Под устойчивостью любой технической системы понимается. Устойчивость производства в чрезвычайных ситуациях

Общие понятия об устойчивости функционирования ОНХ в ЧС. Оценка устойчивости

При чрезвычайных ситуациях всевозможные предприятия, по­павшие в их зону, зачастую полностью или частично теряют спо­собность производить продукцию, выполнять другие свои функ­ции. В этом случае говорят о потере данным производственным объектом (объекта экономики) устойчивости функционирования.

Любому инженеру-производственнику в ходе своей деятельно­сти порой приходится иметь дело с возникающими на предпри­ятии авариями, с техногенными воздействиями извне и с воздей­ствиями на объект природной стихии. Поэтому для инженера ак­туальны знания, которые могут быть использованы для поддержа­ния и повышения устойчивости функциони-рования производства в этих условиях.

Рассмотрим понятие объекта экономики, устойчивость функ­ционирования.

Объектом экономики называется субъект хозяйственной дея­тельности, производящий экономический продукт (результат че­ловеческого труда и хозяйственной деятельности) или выполняю­щий различного рода услуги. Экономический продукт может быть представлен в материально-вещественной или в информацион­ной (интеллектуальной) форме.

Примерами объектов экономики являются различного рода промышлен-ные, энергетические, транспортные, сельскохозяйст­венные объекты, научно-исследовательские, проектно-конструкторские, социальные учреждения.

Все объекты экономики - промышленные, транспортные, энергетические, агропромышленные проектируются таким обра­зом, чтобы их надежность и безопасность были максимально вы­сокими. Однако ввиду признания фактора «ненулевого риска» (т. е. невозможности исключить риск возникновения чрезвычай­ных ситуаций во всех случаях потенциальных угроз), аварии на объектах экономики все же происходят и приводят к тяжелым по­следствиям, наносящим ущерб объектам.

Тяжелыми последствиями для объектов экономики чреваты также внешние воздействия, оказываемые на них при возникнове­нии чрезвычайных ситуаций за пределами объекта - при стихий­ных бедствиях, авариях на других объектах, ведении военных дей­ствий. Кроме прямого ущерба во всех названных случаях, урон объектам экономики наносят нарушения производства на них, т. е. потеря устойчивости его функционирования.

В общем случае под устойчивостью функционирования промыш­ленного объекта в чрезвычайных ситуациях понимается способность объекта выпускать установленные виды продукции в заданных объемах и номенклатуре, предусмотренных соответствующими планами в условиях этих ситуаций, а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объек­тов, не связанных с производством материальных предметов (транспорт, связь, электроэнергетика, наука, образование и т. п.), устойчивость функционирования определяется способностью объекта выполнять свои функции и восстанавливать их.

Поскольку объекты экономики наряду с персоналом, здания­ми, сооруже-ниями, топливно-энергетическими ресурсами вклю­чают в качестве базовой составляющей технологические (техниче­ские) системы, целесообразно определить и их устойчивость.

Под устойчивостью технологической (технической) системы понимается возможность сохранения ее работоспособности при чрезвычайной ситуации.

Устойчивость может выражаться количественно. Для этого ис­пользуется специальный показатель - коэффициент устойчиво­сти:

где W сохр - прогнозируемые сохраняющиеся производственные мощности после воздействия поражающих факторов чрезвычай­ной ситуации без учета либо с учетом потерь в результате утраты внешних связей (поставок необходимых ресурсов); W 0 - произ­водственные мощности до воздействия поражающих факторов чрезвычайной ситуации.

При этом под производственной мощностью понимается объ­ем выпускаемой продукции в течение года.

Для объектов экономики непроизводственного назначения при определе-нии коэффициента устойчивости вместо производ­ственной мощности могут использоваться другие показатели, характеризующие возможности объекта по выполнению своего на­значения.

Современные объекты экономики часто представляют собой сложные инженерно-экономические или иные комплексы, и их устойчивость напрямую зависит от устойчивости составляющих элементов. К таким элементам могут, например, относиться про­изводственный персонал, здания и сооружения производствен­ных цехов, элементы системы обеспечения (сырье, топливо, ком­плектующие изделия, электроэнергия, газ, тепло и т. п.), элемен­ты системы управления производством; защитные сооружения для укрытия рабочих и служащих.

Потеря устойчивости функционирования объектом экономи­ки в чрезвычайной ситуации происходит из-за воздействия на него различных дестабилизирующих факторов. Прежде всего, это по­ражающие факторы аварии на данном объекте, стихийного бедст­вия и аварий на других предприятиях. Однако целый ряд дестаби­лизирующих факторов связан не только с прямым поражающим воздействием.

Устойчивость функционирования объекта экономики в значи­тельной степени зависит от безопасности производственных про­цессов на нем, степени опасности перерабатываемых, транспор­тируемых, хранящихся сырья и материалов, его аварийности, т. е. от состояния безопасности объекта (для промышленного объек­та-от состояния промышленной безопасности).

Хотя недостатки в системах безопасности российских объек­тов экономики отмечались всегда, положение дел особенно ухуд­шилось в период государственного и экономического переустрой­ства страны.

