Техногенные (антропогенные) опасности

Техногенные (антропогенные) опасности

Антропогенное воздействие на окружающую среду Qant ограничено энергетическими qant = åni и физическими возможностями ¡ ant = ågi человека как представителя животного мира (Qant = qant +¡ ant) и возрастает по параметрам численного демографического показателя Dm и применения технических систем и технологий T¥ (технических объектов ti). Техногенное воздействие ŦR как единой системы, включающей в себя антропогенные и технические объекты, ее составляющие, на окружающую среду возрастает многократно и выражается логарифмическими величинами последствий воздействия: ŦR = lg [(Qant+Dm)·T¥]/Ži, где: Ži – степень защиты от i-го воздействия (в абсолютных величинах от 1 до 10). Технические системы и технологии T¥ Техногенноеокружающая среда Антропогенное воздействие Qant воздействие ŦR

Совместимость человек - техническая система Совместимость человека и технической системы бывает: биофизическая; энергетическая; пространственно-антропометрическая; технико-эстетическая; информационная. нервные волокна безусловный рефлекс раздражитель Е рецептор центральная исполнител нервная ьный орган система обратная реакция безусловный рефлекс Схема рефлекторной дуги восприятия внешних воздействий человеком

Любая деятельность человека несет в себе потенциальную опасность, так как вероятность неправильного решения всегда существует. Это обусловлено объективно существующими трудностями вспоминания и выстраивания многовариантных процессов передачи сигналов по рефлекторной дуге. Если в прошлом такого опыта вообще не было, то решения принимаются методом проб и ошибок. Свобода выбора решений таит в себе потенциальную опасность от вмешательства человека в любой процесс. Отсюда следует аксиома о потенциальной опасности деятельности человека: Реакция человека на внешние раздражения может быть ошибочной и сопровождаться антропогенно-техногенными опасностями. Основными источниками таких опасностей являются: • пожаро-, взрыво-, химически- и радиационно-опасные производственные объекты (АЭС, ракетные комплексы и т. п. ); • газовые, нефтяные, тепловые, электрические комплексы, их коммуникации и сети; • новые технологии, направленные на получение энергии, развитие промышленных, транспортных и других комплексов; • стихийные природные явления, способные вызывать аварии и катастрофы на промышленных и иных объектах.

Энергоэнтропийная концепция опасностей Производственная деятельность потенциально опасна, так как связана с проведением технологических процессов, а последние — с энергопотреблением (выработкой, хранением, преобразованием механической, электрической, химической, ядерной и другой энергии). Опасность проявляется в результате несанкционированного либо неуправляемого выхода энергии, накопленной в оборудовании и/или вредных веществах, непосредственно в самих работающих, во внешней относительно людей и техники среде. Такой внезапный выход энергии может сопровождаться происшествиями с гибелью или травмированием людей, повреждениями оборудования или объектов окружающей их природной среды. Происшествиям предшествуют цепи предпосылок, приводящие к потере управления технологическим процессом, нежелательному выбросу используемых в нем энергии или вредных веществ, их воздействию на людей, оборудование и окружающую среду. Звеньями причинной цепи происшествия являются ошибочные и несанкционированные действия персонала, неисправности и отказы техники, а также нерасчетные воздействия на них извне.

Свойства объектов техносферы Под надежностью понимают свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность - сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установившейся системе технического обслуживания и ремонта. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению, обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Сохраняемость - свойства объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и послед хранения и (или) транспортирования.

Объект как составляющий элемент технической системы занимает свое определенное положение в пространстве ( хj(t); yi(t), i; zj(t), j) данной системы и характеризуется набором некоторых качественных и количественных признаков: yi(t), i=1, . . - признаки, определяющие способность выполнять заданные функции; zj(t), j=1, . . - признаки, не влияющие на указанные функции, но заданные в технической документации и определяющие иные свойства объекта (его внешний вид, габаритно-массовые характеристики, возможность ремонта и т. д. ). Вектор представляет собой вектор технического состояния (ТС). Совокупность всех возможных технических состояний образует пространство технических состояний На каждый из этих параметров должна быть задана область таких значений: принадлежность к которой обеспечивает возможность использования объекта по целевому назначению или удовлетворять заданным требованиям. Работоспособное состояние может быть представлено в виде: Совокупность неработоспособных состояний объекта (например, при наличии одиночных отказов) имеет вид: Исправное состояние объекта может быть записано в виде:

Классификация видов отказов по признакам Классификационный признак Значения (характер изменения) Вид отказа классификационного признака Характер изменения параметров, Скачкообразное изменение одного или нескольких параметров Внезапный определяющих техническое Постепенное изменение одного или нескольких параметров Постепенный состояние объекта Взаимосвязь отказов Отказ элемента не обусловлен повреждениями или отказами других Независимый элементов этого объекта Отказ элемента обусловлен повреждениями или отказами других Зависимый элементов Происхождение отказов Нарушение установленных правил и (или) норм конструирования, Конструкционный несовершенство принятых методов конструирования Нарушение установленного процесса изготовления или ремонта объекта, Производственный несовершенство технологии Нарушение установленных правил и (или) условий эксплуатации Эксплуатационный Устойчивость Сохраняется устойчиво Устойчивый неработоспособного состояния Сохраняется кратковременно, после чего работоспособность Самоустраняющийся самовосстанавливается или восстанавливается оператором без (спорадический сбой) проведения ремонта Имеет один и тот же характер, возникает и самоустраняется многократно Перемежающийся Наличие последствий Возникли последствия, влияющие на эффективность, безопасность С последствиями применения объекта Отказ не влияет на значение показателя, определяющего полезность, Без последствий безопасность объекта

