說明該種環境條件佔重要地位。ifi值用下式求得:

式中 idani——傳爆藥應用條件的危險性指數

iki——現實危險度的k 值指數

(1)危險性指數idani的計算

該指數的確定,可依據現行國家規範,將傳爆藥應用的條件劃分為七個等級,從中規定危險性指數的取值,如表1 所示:

表1 危險性指數的取值

(2)k值指數iki的確定

k 值的大小直接反映了傳爆藥應用條件可控危險部分的未受控程度。在此,把傳爆藥看成是乙個危險單元,iki按下面公式計算:

式中 kmin——危險單元的最小k值

kmax——危險單元的最大k值

2.危險性係數(感度特徵值)αi的確定

參照文獻1中對火炸藥感度特徵值的計算方法,我們提出了傳爆藥八項安全性實驗及傳爆藥5s爆發點的危險性係數的計算公式。

(1)靜電危險性係數(靜電感度特徵值)αse

靜電危險性係數αse按下式確定:

a 、b 值,以100%發火的最小電壓作為下限,取α值為10;以100%都不發火的最大電壓作為上限,取α值為0,計算得到。

(2)撞擊危險性係數αsj

撞擊危險性係數αsj按下面公式計算得到:

αsj = 0.1psj

式中 psj——落錘xkg,落高ycm 條件下的**百分數

(3)摩擦危險性係數αf

摩擦危險性係數αf按以下公式計算得到:

αf = 0.1pf

式中 pf——擺錘xkg,擺角90o ,表壓zpa 條件下的**百分數

(4)衝擊波危險性係數αsh

衝擊波危險性係數αsh 按下面公式計算得到:

αsh = a +b·l50%發火隔板厚

a、b值,以100%發火的最大隔板厚為下限,取α值為10;以100%不發火的最小隔板厚為上限,取α值為0,計算而得。

(5)真空安定危險性係數αv

用維也裡試驗資料代表真空安定的危險性,用下面公式計算得到:

αv = a +b·h

式中h——維也裡試驗總時間(h)

a、b 值,是在100℃時,以80 小時放氣0ml 作為上限,取α值為0;以7小時放氣3ml 作為下限,取α值為10 計算得到。

(6)撞擊易損危險性係數(飛板感度特徵值)αfp

αfp = a + bvf

式中 vf——飛板撞擊炸藥前瞬間速度

a、b 值,以100%發火的最小速度作為下限,取α值為10;以100%不發火的最大速度作為上限,取α值為0,計算得到。

(7)熱絲點火危險性係數αhs

該危險性係數根據下面公式計算得到:

αhs = a + bu 發火

a、b 值,以100%發火的最小電壓作為下限,取α值為10;以100%不發火的最大電壓作為上限,取α值為0 計算得到。

(8)熱可爆危險性係數αhe

該危險性係數通過下式計算得到:

αhe = 0.1phe

式中 pi——試驗規定條件下的**百分數

利用上述模型我們可以計算得到傳爆藥應用條件下的綜合危險性係數。但是,按上面方法進行傳爆藥的安全性評價仍存在乙個問題,即危險性係數的計算公式中的有些引數無法或難以通過試驗測量得到,傳爆藥應用條件下的可控或未受控程度也難以確定。也就是說上述方法從理論上講是可行的,但在實際中難以操作。

鑑於這個問題,我們提出這樣的解決辦法:從機械、電、熱的環境條件下選擇幾個有代表性的並能容易確定的危險性係數αi來確定傳爆藥的綜合感度特徵值α,即其危險性係數。機械作用下取撞擊危險性係數αsj 或摩擦危險性係數αf,電感度情況取靜電危險性係數αse或電熱絲危險性係數αer,熱感度取5s爆發點危險性係數αe或自燃點危險性係數αsi或真空安定性危險性係數αv。

同時引入相關係數r來表示所選取的危險性係數αi與各自條件下的安全性試驗之間的相關程度。r 值大,表示兩者的相關程度大;不相關的情況下,r 值為0;自相關r 值為1。則,經過這樣處理後的評價模型為:

式中αsj也可是αf,αse也可是αer,αe也可是αsi或αv,n=i+j+k+1=8。

模型中所採用的各危險性係數的計算如下:

αsj = 0.1psj

α f = 0.1pf

α e = 13.89 - 2.7810-2 te

αv =10.959 - 0.137h

上述四個式子中資料的取得來自我國火炸藥手冊上的感度資料,式中各引數的含義同前所述。計算危險性e a 的公式中的係數是將5s 爆發點為500℃時定為上限,並取其危險係數為0;140℃作為下限,取危險係數為10計算得到的。v a公式中係數是在100℃時以80小時放氣0ml作為上限,取α值為0;以7小時放氣3ml作為下限,取α值為10計算得到的。

α的取值範圍在0~10 之間。為便於傳爆藥安全性排序,我們給傳爆藥八項安全效能全都通過的情況下乙個定值60。因而傳爆藥的現實危險度為:

h = 60α

這樣的話,h 的取值範圍在0~600 之間,h 值愈大,傳爆藥的安全性排序愈靠後,即愈危險。

4.8.1.3 傳爆藥可靠性評價

傳爆藥的可靠性檢測,應是檢測其在規定條件下完成規定功能的能力,即本身被上一級火工品可靠起爆和它可靠起爆主裝藥,用可靠度來表示。在此我們只限討論傳爆藥的起爆可靠度pr。可靠度pr的計算可根據gjb376—87 中「火工品可靠性評估方法」的規定進行估計。

1. 傳爆藥可靠度的估計

測量傳爆藥的起爆感度資料,取樣本觀測值或觀測值作正態變換後的值按gjb4882—85《資料統計處理和解釋,正態性檢驗》作正態性檢驗後,可合理地認為服從正態分佈,則可用正態統計容許限計算可靠度。

根據樣本統計值n、、s,由給定的容許上限lu,或下限ll,按(a)式或(b)式計算正態容許限係數ku或kl。

a)b)

在置信水平γ下,可靠度由(c)式決定。

……(c)

(c)式**於gb4885—85《正態分佈完全樣本可靠度單側置信下限》。如果要求同時滿足容許上限lu和容許下限ll,則分別用lu和ll計算可靠度ru和rl,然後用公式(d)計算可靠度r。

d)2.傳爆藥起爆可靠度的驗證

用傳爆藥的起爆感度資料(50%發火衝擊波感度資料)來驗證其發火(不發火)可靠度。在臨界刺激量服從正態分佈(或變換後服從正態分佈)的前提下用gjb377—87《感度試驗用公升降法》或其它合理的統計方法,對臨界刺激量分布的平均值和標準差作出估計,得到和。根據和,在一定置信水平下,按正態分佈由平均臨界刺激量外推,驗證在給定刺激量下的發火可靠度。

為使外推合理,做如下規定:

1)公升降法資料的有效性滿足gjb377—87 的規定。取的變異係數控制上限δ≤0.2.

2)公升降法試驗中不發火的傳爆藥藥柱,應以2 倍全發火刺激量使其發火,如仍不發火,則該發資料無效,應重作。

3)用公升降法資料外推估計的可靠度以0.999 為限。

4)在總體分布未知時,假定傳爆藥藥柱的臨界刺激量的分布為對數正態。

由公升降法得到的統計資料n、、、、,根據給定的可靠度,在置信水平γ下,按式(1)、(2)計算最小全發火刺激量的估計iafγ及最大不發火刺激量的估計infγ,並驗證式(3)、(4)。

………………(1)

………………(2)

第四章系統安全評價 4142概率評價法

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