Процесс структурной перестройки в отраслях промышленно­сти на фоне разгосударствления и приватизации предприятий проходил без должного учета необходимости обеспечения техни­ческой безопасности и противо-аварийной устойчивости промыш­ленных производств. Многие предприни-матели и руководители предприятий рассматривали и рассматривают расходы на безопас­ность и противоаварийную устойчивость в качестве своего рода резерва для снижения затрат и обеспечения сиюминутной прибы­ли.

Анализ состояния безопасности промышленных объектов по­казывает, что ее низкий уровень связан, прежде всего, с неудовле­творительным состоянием основных фондов, медленными темпа­ми реконструкции производств, отставанием сроков ремонтов и замены устаревшего оборудования, неисправ-ностями или отсутствием надежных систем предупреждения и локализации аварий, приборов контроля и средств защиты.

На работоспособность промышленного объекта могут оказывать негативное влияние условия района его расположения, которые определяют уровень и вероятность воздействия опасных факторов природного происхождения: сейсмического воздействия, селей, оползней, тайфунов, цунами, ливневых дождей и т. п. Важны также метеорологические и другие природные условия.

На устойчивость функционирования объекта также влияют характер застройки территории (структура, тип и плотность застройки), окружающие объект смежные и другие производства, транспортные коммуникации.

Устойчивость функционирования, кроме этого, зависит от некоторых особенностей производства, связанных с состоянием персонала, в том числе от уровня квалификации, подготовки персонала и специалистов по безопасности, технологической и производственной дисциплины, влияния руководителей и инженерно-технических работников на исполнителей работ.

Уровень устойчивости обусловливают также темпы и результаты научно-исследовательских и конструкторских разработок и состояние их внедрения, что, в конечном счете, сказывается на совершенствовании и обновлении техники и технологий производства.

При конкретной чрезвычайной ситуации степень и характер поражения объектов экономики, ведущих к потере устойчивости функционирования, зависят от параметров поражающих факторов источника чрезвычайной ситуации (стихийное бедствие, авария техногенного характера, применение противником современных средств поражения), расстояния от объекта до эпицентра формирования поражающих факторов, технических характеристик зданий, сооружений и оборудования, планировки объекта, метеорологических и многих других условий, а также от умения персонала противостоять бедствию.

Повышение устойчивости функционирования объектов экономики достигается главным образом за счет проведения opганизационно-технических мероприятий, которым всегда предшествует оценка (исследование) устойчивости функционирования конкретного объекта экономики.

Первоначальное осуществление оценок (исследований) по обеспечению устойчивости функционирования объекта производится при его проекти-ровании соответствующими службами на стадии технических, экономических, экологических и иных видов экспертиз. Оценка устойчивости функционирования объекта проводятся также и при реконструкции объекта, его расширении и модернизации. Таким образом, исследование устойчивости - это не одноразовое действие, а длительный, динамичный процесс, требующий постоянного внимания со стороны руководства и тех­нического персонала объекта экономики. На основе проведенных оценок разрабатывают мероприятия по повышению устойчивости и подготовке объекта к восстановлению после чрезвычайной си­туации.

Для исследования (оценки) потенциальной устойчивости функциони-рования объекта экономики необходимо:

Проанализировать принципиальную схему функционирования объекта экономики с обозначением элементов, влияющих на устойчивость его функционирования;

Оценить физическую устойчивость зданий и сооружений, надежность систем управления, технологического оборудования, технических систем электроснабжения, топливного обеспечения и т. п.;

Спрогнозировать возможные чрезвычайные ситуации на са­мом объекте или в зоне его размещения;

Оценить вероятные параметры поражающих факторов воз­можных чрезвычайных ситуаций (например, интенсивность зем­летрясения, избыточное давление во фронте воздушной ударной волны, плотность теплового потока, высота гидроволны прорыва и ее максимальная скорость, площадь и длительность затопления, доза радиоактивного облучения, предельно допустимая концен­трация опасных химических веществ и т. п.);

Оценить параметры возможных вторичных поражающих факторов, возникающих как следствие воздействия первичных поражающих факторов на вторичные источники опасности;

Спрогнозировать зоны воздействия поражающих факторов;

Определить значение критического параметра (максимальная величина параметра поражающего фактора, при которой функционирование объекта не нарушается);

Определить значение критического радиуса (минимальное расстояние от центра формирования источника поражающих факторов, на котором функционирование объекта не нарушается);

Спрогнозировать величину сохраняющихся после той или иной чрезвычайной ситуации производственных мощностей или величину другого показателя, характеризующего сохраняющиеся возможности объекта по выполнению своего назначения.

При этом должны быть учтены характеристики самого объек­та, в том числе количество зданий и сооружений, плотность за­стройки, численность наибольшей работающей смены, особенно­сти конструкций зданий и сооружений, характеристики оборудо­вания, коммунально-энергетических сетей, местности, обеспе­ченность защитными сооружениями и многое другое.

Устойчивость функционирования объекта экономики в чрез­вычайных ситуациях может оцениваться целиком и по частям. В общем случае оценивается функционирование всего объекта в це­лом в соответствии с его целевым предназначением. В частных по­становках может оцениваться устойчивость конструктивных эле­ментов, участков, цехов или даже отдельных функций объекта от­носительно отдельных или всех в совокупности поражающих фак­торов чрезвычайных ситуаций.

