 |
Классификация внешних воздействующих факторов
|
|
|
|
Роль внешних факторов, воздействующих
На формирование отказов технических систем
Общие замечания
В зависимости от условий эксплуатации изменяются показатели надежности и безотказности системы.
Отказы технических устройств по их физической природе — следствие
физико-химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих
на работоспособность элементов и возникновение отказов; определяются:
типом материала; местом протекания процесса; видом энергии, определяющей характер процесса; эксплуатационным воздействием; внутренним механизмом процесса.
С позиций энергоэнтропийной концепции опасности следует выделить
три источника воздействия:
— действие энергии окружающей среды, включая человека, выполняющего
функции оператора или технического персонала;
— внутренние источники энергии, связанные как с рабочими процессами,
протекающими в системе, так и с работой отдельных частей системы;
— потенциальная энергия, которая накоплена в материалах и элементах
системы в процессе их изготовления (внутренние напряжения в отливке,
монтажные напряжения).
Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико-химическими явлениями, приводящими к деформации, износу, поломке, коррозии и другим видам повреждений. Возникновение повреждений влечет за собой изменение выходных параметров системы и отказ.
Процессы, приводящие к изменению начальных свойств, протекают
в материалах, из которых изготовлены элементы, а также в смазочных материалах, топливе, которые также участвуют в рабочем процессе.
Механические свойства материалов (прочность, относительное удлинение
|
|
|
и т. д.), электрические (электрическая проводимость, напряженность
электрического поля пробоя, электрическая прочность, коэффициент электрических потерь, диэлектрическая проницаемость, остаточная поляризация, удельное сопротивление и др.) и магнитные свойства материалов (магнитная проницаемость, коэрцитивная сила, остаточная магнитная индукция и др.) существенно зависят от температуры, механических напряжений, влажности, напряженности электрического поля, газовой среды, рассеиваемой мощности, длительности работы и других воздействующих факторов.
Для многих элементов накопление энергии внешних воздействующих
факторов является монотонным. Используя связь между нагрузкой и плотностью потока энергии воздействующего фактора, зная время воздействия,
можно получить вероятность безотказной работы за это время при данном
воздействующем факторе (обычно выбирают превалирующий фактор),
а также определить значения интенсивности отказов элементов. Полученная оценка вероятности, в отличие от обычно применяемых, позволяет учесть эффект превалирующих воздействующих факторов с помощью энергетической характеристики воздействия, определяющей количество «внесенной» энергии воздействия, а также допустимые пределы изменения и статистические характеристики элемента, определяющие его способность противостоять воздействующим факторам.
При наличии зависимостей, отражающих влияние условий эксплуатации
и нагрузки на надежность элемента, их следует применять в методах
расчета, известных в теории надежности.
Отказы в технических системах и развитие аварии могут происходить
и по причине внешних воздействий, не связанных с производственными
процессами. Сюда относятся внешние воздействия, связанные с:
— автомобильным и железнодорожным транспортом (особенно при перевозке опасных грузов);
|
|
|
— работой станций по заправке горючим;
— работой соседних предприятий, в особенности тех, которые используют
легковоспламеняющиеся или взрывоопасные вещества;
— механическими ударами, как, например, при обрушении конструкций.
Такие ситуации зачастую избежать невозможно, их вероятность следует
учитывать при планировании размещения предприятия на местности, а также при создании легко повреждаемых элементов установок.
Внешние воздействия могут быть связаны с действием сил природы.
Наиболее важными из них являются: ветер, наводнения, землетрясения,
оседание почвы в результате горных работ или эксплуатации тепловых коммуникаций, очень сильный мороз или очень сильная жара, удар молнии.
Если известно, что в местах расположения предприятия вероятны такие
природные воздействия, следует принимать определенные профилактические меры.
На любом опасном производстве могут иметь место акты саботажа работающего персонала или диверсии. Защита систем в этом случае осложнена и никогда не может быть идеальной. Однако такие возможности следует учитывать при проектировании производств.
Умение персонала обеспечивать нормальную работу представляется
очень важным не только для предприятий, использующих малоавтоматизированные технологические процессы, но и для высокоавтоматизированных и механизированных предприятий, требующих вмешательства человека только в аварийных обстоятельствах.
Однако ошибки, совершаемые персоналом, так же разнообразны, как
и конкретные производственные функции. Наиболее часто встречаются
следующие ошибки:
— ошибки обнаружения;
— ошибки в оценке ситуации и принятии решения;
— ошибки выполнения действия (последовательности, пропуск, включение
лишнего, нарушение правил);
— ошибки в ориентации (недостаток информации, избыток информации);
— ошибки связи.
Также разнообразны и причины, приводящие к ошибочным действиям
человека. Ошибки происходят вследствие того, что работающий персонал
не имеет информации об опасностях, не обладает достаточной квалификацией для выполнения данного вида работ, безопасный труд не поощряется руководством, человек может находиться в состоянии психического расстройства, болезни или переутомления, не соблюдаются эргономические принципы обеспечения безопасности
|
|
|
на производстве и т. д.
Классификация внешних воздействующих факторов
Для обеспечения надежной работы сложных систем необходимо обеспечить надежную работу входящих в нее простых элементов; это зависит от умения оценивать ожидаемое воздействие внешней среды.
В зависимости от характера воздействий на изделия внешние воздействующие факторы (ВВФ) делят на семь классов: механические, кинематические и другие природные ВВФ, биологические, радиационные, ВВФ электромагнитных полей, ВВФ специальных сред, термические. Каждый класс в зависимости от физической, биологической или химической сущности явлений, лежащих в основе ВВФ, делят на группы, а каждую группу — на виды, с соответствующими характеристиками.
Для элементов технических систем, расположенных на земной поверхности, определяющими и дестабилизирующими внешними факторами являются климатические. Класс климатических факторов подразделяют на группы и виды факторов (табл. 3.1).
Для конкретных типов или групп технических изделий виды воздействующих климатических факторов и их значение устанавливают в зависимости от макроклиматических районов, в которых будут эксплуатироваться системы.
Формирование климата обусловливается воздействием режима солнечной
радиации, циркуляции атмосферного воздуха, влагооборота, физико-
географических особенностей, воздействием человека, а также географическим положением территории. Основные характеристики климатических районов даны в табл. 3.2.
Воздействие климатических факторов вызывает определенного вида отказы, интенсифицирует потоки отказов, возникающих в результате случайных перегрузок, несовершенства структурной схемы машины и др.
На машины, механизмы и аппараты технических систем при эксплуатации
на открытом воздухе действуют климатические факторы и атмосферные
явления, которые вызывают изменение физических и химических свойств
|
|
|
конструкционных и эксплуатационных материалов.
Ухудшение эксплуатационных свойств материалов и условий работы механизмов машин вызывает пусковые и нагрузочные отказы и ускоряет появление внезапных и постепенных отказов.
Поскольку под действием климатических факторов снижается надежность
элементов систем (прежде всего изменяются свойства конструкционных и эксплуатационных материалов), следует рассмотреть влияние климатических факторов на эти материалы.
|
|
|