Надежность технических систем Переход из состояния надежности в неравновесное состояние в объектах вызывается взаимодействием большого числа внешних и внутренних факторов, что обусловливает случайность такого перехода. Поэтому эволюцию значения технического состояния во времени рассматривают как случайный процесс x(t). Характеристики надежности являются математическим ожиданием функционала y [x(t)], определенного на траекториях процесса x(t), т. е. Функционал ψ [x(t)] определен на процессе x(t), если каждой траектории процесса х(t) ставится в соответствии число ψ [x(t)]. Исходными данными для определения (вычисления) оценки показателя безотказности объекта являются: xi(t) – случайный процесс; N – количество идентичных по надежности объектов; - реализация опасности (отказа) для данных объектов, отражающая изменения технического состояния во времени; t (0, ) - интервал изменения технического состояния объектов; t. H (0, ) - произвольный момент наблюдения; G( ) - пространство технических состояний; G 1( ) G( ) - пространство, в котором объект является неработоспособным. Перечисленные данные являются исходными для определения (вычисления) оценок показателей безотказности.

Показатели надежности объекта Основными показателями надежности объекта являются: вероятность безотказной работы; вероятность отказа; частота отказов; интенсивность отказов; средняя наработка до отказа; среднее время между соседними отказами (наработка на отказ). Для показателей надежности приводятся две формы представления: вероятностная P(t) и статистическая (t). Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в заданном интервале времени не произойдет отказа объекта. Вероятность безотказной работы объекта P(t) в интервале времени от 0 до t определяется по формуле: P(t) = p { t} = 1 - F(t) где: p { t} - случайная величина времени безотказной работы объекта; t - заданное оперативное время работы; F(t) - интегральная функция распределения времени безотказной работы. Из этого определения вытекают основные свойства P(t): 0 ≤ P(t) ≤ 1; P(0)=1; P( )=0.

Безотказная работа объекта Вероятность безотказной работы объекта технической системы (оборудования, изделия), проработавшего время t 0 , за следующий интервал времени от t 0 до t - отношение вероятности того, что изделие безотказно проработает время от 0 до t , к вероятности безотказной работы за время от 0 до t 0, т. е. Статистически условная вероятность безотказной работы изделий определяется, как отношение числа изделий, безотказно проработавших до момента времени t к числу устройств, исправных в момент времени t 0: Вероятность отказа - вероятность того, что изделие откажет в течение требуемого интервала времени, т. е. что случайная величина - время отказа примет значение, меньшее заданного оперативного времени t: (t) = p{ < t } Статистическое значение частоты отказов определяется по формуле: где: N 0 - количество исправных изделий в начальный момент времени t=0; n(t) - количество изделий, отказавших к моменту времени t; n(t+t) - количество изделий, отказавших к моменту времени t+ t.

Идентификация опасностей - выявление (на основе информации о безопасности данного объекта, данных экспертизы и опыта работы подобных систем) и четкое описание всех присущих системе опасностей. Начальный этап - предварительный анализ опасностей с целью выявления опасных подсистем (блоков) технологической системы промышленного объекта. Критерий опасности подсистем на данном этапе - распределение в технологической системе опасных веществ и (или) их смесей с учетом возможности их неконтролируемого истечения (выброса), наличие источников их воспламенения (взрыва) и внешних (техногенных, природных) опасностей. Следующий этап – определяются элементы, блоки или процессы в технологической системе, которые требуют более серьезного анализа и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности. Результат идентификации опасностей - перечень нежелательных событий, приводящих к аварии с выбором дальнейшего направления деятельности: - решение прекратить дальнейший анализ ввиду незначительности опасностей; - решение о проведении более детального анализа риска; - выработка рекомендаций по уменьшению опасностей.

В процессе идентификации выявляются: - номенклатура опасностей; - вероятность их проявления; - пространственная локализация (координаты); - возможный ущерб и др. параметры, необходимые для решения конкретной задачи. Методы обнаружения опасностей: - инженерный (определяют опасности, которые имеют вероятностную природу происхождения); - экспертный (направлен на поиск отказов и их причин. При этом создается специальная экспертная группа, в состав которой входят разные специалисты, дающие заключение); - социологический метод (применяется при определении опасностей путем исследования мнения населения (социальной группы) и формируется путем опросов); - регистрационный (использование информации о подсчете конкретных событий, затрат каких-либо ресурсов, количестве жертв); - органолептический (используется информация, получаемая органами чувств человека (зрением, осязанием, обонянием, вкусом и др. ).

Результатом идентификации опасностей является: - выявление рисков реализации этих опасностей; - степень их воздействия на человека и технологическое оборудование; - на основании выявленных рисков разработка мероприятий по обеспечению безопасности и защиты от них. На завершающем этапе идентификации производится декларирование промышленной безопасности опасных производственных объектов. Обязательному декларированию промышленной безопасности подлежат проектируемые и действующие: - промышленные объекты, имеющие в составе особоопасные производства; - гидротехнические сооружения, хвостохранилища и шламонакопители I, III классов, на которых возможны гидродинамические аварии.