Идентификация энергетических воздействий технических систем

2. Идентификация энергетических воздействий технических систем

При идентификации энергетических воздействий следует исходить из условия, что наибольшая интенсивность потока энергии всегда существует непосредственно около источника. Интенсивность потока энергии в среде обитания уменьшается обратно пропорционально площади, на которую распределяется энергия, т.е. величине r², где r - расстояние от источника излучения до рассматриваемой (расчетной) точки в среде обитания. Если источник, излучающий энергию, находится на земной поверхности, то излучение идет в полусферическое пространство (S = 2пr²), если же источник расположен высоко над земной поверхностью или под ней, то излучаемая энергия рассеивается по сферической поверхности (S = 4пr²).

Расчет амплитуд вертикальных (горизонтальных) колебаний грунта при вертикальных (горизонтальных) вибрациях фундамента машин с динамическими нагрузками производят по формуле

где А_r — амплитуда колебаний грунта в точках, расположенных на расстоянии г от оси фундамента, являющегося источником волн в грунте; Ao - амплитуда свободных или вынужденных колебаний при  - приведенный радиус подошвы фундамента (основания). Частоту волн, распространяющихся в грунте, принимают равной частоте колебаний фундамента машины.

Протяженность зоны воздействия вибраций определяется величиной их затухания в грунте, которая, как правило, составляет 1 дБ/м (в водонасыщенных грунтах оно несколько выше). Чаще всего на расстоянии 50...60 м от магистралей рельсового транспорта вибрации затухают. Зоны действия вибраций около строительных площадок, кузнечно-прессовых цехов, оснащенных молотами с облегченными фундаментами, значительно больше и могут иметь радиус до 150... 200 м. Значительно выше вибрации в жилых зданиях могут создавать расположенные в них технические устройства (насосы, лифты, трансформаторы и т. п.), а также трассы метрополитена неглубокого залегания. 3 Интенсивность звука I (Вт/м²) в расчетной точке окружающей среды при излучении шума источником со звуковой мощностью Р (Вт) рассчитывают по формуле

где Ф – фактор направленности излучения шума; 5 – площадь, на которую распределяется звуковая энергия, м²; k – коэффициент, учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и на различных препятствиях; k = 1 при отсутствии препятствий и при расстояниях до 50 м.

Значительные уровни звука и зоны воздействия шума возникают при эксплуатации средств транспорта:

Шумовая характеристика железнодорожного транспорта оценивается величиной уровня шума I_экв (дБА), определяемой по формуле

где v_r – скорость состава, м/с; v_о = 1 м/с.

Расчетные размеры санитарно-защитных зон (СЗЗ) (под СЗЗ пони­мается зона, в которой превышаются установленные нормативами уровни вредного фактора) по фактору шума для многих промышленных предприятий существенно превышают установленные санитарными нормами размеры СЗЗ по фактору вредных выбросов, например:

Предприятие, завод Нормативные размеры СЗЗ Расчётные размеры СЗЗ по

 по фактору вредных выбросов,  фактору шума, м

 не менее, м

Метизный…………………….. 100  525

Авторемонтный…………….... 100  285

Прядильно-ткацкая фабрика… 50 475

Обувная фабрика…………….. 50  475

Форнитурный завод…………. 100  230

Мясоперерабатывающий завод 50 50

Типография…………………… 50 355

Домостроительный завод……. 100 300

Фабрика-химчистка………….. 100  120

Автобусный парк…………….. 100 475

Трамвайное дело……………… 100  135

Электромагнитное поле, создаваемое источниками, характеризуется непрерывным распределением в пространстве, способностью рас­пространяться со скоростью света, воздействовать на заряженные частицы и токи, а также на различные тела. Переменное электромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных полей – электрического и магнитного, которые характеризуются векторами напряженности, соответственно, Е, В/м и Н, А/м.

Электромагнитное поле несет энергию, определяемую плотностью потока энергии

I= ЕН, Вт/м². При излучении сферических электромагнитных волн плотность потока энергии в зависимости от расстояния от источника определяется по формуле

где Р_ист – мощность, подводимая к источнику, Вт; r – расстояние от источника электромагнитного поля (ЭМП) до расчетной точки, м. Формула справедлива при условии, что , где - длина волны электромагнитного излучения, м. Длина волны связана с частотой f, Гц, соотношением где с — скорость распространения электромагнитных волн, м/с.