Таким образом, даже общий перечень необходимых действий по оценке (исследованию) потенциальной устойчивости функ­ционирования объекта экономики при чрезвычайных ситуациях показывает большую сложность этой задачи.

Заблаговременные мероприятия

При чрезвычайных ситуациях объем и характер потерь и разру­шений на объектах экономики будет зависеть не только от воздей­ствия поражающих факторов и ранее названных условий, но и от своевременности и полноты заблаговременно осуществленных мер по подготовке объекта экономики к функционированию в ус­ловиях чрезвычайных ситуаций. Эти меры направлены на повы­шение устойчивости функционирования этих объектов.

Повышение устойчивости функционирования объектов экономи­ки дости-гается путем заблаговременного проведения мероприя­тий, направленных на максимальное снижение возможных потерь и разрушений от поражающих факторов источников чрезвычай­ных ситуаций, создания условий для ликвидации чрезвычайных ситуаций и осуществления в сжатые сроки работ по восстановле­нию объекта экономики. Такие мероприятия проводятся заблаговременно в период повседневной деятельности, а также в условиях чрезвычайной ситуации.

Основными направлениями заблаговременных мер по повышению устойчивости объек­тов экономики являются:

Повышение надежности инженерно-технического комплекса и подготовка объектов экономики к работе в условиях чрезвычайной ситуации;

Рациональное размещение объектов экономики;

Обеспечение надежной защиты персонала;

Повышение безопасности технологических процессов и эксплуатации технологического (технического) оборудования;

Подготовка к восстановлению нарушенного производства.

Работа по повышению устойчивости конкретных объектов экономики направлена на предотвращение аварий на данных объектах, исключение (снижение интенсивности) поражающих воздействий, поступающих извне - от аварий на других объектах и стихийных бедствий, а также на защиту от этих воздействий. Для этогоиспользуются общие научные, инженерно-конструкторские, технологические основы, служащие методической базой для предотвращения аварий.

Функционирования объекта экономики

В чрезвычайных ситуациях

В современных условиях резко возрастают требования к безопасности и устойчивости функционирования народного хозяйства и объектов экономики в мирное и военное время. Это определяется ростом негативного влияния техногенных аварий и катастроф на природу и население страны. Статис­тика свидетельствует, что в последние годы материальные по­тери в результате чрезвычайных ситуаций ежегодно возрастают на 10-30%, а прирост валового национального продукта уже не в состоянии компенсировать потери от аварий, катастроф и стихийных бедствий .

Определение понятий "устойчивость", "повышение ус­тойчивости" функционирования народного хозяйства, терри­торий и объектов дается в "Каталоге основных понятий

- устойчивость функционирования народного хозяйства в ЧС -
это способность территориальных и отраслевых звеньев на­
родного хозяйства удовлетворять основные жизненно важ­
ные интересы населения и общества на уровне, обеспечи­
вающем их защиту от опасностей, вызываемых источника­
ми ЧС природного и антропогенного характера;

- устойчивость функционирования территорий в ЧС - это
способность территориального звена народного хозяйства
удовлетворять основные жизненно важные интересы насе­
ления и общества на уровне, обеспечивающем их защиту
от опасностей, вызываемых источниками ЧС природного и
антропогенного характера на определенной территории.

269

Устойчивость любой технической системы - это возмож­ность сохранения ее работоспособности при любых нештатных ситуациях.

Как известно, современный объект экономики состоит из множества подсистем и устойчивость его работы зависит от надежности функционирования всех элементов, составляю­щих эту систему. При рассмотрении проблем устойчивости объекта нужно обратить внимание на два понятия: устойчи­вость объекта экономики и устойчивость функционирования объекта экономики.

Устойчивость объекта экономики подразумевает способ­ность всего инженерно-технического комплекса противостоять разрушающему действию поражающих факторов в условиях чрезвычайных ситуаций.

Под устойчивостью функционирования объекта экономи­ки понимается его способность бесперебойно выпускать уста­новленные виды и объемы промышленной продукции в усло­виях чрезвычайных (нештатных) ситуаций, а также приспо­собленность этого объекта к восстановлению в случае повреж­дения. Устойчивость объектов, не связанных с производством материальных ценностей (транспорт, связь, линии электропе­редач и т.п.), определяется их способностью выполнять свои функции .

К основным факторам, определяющим устойчивость функ­ционирования различных объектов экономики, можно отнести:

Наличие надежной системы защиты персонала объекта от
поражающих факторов возможных источников чрезвычай­
ных ситуаций;

Физическую устойчивость объекта, т.е. способность всех
его подсистем противостоять воздействию поражающих
факторов источников чрезвычайных ситуаций;

Бесперебойность обеспечения производства всем необхо­
димым для выпуска продукции (сырьем, топливом, ком­
плектующими изделиями, электроэнергией, водой, газом,
теплом и др.);

Бесперебойность работы структуры управления;

Возможность восстановления производства при его нарушении;

Заблаговременную подготовку формирований ГО для про­
ведения спасательных и аварийно-восстановительных работ.

