К определению критериев оценки безопасности технологического процесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

К определению критериев оценки безопасности технологического процесса

Харьковский В.С., Дрижд Н.А., Плотников В.М., Шарипов Н.Х., Харламова А.В.,

Обеспечения безопасности и эффективности работы технологической системы требует разработки критериев технологического процесса на основе принятой модели процесса оптимального функционирования оборудования и операторов. Данные признаки объединяются закономерностью (1), т.е. надежностью функционирования параметров, которые описываются математической зависимости [1,2]:

К_б=К_о* К_м* К_п., (1)

где К_б - безопасность (надежность) функционирования объекта;

К_о -эффективность работы операторного состава, человеческий фактор;

К_м - надежность работы технологической линии и механизмов;

К_п - уровень соответствия принятой модели анализируемому физическому процессу.

Безопасность технологического процесса характеризуется надежностью, которая определяет способность анализируемой технологической линии выполнить требуемые объемы продукции за определенный промежуток времени. Следовательно, безопасность - это свойство системы сохранять работоспособность, проводимых технологических операций.

Установка критериев оценки безопасности технологических процессов является основной инженерной задачей и требует увязки вероятностной меры случайного процесса в области расчетных промежутков времени и объемы продукции, на основе показателей кинетики и сопротивляемости среды внешнему воздействию, т.е. закономерности [1]:

(2)

где - кинетическая энергия внешней силовой нагрузки;

- импульс системы;

- сопротивление среды, оцениваемое как удвоенное значение динамической скорости.

Исходя из степени отклонения фактических уровней рабочей среды и трудового процесса от требуемых нормативов, условия труда по степени вредности и опасности условно подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные. Безопасность производства возможно оценить в процентном отношении правильности ведения технологических операций, согласно таблице 1, что отвечает условиям корреляционной зависимости параметров измерений надежности.

Таблица 1 - Оценка безопасности по четырех бальной системе.

Согласно таблицы 1 и зависимости (1) технологический процесс будет безопасным тогда, когда коэффициент безопасности системы будет оценен не менее 75% от надежности технологического процесса, соответственно К_пр, К_бм, К_ид для этих условий превышает теоретическую значимость 0,91 [2, 4].

Технологический процесс должен быть оценен и по практическим требованиям, предъявляемым к нему. Эти задачи изложены в технологических регламентах производственной системы и определены в проекте допустимыми значениями.

Если технологическая система представляет собой физико-химическое пространство или аналогичное ему, то условия перевода энергии и подвижность ее элементов определяется закономерностью Эйнштейна-Стокса и имеет вид, представленный как:

(3)

где D - коэффициент диффузии, элемент циркуляции среды;

Т - энергия подвижности среды;

в - энергия связи между элементами среды.

Согласно качественных экспериментов и исследований установлено, что подвижность среды [2] единичного объема определяется условием:

(4)

где - плотность элемента среды;

d - приведенный размер элемента;

- климатическая вязкость (критерий внутреннего трения)

Для этих условий необходимо знание соотношения энергии связи элементов среды, приложенной к единице анализируемого объема объекта [1,2]:

(5)

где - энергия сцепления частиц среды (аналог поверхностного натяжения жидкости);

р - давление внешнего силового поля;

- коэффициент формы элемента объекта системы.

Форму элемента анализируемой системы можно заранее определить из сведений других исследований или на основе оценки режима перемещения среды и условий стационарности процесса, т.е. чисел Рейнольдса и Струхаля (гомохронности), которые характеризуются закономерностями [3,4]:

(6)

(7)

где Re - число Рейнольдса;

l - рассматриваемый участок;

U - скорость протекания процесса;

- внешнее трение системы;

- частотность события.

Удержание сдвига элемента среды для критериальных условий определяется по плотности среды, энергии и теплового и диффузионных потоков или их подобию, которые представляют собой произведение некоторого коэффициента на градиент соответствующего потенциала. Все три коэффициента имеют одну размерность и характеризуются критериями Прандля, Шмидта, Льюиса, что требует внесения поправки в закономерность Эйнштейна-Стокса на анализируемый тип энергии [2, 3]:

(8)

где - поправка к критериальному типу энергии.

Подвижность среды для этого варианта определяется согласно -теории как величина:

 (9)

С позиции свойств среды, это позволяет оценить условия циркуляции или отделение от потока элемента на основании внутреннего трения (вязкости), диффузии и температуропроводности, являющимися физическими параметрами анализируемой среды [3].

а) Прандля ; (10)

б) Шмидта ; (11)

в) Льюиса , (12)

где а - температуропроводность

D - диффузия;

- вязкость.

Представленные зависимости (8-12) оценивают энергетические затраты, потребности импульсной нагрузки и определяют систему мониторинга безопасности технологической линии.

Для этих условий коэффициент формы элемента среды определяется соотношением:

, (13)

что позволяет рекомендовать для инженерных расчетов закономерность:

(14)

 (15)

где - долевое гашение энергии перемещения среды;

U - скорость перемещения.

На основании закономерностей (14), (15) специалистами КарГТУ разработано устройство [4] по управлению перегружаемым грузопотоком разрушенной горной массы, производительностью 3000-6000 т/час. Дополнительные сведения предоставлены в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика запыленности рабочих мест в сравнительной оценке эксплуатации проектного устройства и установки, рекомендованной специалистами КарГТУ.

Все это позволяет констатировать о правильности выбора критериев оценки безопасности технологических процессов.

запыленность грузопоток горный

Литература

1. Способы заблаговременного снижения пылеобразования угольных пластов / А.Е. Пережилов, Е.Я. Диколенко, В.С. Харьковский и др. М.: недра, 1995 г, 408 с.

2. Methodology of Manufacturing Hazards and Rates Assessment / Victor S. Kharkovskiy, Valeriy M. Plotnikov, Nicolay A. Drizhd, Anna V. Kharlamova “European Researcher”, №1 14 августа 2012.

3. Абрамов О.В., Розенбаум А.Н. Прогнозирование состояния технических систем. М.: Наука 1990, с. 126.

4. Кейс В.М. Конвективный тепло- и массообмен. М:Энергия 1972, с. 448

5. Патент № 27023 KZ A4B62 69 /18 (2006.01)

Размещено на Allbest.ru