БЖД / Учебник БЖ Москва изменен / Раздел 1 / Глава 5

ГЛАВА 5. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ ОПАСНОСТИ

5.1. МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ОПАСНОСТИ

В предыдущей главе рассмотрены параметры источника опасности φ, ρ и τ. В процессе работы эти параметры могут изменяться как закономерно (износ элементов оборудования, старение материалов, разрегулировки), так и случайно (внезапный отказ, ошибка персонала, случайные природные явления).

Обозначим: U₁ – случайное событие изменения φ, U₂ – случайное событие изменения ρ, U₃ – случайное событие изменения τ. Тогда

φ = φ(U₁(t),t),

ρ = ρ(U₂(t),t), (5.1)

τ = τ(U₃(t),t).

Изменения случайных величин φ(t), ρ(t), τ(t) будут иметь вид:

, (5.2)

, (5.3)

. (5.4)

Графическое изображение изменений случайных величин φ(t), ρ(t), τ(t) представлено на рис. 5.1.

В (5.2), (5.3), (5.4) , , – плотности распределения вероятностей случайной величины изменения величины параметра. Поскольку это случайное изменение величины параметра зависит от большого разнообразия факторов, то, как правило, это распределение подчинено нормальному закону. Так как это изменение не может быть ни плюс бесконечность, ни минус бесконечность, т.е. ограничено физическим смыслом, то случайные величины подчинены усеченному нормальному закону (рис. 5.2).

Рис. 5.1. Изменения φ, ρ и τ во времени.

Рис. 5.2. Плотность распределения усеченного закона случайной величины U.

, (5.5)

где – коэффициент усечения,

– среднеквадратическое отклонение усеченного нормального закона.

– плотности распределения времени наступления случайного события U₁(t), U₂(t), U₃(t). Распределение времени наступления событий зависят от принятых законов распределения: экспоненциальное, Вейбулла или др. Если принято экспоненциальное распределение, где  – параметр потока отказов, то среднее время между двумя отказами:

. (5.6)

В любом случае общий подход к оценке М(t) известен:

. (5.7)

В (5.2), (5.3), (5.4) – функции закономерного изменения параметров источников опасности во времени вследствие старения, износа, разрегулировки.

В итоге определены реальные функции изменения параметров источников опасности:

, (5.8)

, (5.9)

. (5.10)

5.2. НЕОБХОДИМЫЕ И ДОСТАТОЧНЫЕ УСЛОВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Запишем начальные условия безопасности. В момент времени t₀ система находится в состоянии

(5.11)

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.

(5.12)

Условие (5.12) – это условие опасной ситуации. Мощность источника опасности достигло или превышает допустимое значение – это необходимое условие происшествия. Однако ни приведенное 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:

(5.13)

(5.14)

Условия (5.13) – это условия происшествия, при которых выполнены и необходимые условия, и достаточные.

Графически выполнение необходимых и достаточных условий изображено на рис. 5.3 и 5.4.

Точка А показывает выполнение условия (5.11).

Точка В показывает выполнение условия (5.12).

Точки С и D показывают выполнение условия (5.13).

На рис. 5.4. рассмотрим изменение параметров во времени.

Рис. 5.3. Условия изменения состояния системы «человек – техника – среда».

Рис. 5.4. Изменения состояний системы «человек – техника – среда» во времени.

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, т.к. производится человеком, и совершенно невозможен во многих производствах из-за опасности для человека.

Полуавтоматический способ измерения параметров представляет собой дистанционное измерение параметров оператором и выводом 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 допустимому. 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.

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.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Причины развития опасности в производственной деятельности.

2. Какую часть составляют закономерный рост опасности производственного оборудования.

3. Причины случайных изменений параметров источников опасности.

4. По какому закону распределена случайная величина мощности источника опасности?

5. По какому закону распределена случайная величина времени наступления нежелательного события?

6. Каковы условия перехода состояния системы безопасности в опасную ситуацию?

7. Каковы условия перехода состояния системы в происшествие?

68