Модели систем защиты в технологическом

ПРОЦЕССЕ

В технологическом процессе необходимо определить защиту рабочих мест и защиту при перемещениях между рабочими местами. Защита на рабочих местах описана в п. 9.2. Особенность защиты при переходах состоит в том, что необходимо обеспечить защиту в динамике движения оборудования или человека. Однако общий подход остается прежним. В начале смоделируем защиту собственно от различных источников опасности.

 

 

(9.39)

Матрица (9.39) показывает выполнение функций 13-15. Если элементы матрицы не положительны, можно утверждать, что защита обеспечивает безопасность человека от источников опасности при переходах.

Для оценки взаимовлияния источников опасности при переходах от одного рабочего места к другому (функции защиты 16-18) важно добиться, чтобы защита обеспечивала отсутствие опасного влияния, т.е. если коэффициенты влияния больше нуля, то защита приводит их к нулю.

Для этого построим блочно-диагональную матрицу, блоками которого будет матрицы следующего вида:

.   (9.40)

Блочно-диагональная матрица по всем источникам опасности будет иметь вид (9.31). При неположительных элементах можно утверждать, что система защиты обеспечивает безопасность человека при передвижении между рабочими местами при взаимовлиянии различных источников опасности.

Для оценки защиты при перемещении от собственных свойств человека (функции 19-21) построим аналогичную блочно-диагональную матрицу, блоками которого будут матрицы вида:

. (9.41)

При неположительных элементах блочно-диагональной матрицы, блоками которой являются матрицы вида (9.41) по всем свойствам человека можно утверждать, что система защиты обеспечивает безопасность при переходах между рабочими местами от собственных свойств человека.

Наконец, очень важной является защита при переходах от факторов внешней среды (функции 22-24). Для ее оценок строится блочно-диагональная матрица, блоками которой будут матрицы вида:

.      (9.42)

Общий вид блочно-диагональной матрицы по всем источникам опасности соответствует матрице (9.31). При неположительных членах матрицы можно утверждать, что защита от факторов природной среды при переходах между рабочими местами обеспечена.

Таким образом, модели системы защиты позволяют на этапе проектирования оценить степень безопасности технологического процесса.

 

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ЗАЩИТЫ В ПРОЦЕССЕ

ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Технические средства защиты подвержены влиянию разнообразных случайных и неслучайных явлений, поэтому их свойства необходимо рассматривать как функцию случайных событий, старения, износа:

,                                  (9.43)

где  - плотность распределения случайной величины изменения параметров защиты;

 - плотность распределения времени поступления события U _Z;

 – скорость старения и износа средств защиты.

Учитывая, что, как правило,  подчинена нормальному закону, то

.                                     (9.44)

Время наступления события отказа подчинено, как правило, экспоненциальному закону, поэтому

.                                             (9.45)

Во многих источниках старение и износ описывают показательной функцией, например:

,                                                 (9.46)

где b – скорость старения и износа.

Учитывая (9.44)-(9.46), получим

.                          (9.47)

Основное оборудование, являющееся источниками опасностей, также имеет случайные функции изменения параметров источников опасностей

,                        (9.48)

,                        (9.49)

.                          (9.50)

Для выполнения своих функций, изменения характеристик системы защиты должны случаться реже, т.е. , а случайное изменение характеристик U_Z меньше, чем U ₁, U ₂, U ₃. Следовательно, случайное распределение U _Z должно иметь M_Z, σ _Z, меньше чем M (U ₁), M (U ₂), M (U ₃), σ_φ, σ_ρ, σ_τ.

Проверка сходимости распределений по вариациям проводится следующим образом:

;                                             (9.51)

;                                             (9.52)

.                                             (9.53)

Уравнение (9.51) в нашем случае будет иметь вид:

.  (9.54)

Если величина A ₁ положительна, то следует вывод о том, что функции не сходятся, и, следовательно, характеристики защиты обеспечивают безопасность при возникновении случайных событий – отказов или неисправностей по мощности источника опасности. Уравнение (9.52) будет иметь вид:

.  (9.55)

При положительном A ₂ характеристики защиты обеспечивают безопасность при случайных событиях по расстоянию опасного воздействия. Уравнение (9.53) принимает следующий вид:

.   (9.56)

При положительном A ₃ характеристики защиты обеспечивают безопасность человека при случайных событиях отказа оборудования и системы защиты по времени опасного воздействия.

Таким образом, модели систем защиты рабочего места и технологического процесса определяют требования к характеристикам защиты Z _φ, Z _ρ, Z _τ, Z_l, Z_S, Z_e, Z_{l φ}, Z_{l ρ}, Z_{l τ}, Z_{S φ}, Z_{S ρ}, Z_{S τ}, Z_{e φ}, Z_{e ρ}, Z_{e τ}, Z_S, Z_Sl, Z_{S s}, Z_Se как по абсолютно величине [уравнения (9.28)–(9.42)], так и с учетом возможных случайных событий [уравнения (9.54)–(9.56)].