Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов

Рассмотрены научные основы создания системы безопасной эксплуатации металлургических агрегатов. Показано, что основой безопасности является осуществление мониторинга технологических, технических и организационных факторов....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2004
Hauptverfasser:	Тубольцев, Л.Г., Голубых, Г.Н., Падун, Н.И., Шевченко, А.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2004
Schriftenreihe:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Schlagworte:	Организация научных исследований и производства
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21485
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов / Л.Г. Тубольцев, Г.Н. Голубых, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 243-251. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-21485
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-214852011-06-17T12:03:56Z Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. Организация научных исследований и производства Рассмотрены научные основы создания системы безопасной эксплуатации металлургических агрегатов. Показано, что основой безопасности является осуществление мониторинга технологических, технических и организационных факторов. 2004 Article Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов / Л.Г. Тубольцев, Г.Н. Голубых, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 243-251. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21485 669.18.003.12 (477) ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Организация научных исследований и производства Организация научных исследований и производства
spellingShingle	Организация научных исследований и производства Организация научных исследований и производства Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Рассмотрены научные основы создания системы безопасной эксплуатации металлургических агрегатов. Показано, что основой безопасности является осуществление мониторинга технологических, технических и организационных факторов.
format	Article
author	Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М.
author_facet	Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М.
author_sort	Тубольцев, Л.Г.
title	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
title_short	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
title_full	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
title_fullStr	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
title_full_unstemmed	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
title_sort	основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2004
topic_facet	Организация научных исследований и производства
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21485
citation_txt	Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов / Л.Г. Тубольцев, Г.Н. Голубых, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2004. — Вип. 9. — С. 243-251. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT tubolʹcevlg osnovyobespečeniâbezopasnojékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT golubyhgn osnovyobespečeniâbezopasnojékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT padunni osnovyobespečeniâbezopasnojékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT ševčenkoam osnovyobespečeniâbezopasnojékspluataciimetallurgičeskihagregatov
first_indexed	2025-07-02T22:27:19Z
last_indexed	2025-07-02T22:27:19Z
_version_	1836575872807600128
fulltext	243 УДК 669.18.003.12 (477) Л.Г.Тубольцев, Г.Н.Голубых, Н.И.Падун, А.М.Шевченко ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ Рассмотрены научные основы создания системы безопасной эксплуатации ме- таллургических агрегатов. Показано, что основой безопасности является осущест- вление мониторинга технологических, технических и организационных факторов. Черная металлургия Украины принадлежит к базовым отраслям на- родного хозяйства и определяет уровень экономической безопасности Украины [1]. Для отрасли характерна концентрация металлургических аг- регатов большой мощности, развитая сеть энергетического хозяйства, га- зопроводов, емкостей для хранения нефти и газовых продуктов, что соз- дает повышенную техническую, энергетическую и экологическую опас- ность для обслуживающего персонала, прилегающих производственных и жилых территорий. Металлургическое производство связано с высокими энергиями и температурами, в нем присутствуют большие объемы жидко- го металла, природного, доменного и коксового газа. В этой связи акту- альным является поиск решений, обеспечивающих снижение промыш- ленных рисков и возможности возникновения аварийных ситуаций. От- дельно необходимо рассматривать вопрос безопасной эксплуатации отра- ботавшего свой ресурс и устаревшего оборудования. Таким образом, встает проблема обеспечения безопасности эксплуатации оборудования и агрегатов металлургического комплекса, выходящая за рамки вопросов, связанных с надежностью и ресурсом технических объектов. Условия безопасной работы