270 Гл. 13. Основы устойчивости функционирования экономики в ЧС

Реализовываться эти факторы должны еще на этапах про­ектирования, строительства и ввода в эксплуатацию объектов экономики. При выборе площадок под строительство должна учитываться возможная степень опасности территорий в случае применения ядерного оружия, при авариях на радиационно и химически опасных объектах, а также возможных природных катаклизмах (катастрофических затоплениях, землетрясени­ях, ураганах и других стихийных бедствиях). Все элементы проектируемых объектов должны оцениваться на соответствие установленным критериям устойчивости от возможных пора­жающих факторов источников чрезвычайных ситуаций. В ос­нове повышения устойчивости функционирования объектов экономики лежат следующие принципы:

Заблаговременность;

Дифференцированный подход;

Необходимая достаточность;

Комплексность проведения мероприятий защиты;

Равноустойчивость к поражающим факторам источников
ЧС всех основных элементов объекта .
Проведению мероприятий по повышению устойчивости

технических систем и объектов всегда предшествует исследова­ние устойчивости конкретного объекта.

К исследованию устойчивости промышленного объекта (технической системы) обычно привлекается инженерно-тех­нический персонал и работники отдела гражданской, оборо­ны, а в необходимых случаях - научно-исследовательские и проектные организации, принимавшие участие в проектиро­вании объекта.

Общее руководство исследованиями осуществляет началь­ник ГО (директор предприятия), приказом которого опреде­ляются сроки проведения работ, состав рабочих групп и планы проведения исследования.

Исследованию подлежат здания основного и вспомога­тельного производства, транспортные коммуникации объекта, мосты, эстакады, транспортные туннели, подземные перехо­ды и сооружения, коммунально-энергетические сети, систе­мы водоснабжения и канализации, сети газо-, электро- и теп­лоснабжения, станочное и технологическое оборудование, тех­нологические процессы производства, системы управления про­изводством и его материально-технического снабжения. В за­висимости от особенностей производства на каждом объекте

13.1. Общие понятия и основы устойчивости функционирования объекта экономики... 271

Могут быть выделены дополнительные области исследования и созданы соответствующие группы.

На первом этапе исследования промышленного объекта
проводится анализ уязвимости и устойчивости его отдельных
элементов в условиях ЧС. Важной частью этой работы являет­
ся оценка опасности выхода из строя или разрушения отдель­
ных элементов, а также всего объекта в целом. На этом этапе
проводятся работы по анализу:

Последствий аварий отдельных систем производства;

Распространения ударной волны по территории предпри­
ятия (взрыв резервуаров, коммуникаций, взрывоопасных
веществ, ядерных зарядов и т.п.);

Распространения огня при различных видах пожаров; .

Надежности установок и промышленных комплексов;

Рассеивания веществ, высвобождающихся при чрезвычай­
ных ситуациях;

Возможности вторичного образования токсичных, пожа-
ро- и взрывоопасных смесей и т.п.

На втором этапе разрабатываются мероприятия по по­вышению устойчивости и заблаговременной подготовке объек­та к восстановлению (изменению) после чрезвычайной ситуа­ции.

Исследование устойчивости функционирования объекта начинается задолго до ввода его в эксплуатацию. На стадии проектирования определенные работы выполняют проекти­ровщики. Аналогичные исследования объекта проводятся со­ответствующими службами на стадии технических, экономи­ческих, экологических и иных видов экспертиз. Каждая ре­конструкция или расширение объекта также требуют нового исследования устойчивости. Таким образом, исследование устойчивости - это не одноразовое действие, а длительный, динамичный процесс, требующий постоянного внимания со стороны руководства, инженерно-технического персонала, служб гражданской обороны.

При изучении зданий и сооружений объекта дается харак­теристика зданиям основного и вспомогательного производства; зданиям, которые не будут участвовать в производстве основ­ной продукции в случае чрезвычайной ситуации. Устанавли­ваются основные особенности их конструкции, определяются технические данные, необходимые для расчетов уязвимости к

Воздействию ударной волны, светового излучения и возмож­ных вторичных факторов поражения (конструкция, этаж­ность, длина и высота, вид каркаса, стеновые заполнения, световые проемы, кровля, перекрытия, степень износа); оце­нивается огнестойкость здания. Указывается количество рабо­чих и служащих, одновременно находящихся в здании (наи­большая рабочая смена), наличие встроенных в здание и рас­положенных вблизи убежищ, а также имеющихся в зданиях средств эвакуации и их пропускная способность.

При оценке внутренней планировки территории объекта определяется влияние плотности и типа застройки на возмож­ность возникновения и распространения пожаров, образова­ние завалов входов в убежища и проходов между зданиями. Особое внимание обращается на участки, где могут возник­нуть вторичные факторы поражения. При этом прогнозируют­ся последствия:

Утечки тяжелых и легких газов и токсичных дымов;

Пожаров цистерн, колодцев, фонтанов;

Воздействия шаровых молний;

Взрывов паров легковоспламеняющихся жидкостей;

Нагрева и испарения бассейнов и емкостей с различными

жидкостями;

Рассеивания продуктов сгорания во внутренних помещени­
ях;

Токсичного воздействия на человека продуктов горения и

иных химических веществ;

Тепловой радиации при пожарах.

