Теоретические основы безопасности производственной деятельности
..pdf
|
ϕ(U1 ) |
|
|
|
ϕ(t) |
|
∂ϕ(t) |
∂ϕ(U1 ) |
|
∂U1 |
|
|
∂t |
|
|
|
|
|
М(tоткϕ ) |
|
|
|
|
|
а |
|
ρ |
ρ(U2 ) |
∂ρ(U2 ) |
|
∂ρ(t) |
|
|
∂U2 |
|
|
∂t |
|
|
|
ρ(t)
М(tоткρ ) t
б
τ(U3 )
τ(t)
∂τ(t) |
∂τ(U3 ) |
∂t |
∂U3 |
М(tоткτ )
в
Рис. 5.1. Изменение φ (а), ρ (б) и τ (в) во времени
51
Рис. 5.2. Плотность распределения усеченного закона случайной величины U
5.2. Необходимые и достаточные условия изменения состояния системы безопасности
Запишем начальные условия безопасности. В момент времени t0 система находится в состоянии
|
|
|
ϕ(t |
0 |
)≤ ϕдоп, |
|
|
C б (t |
|
|
ρ(t |
|
|
|
|
|
)= |
|
|
)> ρдоп, |
(5.11) |
||
ч |
0 |
|
τ(t |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
)< τдоп. |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
В процессе функционирования системы параметры изменяются в соответствии с (5.2), (5.3), (5.4). При этом может оказаться, что φ(t) достигла допустимого значения:
|
|
ϕ(t |
)≥ ϕдоп, |
|
Cос(t |
|
1 |
|
|
)= |
ρ(t |
)> ρдоп, |
(5.12) |
|
ч 1 |
|
1 |
|
|
|
|
τ(t )< τдоп. |
|
|
|
|
1 |
|
|
Условие (5.12) – это условие опасной ситуации. Мощность источника опасности достигла допустимого значения или превышает его – это необходимое условие происшествия. Однако ни приведен-
52
ное расстояние, ни время опасного воздействия своих допустимых значений не достигли, т.е. не возникло достаточных условий для происшествия.
Дальнейшее функционирование системы может привести к изменению ρ(t) и τ(t). Тогда могут возникнуть следующие условия:
ϕ(t2 )≥ ϕдоп, Cчп(t2 )= ρ(t2 )≤ ρдоп,τ(t2 )≤ τдоп.
ϕ(t3 )≥ ϕдоп, Cчп(t3 )= ρ(t3 )> ρдоп,τ(t3 )≥ τдоп.
(5.13)
(5.14)
Условия (5.13) – условия происшествия, при которых выполнены и необходимые условия, и достаточные.
Графически выполнение необходимых и достаточных условий изображено на рис. 5.3 и 5.4.
Рис. 5.3. Условия изменения состояния системы «человек – техника – среда»
53
Точка А показывает выполнение условия (5.11). Точка В показывает выполнение условия (5.12). Точки С и D показывают выполнение условия (5.13).
φ |
|
|
|
|
φдоп |
φ(t1) |
φ(t2) |
φ(t3) |
|
|
|
|
||
|
φ(t0) |
|
|
|
ρ |
|
|
t |
|
|
|
|
||
|
ρ(t0) |
ρ(t1) |
|
ρ(t3) |
ρдоп |
|
ρ(t2) |
|
|
|
|
|
|
|
τ |
|
|
t |
|
|
|
|
||
τдоп |
|
|
τ(t3) |
|
|
τ(t2) |
|
||
|
τ(t0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
τ(t1)
Cб(t |
) |
Cос(t ) |
Cп(t |
) |
Cп(t |
) t |
ч 0 |
|
ч 1 |
ч 2 |
|
ч 3 |
|
Рис. 5.4. Изменения состояний системы «человек – техника – среда» во времени
На рис. 5.4 показано изменение параметров во времени.
