دانلود ترجمه مقاله استفاده از یک مدل مبتنی بر FMEA برای ارزیابی ریسک محفظه احتراق (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۴) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

ارزیابی ریسک محفظه احتراق با افزایش اکسیژن با استفاده ازمدل مبتنی بر FMEA و درخت عیوب فازی

Risk assessment of an oxygen-enhanced combustor using a structural model based on the FMEA and fuzzy fault tree

چکیده

۱) مقدمه

۲) روش

۲-۱ FMEA مبتنی بر مدل ساختاری

۲-۲ تحلیل درخت عیوب فازی

۲-۳ روش جدید تحلیل ریسک

آنالیز سیستم

آنالیز دایگراف تأییدشده برای سیستم/زیرسیستم

ماتریس علت و معلول (CEM)

FMEA مبتنی بر مدل ساختاری

درخت عیوب فازی برای حوادث بزرگ

ارزیابی ریسک و بهبود وضعیت

۳) توضیحات سیستم آزمایشی

۴) طریقه استفاده از روش

۴-۱ CEM برای زیرسیستم‌های مختلف

۴-۲ FMEA سیستم آزمایشی

۴-۳ FTA برای حوادث آتش سوزی و انفجار

۵) نتایج و تشریح مطالب

۶) نتیجه‌گیری

چکیده

محفظه احتراق با اکسیژن افزایش‌یافته دارای مزایای بازدهی سوخت بالا و انتشار گازهای آلاینده کمتر است. با این حال، نباید کاربرد صنعتی آن رواج پیدا کند تا زمانی که قابلیت اطمینان و ایمنی‌اش کاملاً مشخص شود. در این مقاله، روش تازه‌ای برای ارزیابی ریسک محفظه احتراق با اکسیژن افزایش‌یافته با استفاده از مدل ساختاری مبتنی بر FMEA و درخت عیوب فازی پیشنهاد می‌شود. بعلاوه، این روش برای محفظه احتراق صنعتی آزمایشی انتخاب شده بکار گرفته می‌شود. برای شناسایی منبع خطر به شکل جامع، نمونه آزمایشی به دو زیرسیستم تقسیم می‌شود:زیرسیستم محفظه احتراق، زیرسیستم تغذیه‌دهنده، زیرسیستم اشتعال، و زیرسیستم اگزوز. براساس پارامترهای عملیاتی جریان (نرخ جریان، دما و فشار) و کارکردهای اجزای زیرسیستم‌های مختلف، می‌توان ماتریس علت و معلوم را با بکارگیری مدل ساختاری را تشکیل، و رابطه بین پارامترهای عملیاتی و اثرات تغییر این پارامترها روی سیستم را نشان داد. با توجه به نتایج ماتریس علت و معلول، می‌توان FMEA را برای توصیف مدل‌های خراب‌شده و سناریوهای حادثه سیستم آزمایشی تشکیل داد. انواع عمده حوادث شامل نشت، صدمه، آتش سوزی و انفجار است. بنابراین، از طریق تحلیل شدت و احتمال انواع مختلف حوادث، حوادث آتش سوزی و انفجار باید به لحاظ کمی با استفاده از تحلیل درخت عیوب فازی بهتر قابل دسترس باشند. درخت‌های عیوب براساس FMEA بدست می‌آیند و ارزیابی‌های کیفی رویدادهای پایه را می‌توان با استفاده از روش امتیازدهی کارشناس گردآوری کرد. برای کمیت‌یابی احتمال رخداد رویدادهای پایه، روشی ترکیبی برای نظریه دستگاه فازی و تحلیل وزنی بررسی خواهد شد. سپس، آنالیز اهمیت درخت‌های عیوب، شامل اهمیت مخاطره رویدادهای پایه و اهمیت مجموعه برش، انجام می‌شود تا ارتباطات ضعیف درخت‌های آتش سوزی و انفجار راحت‌تر تعیین شود. در پایان، برخی از موثرترین تدابیر برای بهبود قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم احتراق نیز ارائه می‌گردد.