Выполняется оценка возможности образования ударной волны в результате взрывов емкостей, находящихся под давле­нием, взрывов в закрытых и открытых помещениях и их рас­пространения как внутри, так и снаружи строений.

Наряду с этим осуществляются анализ распространения пламени в зданиях и сооружениях объекта, оценка огневого потока в зависимости от расположения стен и внутренней пла­нировки.

Изучаются специфика технологического процесса, воз­можные изменения в нем на время чрезвычайной ситуации (изменение технологии, частичное прекращение производст­ва, переключение на производство новой продукции, переход с автоматических устройств на ручное управление, возмож-

Похожая информация.

Устойчивость промышленных объектов Под устойчивостью работы промышленного объекта понимают способность объекта выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре предусмотренных соответствующими планами в условиях чрезвычайной ситуации а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Повышение устойчивости технических систем и объектов достигается главным образом организационнотехническими мероприятиями которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта. На первом этапе...

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

40. Устойчивость промышленных объектов

Под устойчивостью работы промышленного объекта понимают способность объекта выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре, предусмотренных соответствующими планами в условиях чрезвычайной ситуации, а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (например, для транспорта, связи или линий электропередач) устойчивость определяется его способностью выполнять свои функции.

Под устойчивостью технической системы понимается возможность сохранения ею работоспособности при чрезвычайной ситуации.

Повышение устойчивости технических систем и объектов достигается главным образом организационно-техническими мероприятиями, которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта.

На первом этапе исследования анализируют устойчивость и уязвимость его элементов в условиях чрезвычайной ситуации, а также оценивают опасность выхода из строя или разрушения элементов или всего объекта в целом.

На этом этапе анализируют:

• надежность установок и технологических комплексов;
  • последствия аварий отдельных систем производства;
  • распространение ударной волны по территории предприятия при взрывах сосудов, коммуникаций и ядерных зарядов;
  • распространение огня при пожарах различных видов;
  • рассеивание веществ, высвобождающихся при чрезвычайной ситуации;
  • возможность вторичного образования токсичных, пожароопасных и взрывоопасных смесей.

Оценка опасности промышленного объекта может проводиться с применением различных методов анализа повреждений и дефектов.

На втором этапе исследования разрабатывают мероприятия по повышению устойчивости и подготовке объекта к восстановлению после чрезвычайной ситуации. Эти мероприятия составляют основу плана-графика повышения устойчивости объекта. В плане указывают объем и стоимость планируемых работ, источники финансирования, основные материалы и их количество, машины и механизмы, рабочую силу, ответственных исполнителей, сроки выполнения и так далее.

Исследование устойчивости функционирования объекта начинается задолго до ввода его в эксплуатацию. На стадии проектирования это в той или иной степени делает разработчик. Такое же исследование объекта проводится соответствующими службами на стадии технических, экономических, экологических и иных видов экспертиз. Каждая реконструкция или расширение объекта также требует нового исследования устойчивости. Таким образом, исследование устойчивости — это не одноразовое действие, а длительный, динамичный процесс, требующий постоянного внимания со стороны руководства, технического персонала и служб гражданской обороны.

Любой промышленный объект включает наземные здания и сооружения основного и вспомогательного производства, складские помещения и здания административно-бытового назначения. В зданиях и сооружениях основного и вспомогательного производства размещается типовое технологическое оборудование, сети тепло-, электро- и газоснабжения. Между собой здания и сооружения соединены сетью внутреннего транспорта, сетью энергоносителей и системами связи и управления. На территории промышленного объекта могут быть расположены сооружения автономных систем электро- и водоснабжения, а также отдельно стоящие технологические установки. Здания и сооружения возводятся по типовым проектам из унифицированных материалов. Проекты производств выполняются по единым нормам технологического проектирования, что приводит к среднему уровню плотности застройки (обычно от 30 до 60%).

Все это дает основание считать, что для всех промышленных объектов, независимо от профиля производства и назначения, характерны общие факторы, влияющие на устойчивость объекта и подготовку его к работе в условиях чрезвычайной ситуации.

Одним из основных требований к любой технической системе является ее устойчивость. Под устойчивостью системы понимается ее способность после приложения воздействия, выведшего ее из положения равновесия, приходить в результате соответствующего переходного процесса в новое установившееся состояние. Однако это новое установившееся состояние для разных типов систем может быть различным. Различным может быть и переходный процесс, который переводит систему в это новое устойчивое состояние.

Все автоматические системы, использующие информацию датчиков о параметрах технологических процессов для воздействия на этот технологический процесс, можно разделить на три группы:

• системы автоматической стабилизации;
• системы программного управления;
• следящие системы.

Эти разновидности автоматических систем отличаются непринципиально, как непринципиальными являются и различия в методах их анализа. Разница состоит лишь в том, как задается и изменяется во времени уставка, определяющая характер регулируемого параметра процесса или устройства.