54
5.3. Измерение параметров источников опасности
Чтобы определить, в каком состоянии находится система безопасности, т.е. какие условия – (5.11), (5.12) или (5.13) – выполняются в данный момент времени, необходимо измерить их величину и сравнить с допустимыми значениями. Измерения естественно связаны с физическим смыслом источника опасности.
Простейшим способом измерения параметров источника опасности является использование ручных приборов, дающих возможность выяснить истинное значение параметра: весы, амперметр или вольтметр, термометр, термопара, психрометр, барометр, манометр, линейка, рулетка, секундомер, шумомер, газоанализатор и т.п. Сравнение с допустимыми значениями производится с помощью таблиц или справочников. Это безусловно надежный способ, однако требует больших затрат времени, трудоемок, не исключает ошибок, так как производится человеком, и совершенно невозможен на многих производствах из-за опасности для человека.
Полуавтоматический способ измерения параметров представляет собой дистанционное измерение параметров оператором и вывод значений этих параметров на пульт управления. Другой способ полуавтоматического измерения параметров реализуется в виде введения допустимых значений параметров в систему контроля и световой или звуковой сигнализации о достижении действительного значения параметра допустимого. Дальнейшие действия проводит оператор.
Автоматический способ измерения параметров не требует опросов и непосредственного участия человека. Установленные в технике датчики позволяют постоянно следить за значениями параметров и, мало того, постоянно сравнивают с допустимыми значениями. В случае достижения допустимой величины параметра происходит изменение конструктивных решений: срабатывают предохранительные клапаны, ограничители грузоподъемности, автоматы защиты сети и т.п.
55
Наконец, автоматизированная система контроля и управления безопасностью включает в себя как систему датчиков, автоматически регистрирующих значения параметров, так и систему сравнения их с допустимыми значениями и систему принятия решений, основанную на анализе изменений, тенденции изменения параметров, раннее предупреждение в письменном, звуковом или цветовом (световом) виде о возможности опасной ситуации и тем более – о возможности происшествия.
Выбор системы безопасности основан на требованиях безопасности и ее стоимости.
56
ГЛАВА 6. БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОЧЕГО МЕСТА
6.1. Рабочее место человека
Под рабочим местом понимается часть помещения или участок местности с размещенным оборудованием, на котором человек выполняет свои обязанности. Это может быть та часть цеха, на которой установлен станок и рабочий выполняет свою работу. Это может быть площадка на буровой, на которой бурильщик ведет бурение. Это кабина водителя автомобиля, когда автомобиль движется, или участок местности или гаража со стоящим автомобилем, если проводится техническое обслуживание. Это стол секретаря или программиста. Это кухня или ванная, где хозяйка ведет домашние работы.
Изобразить рабочее место лучше всего в виде чертежа, на котором указано оборудование и участок помещения или местности. Кроме того, на чертеже изображаются энергоносители – проводники, коммутационная аппаратура и потребители электрического тока, трубопроводы воды, пара, газа высокого давления, продуктопроводы химических веществ, поднимаемые грузы или подъем человека на высоту, перемещающиеся элементы оборудования и т.п., т.е. все источники опасности.
После указания источников опасности на чертеже изображается человек или группа людей с зонами достигаемости. Примеры изображения рабочего места приведены на рис. 6.1, 6.2, 6.3.
Рис. 6.1. Рабочее место токаря
57
220 В |
Рис. 6.2. Рабочее место секретаря
Рис. 6.3. Рабочее место водителя
6.2. Модель безопасности рабочего места
На рабочем месте могут присутствовать N (i =1, N )источников опасности от технических средств, q (k =1, q) факторов природы ek, а человек, работающий на i-м рабочем месте, обладает p (l =1, p) своими свойствами Slч.