۶) نتیجه‌گیری

گرچه آنالیزهای کلاسیک FMEA و FTA در عمل برای آنالیز ریسک در فرآیندهای صنعتی بکار می‌روند، عیبشان نیاز به دانش تخصصی قوی و زمانبر بودن است. روش پیشنهادی این تحقیق می‌تواند با بکارگیری ماتریس علت و معلول سیستم آزمایشی، خصوصاً برای آنالیزورهای بی‌تجربه، نیاز آنها را برطرف کند. براساس پارامترهای عملیاتی جریان (نرخ جریان، دما و فشار) در زیرسیستم‌های مختلف، می‌توان ماتریس علت و معلول را با استفاده از مدل ساختاری تشکیل داد، و رابطه بین پارامترهای عملیاتی و اثرات تغییر پارامترهای عملیاتی روی سیستم قابل نمایش است. بنابراین، می‌توان علل و مدل‌های توسعه حوادث را بطور عمیق تحت مطالعه قرار داد. براساس نتایج ماتریس علت و معلول، می‌توان FMEA را برای توصیف مدل‌های خرابی و سناریوهای حادثه سیستم آزمایشی تشکیل داد. FMEA یکی از نتایج مهم این مقاله است که می‌توان ملاک مقررات عملیات ایمنی و ارزیابی ریسک مجدد قرار گیرد. مخاطره‌آمیزترین حوادث با استفاده از آنالیز درخت عیوب فازی مطابق با FMEA بصورت کمّی نیز قابل حصول‌اند.

Abstract

The oxygen-enhanced combustor has the advantages of high burning efficiency and low emissions. However, it should not be promoted for industrial use until its reliability and safety have been fully recognized. A new methodology is proposed to assess the risk of an oxygen-enhanced combustor using a structural model based on the FMEA and fuzzy fault tree. In addition, it is applied to a selected pilot semi-industrial combustor. To identify the hazard source comprehensively, the pilot is divided into four subsystems: the combustor subsystem, feed subsystem, ignition subsystem and exhaust subsystem. According to the operational parameters of flow (flow rate, temperature and pressure) and the component functions in different subsystems, the cause and effect matrix can be built using the structural model, and the relationship between the operational parameters and the effects of the change for the operational parameters on the system can be presented. Based on the results of cause and effect matrix, the FMEA can be built to describe the failed models and accident scenarios of the pilot. The main accident forms include leakage, injury, fire and explosion. Accordingly, with the severity and probability analysis of different accident forms, the fire and explosion accidents should be further accessed quantitatively using the fuzzy fault tree analysis. The fault trees can be obtained in accordance with the FMEA, and the qualitative assessments of the basic events can be collected by using expert scoring. A hybrid approach for the fuzzy set theory and weight analysis is investigated to quantify the occurrence probability of basic events. Then, the importance analysis of the fault trees, including the hazard importance of basic events and the cut set importance, is performed to help determine the weak links of the fire and explosion trees. Finally, some of the most effective measures are presented to improve the reliability and safety of the combustion system.

۶- Conclusion

Although the classical FMEA and FTA analyses are practically used for risk analysis in industrial processes, the drawback is the need for intense expert knowledge and substantial time consumption. The proposed methodology in this work can fulfill the analyzers by using the cause and effect matrix of the pilot system, especially for inexperienced analyzers. According to the operational parameters of flow (flow rate, temperature and pressure) in different subsystems, the cause and effect matrix can be built using a structural model, and the relationship between the operational parameters and the effects of the change for the operational parameters on the system can be represented. Thus, we can study the causes and the development models for accidents at a deep level. Based on the results of the cause and effect matrix, the FMEA can be built to describe the failed models and accident scenarios of the pilot. The FMEA is one of the importance results in this paper, which could be treated as the basis for regulations for safety operations and further risk assessment. The most hazardous accidents would be further accessed quantitatively using the fuzzy fault tree analysis in accordance with the FMEA.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارزیابی ریسک محفظه احتراق با افزایش اکسیژن با استفاده ازمدل مبتنی بر FMEA و درخت عیوب فازی

Risk assessment of an oxygen-enhanced combustor using a structural model based on the FMEA and fuzzy fault tree