В системах автоматической стабилизации значение регулируемого параметра поддерживается постоянным независимо от изменения нагрузки и от других возмущающих воздействий. Характерным примером может служить закалочная печь, температура в которой должна поддерживаться на заданном уровне независимо от массы закаливаемых деталей и их расположения в печи, их начальной температуры, температуры окружающей среды и других возмущающих воздействий. Другим примером, характерным для машиностроения, может служить система поддержания постоянства оборотов электродвигателя независимо от нагрузки. Мы уже знаем, что такая характеристика привода в целом (т. е. двигателя вместе со связанной с ним схемой) называется жесткой. Колебания нагрузки всегда возникают вследствие различных условий смазки направляющих, использования многолезвийного инструмента (фрезы) и др.

В системах программного управления значение регулируемого параметра задается другим параметром, изменение которого заранее предписано (запрограммировано). Примером такой системы может служить, в частности, числовое программное управле-

Рис. 13.7.

ние (ЧПУ), где изменение регулируемого параметра, которым является положение рабочего органа станка, скажем, суппорта или рабочего стола, задается программой его перемещения, заданной заранее в виде организованного определенным образом набора чисел, называемого управляющей программой (УП). Температура в закалочной печи также может не оставаться постоянной, а, например, сначала подниматься, затем, достигнув заданного значения, в течение определенного времени поддерживаться постоянной, после чего быстро снижаться до температуры «выстоя», некоторое время оставаться неизменной при этом значении, а затем быстро падать до температуры окружающей среды. График такого изменения температуры показан на рис 13.7.

Наконец, изменение регулируемого параметра может происходить в соответствии с изменением другого параметра, изменение которого заранее не предопределено. Примером такой системы, которая «следит » за изменением задающего параметра, может служить сервоусилитель рулевого управления, применяемый на тяжелых грузовиках, автобусах и легковых автомобилях высокого класса. Другим примером может служить усилитель мощности в разомкнутых системах, где задатчиком является маломощный шаговый двигатель, уже описанный выше. Различного рода копировальные станки, характерным примером которых являются гидрокопировальные токарные полуавтоматы, также можно рассматривать как технические системы, в которых перемещение поперечного суппорта отслеживает перемещение щупа (копира), двигающегося по шаблону, изображающему осевое сечение обрабатываемой в данный момент детали.

Границы между этими типами систем являются весьма условными. Так, например, гидрокопировальный токарный автомат, который относится к автоматическим устройствам следящего типа, может также считаться и устройством программного управления, в котором программа обработки конкретной детали задается не в виде набора чисел, а в виде материального копира (шаблона), изготовленного из легко обрабатываемого материала (обычно алюминиевого сплава).

По характеру зависимости между новым установившимся значением регулируемого параметра и величиной воздействия на объект управления все автоматизированные системы могут быть разделены на так называемые статические и астатические.

В статических системах различным значениям возмущающего воздействия соответствуют свои отклонения регулируемого параметра от его заданного значения. Например, при изменении нагрузки на валу электродвигателя, он, как говорят, «садится» под нагрузкой, т. е. его обороты падают, причем тем больше падают, чем значительнее возросла нагрузка.

В астатических системах равновесие, если оно обеспечивается вообще, может быть достигнуто только при единственном значении регулируемого параметра независимо от величины возмущающего воздействия.

Примеры статической и астатической систем, предназначенных для решения одной и той же задачи, а именно регулирования уровня жидкости, приведены соответственно на рис. 13.8 и 13.9.

В статическом регуляторе уровня жидкости, конструктивная схема которого приведена на рис. 13.8, а у поплавок, измеряющий уровень жидкости в резервуаре, кинематически однозначно связан с задвижкой, которая может изменять величину притока жидкости в этот резервуар. Нагрузкой в данном случае является величина стока из этого резервуара, которая может изменяться заранее не известным образом, хотя и в установленных пределах. Например, именно так устроен и работает применяющийся в подавляющем большинстве автомобильных карбюраторов регулятор уровня бензина в поплавковой камере. В установившемся режиме в таком регуляторе величины притока и стока жидкости

Рис. 13.8.

должны быть равны. Поэтому если изменился сток, то должен измениться и приток, что может быть обеспечено только при новом положении регулирующей задвижки /, а, значит, и при новом положении поплавка 2 и соответственно новом значении уровня жидкости (регулируемого параметра). Таким образом, каждому значению нагрузки в этой системе будет соответствовать свое определенное значение регулируемого параметра. Статическая характеристика, т. е. зависимость выходной величины от нагрузки, в данном случае будет линейной, а именно: при изменении нагрузки от Я иим до регулируемый параметр изменяется от Н твс до Н мин. Соответствующая статическая характеристика приведена на рис. 13.8, 5, а один из вариантов переходного процесса статической системы приведен на рис. 13.8, в.

Примером астатической системы может служить электрическая система регулирования уровня жидкости непрямого действия. Конструктивная схема такой системы приведена на рис. 13.9, я, его статическая характеристика показана на рис. 13.9,*5, а один из вариантов переходного процесса показан на рис. 13.9, в. В отличие от ранее рассмотренной схемы в данной системе поплавок 5 не влияет непосредственно на положение регулирующей заслонки, а управляет положением ползунка реостата 4, от которого питается цепь якоря регулируемого дви-

Рис. 13.9.