Опасные зоны источников ЭМП и излучений составляют: - для линий электропередач (ЛЭП) с частотой 0 и 50 Гц в зависимости от напряжения:

Напряжение, кВ .................................. 20 110 330 750 1150

Размер защитной зоны от крайнего

провода ЛЭП, м ..........……………….10 20 75 250 300

— для электрифицированных железных дорог при напряжении 10...20 кВ защитная зона соответственно 10 и 20 м;

— для источников радиочастот СВЧ (f = 3 х 10⁸ : 3 х 10¹¹ Гц) защитная зона составляет 300 м.

3. Идентификация аварийных ситуаций, возникающих при эксплуатации технических систем

Идентификацию опасностей технических систем проводят на основе качественного и количественного анализа системы «человек – машина – окружающая среда».

Качественный анализ опасностей начинают с исследования, позволяющего идентифицировать источники опасностей. При анализе опасностей всегда принимают во внимание используемые материалы, состояние и параметры системы, наличие и состояние контрольно-измерительных средств. Качественные методы анализа включают в себя анализ ошибок персонала и ряд других операций.

Источник опасности Опасность Вредные и травмирующие факторы

Сосуд с газом под давлением Механический взрыв. Летящие осколки. Токсичный газ.

Утечки из сосуда

Электрическая остановка Замыкание на корпус Электрический ток

Подъёмный кран Обрыв троса Движущийся трос

Нагретый коллектор Повреждение тепло- Теплота

изоляции

Ядерная установка Нарушение герметично- Радиация

сти первого контура

Взрывоопасная смесь Химический взрыв Ударная волна

Количественный анализ опасностей выполняют для оценки веро­ятности (риска) возник-новения нештатных ситуаций (НшС). Упро­щенно его можно определить соотношением

 где — интенсивность отказов, 1/ч;  — время эксплуатации, ч.

Для некоторых технических систем интенсивность отказов приве­дена ниже:

Тип оборудования, соединения , 1/ч

Механическое оборудование………………………………..10^-2 ….10^-4

Паровые котлы………………………………………………. 10^-2….10^-5

Гидропневмоэлементы……………………………………….10^-2….10^-4

Трансформаторы……………………………………………...10^-3….10^-6

Сварные соединения………………………………………….10^-5….10 ^-8

Болтовые соединения………………………………………..<10^-5….10^-9

В космической технике используются следующие нормативные значения интенсивности отказов в зависимости от типа нештатной ситуации:

Тип НшС Диапазон , 1/ч Характеристика частоты появления

НшС

НшС, вызывающие усложне- 10^-3 > > 10^-5  Умеренно вероятные

 ние программы полета

Опасные 10^-5 > > 10^-7 Маловероятные

Аварийные 10^-7> >10 Крайне маловероятные

Катастрофические < 10 ^-9 Практически невероятные

Заключение

 

В настоящее время разработаны сложные комплексы компьютер­ных программ, способные вычислить вероятность аварии на предпри­ятии, определить величину и характер опасных выбросов, учесть метеорологические условия, рельеф местности, расположение дорог и населенных пунктов и в конечном счете построить карты (изолинии), распределения риска в промышленных и селитебных зонах. Особое внимание при этом уделяют источникам крупных аварий: АЭС, газопроводам, химическим производствам и др. В качестве веществ с негативными свойствами выделяют: оксид бериллия, водород, хлор, аммиак, диоксид серы, легковоспламеняющиеся газы и т. п.

Список используемой литературы:

1.         Арустамова Э. А. Безопасность жизнедеятельности : Учеб. - М., 2003.

2.         Белов С. В. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. - М.: Высшая школа, 2000.

3.         Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности : Уч. пос.- СПб.: МАНЭ и БЖД, 2000.

4. Экологическое право в России / Под ред. В.Д. Ермака, О.Я. Сухарева.-М: ИМП, 2003

5. Хван Т.А. Безопасность жизнедеятельности: Уч. пос. – Ростов- на- Дону: Феникс, 2001