58
В общем случае источники опасности могут воздействовать друг на друга, усиливая или ослабляя их опасность для человека. Это влияние может быть оценено через коэффициенты влияния и изменения параметров.
|
N −1 |
|
∂ϕi |
|
|
|
|
|
∂ρi |
|
|
|
|
∂τi |
|
|
|
||||||
∆T |
= ∑ |
|
|
|
+ |
|
+ |
|
∆ϕi+1 |
+ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
i |
|
|
|
∂ϕi+1 |
|
|
|
∂ϕi+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
i |
=1 |
|
|
|
|
|
|
∂ϕi+1 |
|
|
||||||||||||
|
N −1 |
∂ϕi |
|
|
|
|
|
∂ρi |
|
|
|
|
∂τi |
|
|
|
|
||||||
+ ∑ |
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
∂ρi +1 |
|
∂ρi +1 |
|
|
|
|
∆ρi+1 + |
|
||||||||||||||
|
i =1 |
|
|
|
|
|
|
∂ρi +1 |
|
|
|
||||||||||||
|
N −1 |
|
∂ϕi |
|
|
|
|
∂ρi |
|
|
|
∂τi |
|
|
|
|
|||||||
|
+ ∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆τi +1. |
|
||||||||||
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
∂τi +1 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
i =1 |
|
∂τi+1 |
|
|
|
|
|
∂τi+1 |
|
|
|
|||||||||||
Влияние факторов природы находится аналогично (6.1):
|
|
N q |
|
∂ϕ |
|
∂ρ |
|
∂τ |
i |
|
|
||
∆E |
|
= ∑∑ |
|
|
|
i + |
|
|
i + |
|
|
∆ek . |
|
|
∂e |
|
∂e |
|
∂e |
|
|||||||
|
k |
i=1 k =1 |
k |
k |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|||||
Таким же образом учитывается влияние человека:
|
N p |
|
∂ϕ |
i |
|
∂ρ |
i |
|
∂τ |
i |
|
|
|
∆ |
ч = ∑∑ |
|
|
+ |
|
+ |
|
|
∆Slч . |
||||
∂Slч |
∂Slч |
∂Slч |
|||||||||||
|
Sl i=1 l =1 |
|
|
|
|
|
|||||||
(6.1)
(6.2)
(6.3)
Учитывая (6.1), (6.2) и (6.3) полный показатель безопасности источника опасности будет иметь вид
bn = b (t)+ ∆ |
Ti |
+ ∆ |
Ek |
+ ∆ |
ч . |
(6.4) |
i i |
|
|
Sl |
|
Чтобы оценить безопасность рабочего места, необходимо учесть все имеющиеся на рабочем месте опасные и вредные производственные факторы – источники опасности, влияние природных факторов и человека. При этом очевидно, что опасен любой из присутствующих на рабочем месте. Поэтому показатель безопасности рабочего места Bрм будем определять следующим образом:
59
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑bn , если все bn |
> 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(6.5) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Bрм = N i =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0, если хотя бы один bi ≤ 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Подставим все составляющие в (6.5): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕдоп − |
ϕ |
(t) |
+ |
|
|
|
C1 |
|
|
exp |
|
−(U1 |
− M |
(U1 )) |
|
exp(−λ t) |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ 2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
i |
|
|
σˆ |
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2σ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Bрм = |
|
|
∑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ϕдоп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
N i=1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
ρi (t)+ |
|
C2 |
|
|
exp −(U2 − M |
(U2 )) |
exp(−λ |
2t) |
−ρiдоп |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
2σˆ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
σ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρiдоп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
τдоп − |
|
τ |
(t)+ |
|
|
|
C3 |
|
|
exp |
|
−(U3 − M (U3 )) |
|
exp(−λ |
t) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
i |
|
|
|
i |
|
|
ˆ |
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
2σˆ |
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
τiдоп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
N |
∆E |
|
|
|
N |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ∑∆T |
+∑ |
k |
+ ∑∆ |
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(6.6) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
i |
|
i=1 |
|
|
|
|
i=1 |
|
Sl |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
6.3. Методика оценки безопасности рабочего места
Методика как последовательность действий для определения безопасности рабочего места включает в себя определенную последовательность шагов:
1. Выделение рабочего места в совокупности помещений, открытых площадок или технологического процесса.
60