гателя постоянного тока 3 с независимым возбуждением, перемещающего через соответствующую кинематическую цепь / регулирующую заслонку 2. При изменении величины стока уровень жидкости отклонится от заданного положения, поплавок также изменит свое положение, ползунок реостата сместится из среднего положения и регулируемый электродвигатель будет вращаться, пока ползунок реостата не вернется в среднее положение, т. е. пока независимо от величины стока уровень снова не достигнет заданного значения. Таким образом, при любом значении величины стока электродвигатель не будет вращаться, и, следовательно, система будет находиться в положении равновесия только, если ползунок реостата находится в среднем положении и уровень жидкости будет в точности равен заданному.

В любой автоматической системе, будь то статическая или астатическая, главнейшим требованием является ее устойчивая работа. Под устойчивостью автоматической системы понимают ее способность приходить в новое состояние равновесия после приложения воздействия, которое вывело ее из старого состояния равновесия. Вопрос заключается в том, как протекает переходный процесс, а это, в свою очередь, определяется свойствами самой системы и свойствами приложенного воздействия. Поэтому устойчивую систему можно также определить как систему, в которой переходные процессы являются затухающими.

В устойчивой системе переходный процесс может быть апериодически сходящимся, т. е. изображаться кривой, монотонно приближающейся к новому установившемуся значению регулируемого параметра. Он может быть также колебательно сходящимся , когда регулируемый параметр принимает в конце концов новое установившееся значение после ряда постепенно уменьшающихся по амплитуде, иначе говоря, затухающих колебаний.

Наоборот, в неустойчивой системе переходный процесс является апериодически расходящимся или расходящимся колебательно. В последнем случае колебания регулируемого параметра со временем не только не затухают, а, наоборот, возрастают, и система, как говорят, «идет вразнос».

Граничным является случай, когда колебания регулируемого параметра не затухают и не возрастают, а остаются постоянными. В этом случае, если не принимать специальных мер, колебания не могут существовать в течение сколько-нибудь длительного времени, так как незначительного изменения параметров системы достаточно, чтобы колебания в ней затухли или стали возрастать. В случае же стабилизации колебательного процесса с течением времени система является тем, что называется генератором колебаний. Генератор, выдающий колебания регулируемой «звуковой», т. е. достаточно низкой, частоты, является одним из типовых устройств, применяющихся как для проведения анализа технических систем, так и для управления ими.

Для исследования устойчивости автоматических систем применяют как прямой , так и косвенный методы. При прямом методе переходный процесс в системе определяется либо экспериментально, что не всегда возможно в реальных условиях, либо расчетным путем, что является трудоемким. Полученные расчетом результаты все равно требуют последующей экспериментальной проверки на моделях или на самом объекте.

Поэтому для анализа автоматических систем широко используют косвенные методы. Они основываются на использовании для суждения об устойчивости системы ряда признаков без решения описывающих данную систему или ее модель дифференциальных уравнений и без построения экспериментальных или расчетных графиков переходных процессов.

Эти признаки называют критериями устойчивости. Критерии устойчивости делятся на алгебраические и частотные.

Алгебраические критерии позволяют судить об устойчивости системы путем выполнения определенных алгебраических операций над коэффициентами исходного дифференциального уравнения системы или ее модели.

При использовании частотных критериев устойчивость системы оценивается по виду частотных характеристик, т. е. на основе анализа изменений свойств системы при изменении частоты ее колебаний.

Устойчивость системы может быть обеспечена с некоторым запасом, характеризующим сохранение ею устойчивости при изменении внешних условий (разумеется, в определенных пределах). В таком случае говорят о степени устойчивости данной системы.

Под устойчивостью работы промышленного объекта понимают способность объекта выпускать установленные виды продукции в объемах и номенклатуре, предусмотренных соответствующими планами в условиях ЧС, а также приспособленность этого объекта к восстановлению в случае повреждения. Для объектов, не связанных с производством материальных ценностей (транспорта, связи, линий электропередач и т. п.) устойчивость определяется его способностью выполнять свои функции. Под устойчивостью технической системы понимается возможность сохранения ею работоспособности при ЧС.

Повышение устойчивости технических систем и объектов достигается главным образом организационно-техническими мероприятиями, которым всегда предшествует исследование устойчивости конкретного объекта.

На первом этапе исследования анализируют устойчивость и уязвимость его элементов в условиях ЧС, а также оценивают опасность выхода из строя или разрушения элементов или всего объекта в целом. На этом этапе анализируют:

Надежность установок и технологических комплексов;

Последствия аварий отдельных систем производства;

Распространение ударной волны по территории предприятия при взрывах сосудов, коммуникаций, ядерных зарядов и т. п.;

Распространение огня при пожарах различных видов;

Рассеивание веществ, высвобождающихся при ЧС;

Возможность вторичного образования токсичных, пожаро - и взрывоопасных смесей и т. п.

Оценка может проводиться с применением различных методов анализа повреждений и дефектов, в том числе и с построением дерева отказов и дерева событий.

На втором этапе исследования разрабатывают мероприятия по повышению устойчивости и подготовке объекта к восстановлению после ЧС. Эти мероприятия составляют основу плана-графика повышения устойчивости объекта. В плане указывают объем и стоимость планируемых работ, источники финансирования, основные материалы и их количество, машины и механизмы, рабочую силу, ответственных исполнителей, сроки выполнения и т. д.

Исследование устойчивости функционирования объекта начинается задолго до ввода его к эксплуатацию. На стадии проектирования это в той или иной степени делает проектант. Такое же исследование объекта проводится соответствующими службами на стадии технических, экономических, экологических и иных видов экспертиз. Каждая реконструкция или расширение объекта также требует нового исследования устойчивости. Таким образом, исследование устойчивости - это не одноразовое действие, а длительный, динамичный процесс, требующий постоянного внимания со стороны руководства, технического персонала, служб гражданской обороны,

Любой промышленный объект включает наземные здания и сооружения основного и вспомогательного производства, складские помещения и здания административно-бытового назначения. В зданиях и сооружениях основного и вспомогательного производства размешается типовое технологическое оборудование, сети газо-, тепло-, электроснабжения. Между собой здания и сооружения соединены сетью внутреннего транспорта, сетью энергоносителей и системами связи и управления. На территории промышленного объекта могут быть расположены сооружения автономных систем электро- и водоснабжения, а также отдельно стоящие технологические установки и т. д. Здания и сооружения возводятся по типовым проектам, из унифицированных материалов. Проекты производств выполняются по единым нормам технологического проектирования, что приводит к среднему уровню плотности застройки (обычно 30-60 %). Все это дает основание считать, что для всех промышленных объектов, независимо от профиля производства и назначения, характерны общие факторы, влияющие на устойчивость объекта и подготовку его к работе в условиях ЧС.

На работоспособность промышленного объекта оказывают негативное влияние специфические условия и, прежде всего район его расположения. Он определяет уровень и вероятность воздействия опасных факторов природного происхождения (сейсмическое воздействие, сели, оползни, тайфуны, цунами, число гроз, ливневых дождей и т. д.). Поэтому большое внимание уделяется исследованию и анализу района расположения объекта. При этом выясняются метеорологические условия района: количество осадков, направление господствующих ветров, максимальная и минимальная температура самого жаркого и самого холодного месяца; изучается рельеф местности, характер грунта, глубина залегания подпочвенных вод, их химический состав. На устойчивость объекта влияют: характер застройки территории (структура, тип, плотность застройки), окружающие объект смежные производства, транспортные магистрали, естественные условия прилегающей местности (лесные массивы - источники пожаров, водные объекты - возможные транспортные коммуникации, огнепреградительные зоны и в то же время источники наводнений и т. п.).

Район расположения может оказаться решающим фактором в обеспечении зашиты и работоспособности объекта в случае выхода из строя штатных путей подачи исходного сырья или энергоносителей. Например, наличие реки вблизи объекта позволит при разрушении железнодорожных или трубопроводных магистралей осуществить подачу материалов, сырья и комплектующих водным транспортом.

При изучении устойчивости объекта дают характеристику зданиям основного и вспомогательного производства, а также зданиям, которые не будут участвовать в производстве основной продукции в случае ЧС. Устанавливают основные особенности их конструкции, указывают технические данные, этажность, длину и высоту, вид каркаса, стеновые заполнения, световые проемы, кровлю, перекрытия, степень износа, огнестойкость здания, число рабочих и служащих, одновременно находящихся в здании (наибольшая рабочая смена), наличие встроенных в здание и вблизи расположенных убежищ, наличие в здании средств эвакуации и их пропускная способность.

При оценке внутренней планировки территории объекта определяется влияние плотности и типа застройки на возможность возникновения и распространения пожаров, образования завалов входов в убежища и проходов между зданиями. Особое внимание обращается на участки, где могут возникнуть вторичные факторы поражения. Такими источниками являются: емкости с ЛВЖ и СДЯВ В, склады ВВ и взрывоопасные технологические установки; технологические коммуникации, разрушение которых может вызвать пожары, взрывы и загазованность, склады легковоспламеняющихся материалов, аммиачные установки и др. При этом прогнозируются последствия следующих процессов:

Утечки тяжелых и легких газов или токсичных дымов;

Рассеивания продуктов сгорания во внутренних помещениях;

Пожары цистерн, колодцев, фонтанов;

Нагрева и испарения жидкостей в бассейнах и емкостях;

Воздействие на человека продуктов горения и иных химических веществ;

Радиационного теплообмена при пожарах;

Взрывов паров ЛВЖ;

Образования ударной волны в результате взрывов паров ЛВЖ, сосудов, находящихся под давлением, взрывов в закрытых и открытых помещениях;

Распространение пламени в знаниях и сооружениях объекта и т. п.

Технологический процесс изучается с учетом специфики производства на время ЧС (изменение технологии, частичное прекращение производства, переключение на производство новой продукции и т. п.). Оценивается минимум и возможность замены энергоносителей; возможность автономной работы отдельных станков, установок и цехов объекта; запасы и места расположения СДЯВ, ЛВЖ и горючих веществ; способы безаварийной остановки производства в условиях ЧС. Особое внимание уделяется изучению систем газоснабжения, поскольку разрушение этих систем может привести к появлению вторичных поражающих факторов.

При исследовании систем управления производством на объекте изучают расстановку сил и состояние пунктов управления и надежно­сти узлов связи; определяют источники пополнения рабочей силы, анализируют возможности взаимозаменяемости руководящего состава объекта.