промышленной системы Ф могут быть описаны в виде функции Ф = f (x,y,z) технических, технологических и экс- плуатационных параметров. Стабильная и безопасная работа системы обеспечивается в том случае, если изменение параметров dx, dy, dz не приводит к скачкообразным, непредсказуемым изменениям функции Ф. Реакция системы на изменение управляющих параметров, возникающая в виде внезапного ответа на плавное изменение внешних условий, может быть изучена с использованием теории катастроф, которая исследует скачкообразные переходы, разрывы, существенные качественные измене- ния функции Ф [2]. В основе теории катастроф лежат работы американ- ского математика Хаслера Уитни, который исследовал отражение поверх- ностей на плоскость и обнаружил, что отражение гладких поверхностей (описываемых непрерывной функцией) на плоскость может быть только двух устойчивых видов, которые сохраняются при изменении параметров системы dx, dy, dz. При отображении функции Ф на плоскость и при ис- следовании плавных кривых, например, плавной кривой на рис.1, можно 244 видеть, что при изменении управляющего параметра выделяются его осо- бые точки (критические значения параметра a, b, c, d), при которых функ- ция Ф может терять однозначность или претерпевать разрыв. Рис.1. Однопараметрическое семейст- во эволюционных процессов в одномер- ном фазовом пространстве (по оси абсцисс отложено значение параметра х, по оси ординат – функция состояния процесса Ф). Рассматривая положение равнове- сия системы, зависящей от нескольких параметров, можно обнаружить, что изучаемая область в пространстве па- раметров разобьется на две части, одна из которых будет областью устой- чивости, а другая – областью неустойчивости. При этом сохраняется и общий принцип хрупкости работы системы, согласно которому все пози- тивное (в частности, устойчивость) более хрупко и ненадежно, чем нега- тивное. Рассмотренные явления имеют важное практическое значение, так как обеспечение безопасной, устойчивой и стабильной работы системы требует постоянного контроля и мониторинга за сохранением ее управ- ляющих параметров в установленных пределах. Сегодня на промышленных предприятиях отношение к мерам по обеспечению безопасности двоякое – они воспринимается как действие необходимое, но мешающее производственной деятельности. Таким обра- зом, производство и безопасность представляют собой как бы две грани одного процесса. Поэтому при разработке тактики промышленной безо- пасности должно выполняться требование минимальных затрат для дос- тижения 100% надежности производства. Этому требованию могут удов- летворить только научно-обоснованные системы управления промышлен- ной безопасностью (СУПБ). В основе предлагаемых нами подходов к созданию СУПБ лежит ие- рархическая структура управления вертикального типа в виде пирамиды с функциональным мониторингом заданных технических, технологических и организационных параметров на контурах управления (рис.2). Нижним уровнем пирамиды являются рабочие места, для которых контроль и вы- полнение мероприятий по безопасности является непременным условием. Следующим уровнем, на который возлагаются функции мониторинга за нижним иерархическим уровнем, являются производственные участки, затем цеха и заводские службы в соответствии со структурой производст- ва. Высшим иерархическим уровнем мониторинга является управляющий металлургическим предприятием, контролирующий производственную безопасность системы по вертикали. Наряду с вертикальной системой 245 управления должна быть обеспечена и система функционального монито- ринга, когда элементы управления взаимодействуют между собой по го- ризонтали. Рис.2. Пирамида структуры управления про- мышленной безопасностью. 1 – система контроля технических парамет- ров; 2 – система контроля технологических пара- метров; 3 – система контроля организационных параметров; 4 – система охраны труда; 5 – выс- ший иерархический уровень мониторинга. В Украине ранее существовала система управления промышленной безопасностью и охраной труда (СУПБ и ОТ). Принципы ее функционирования закреплены в отраслевых документах, стандартах предприятий и освещены в литера- туре. Однако, рыночные отношения, новые экономические, финансовые, производственные и трудовые отношения требуют создания новых прин- ципов, процедур и методов управления безопасностью на производстве. В нынешних условиях хозяйствования должна быть реализована новая кон- цепция управления безопасностью промышленных объектов, предусмат- ривающая иерархический многоуровневый мониторинг и контроль. Для этой цели во многих случаях целесообразно использовать имеющиеся АСУ ТП, организовав подсистему мониторинга технического состояния оборудования и агрегатов. Схематично этапы создания СУПБ представлены в табл. 1. Таблица 1. Основные этапы создания и функционирования системы про- мышленной безопасности (СУПБ) Проектирование исход- ных требований к сис- теме ПБ 1. Определение показателей и критериев ПБ. 2. Нормирование показателей ПБ. 3. Ввод исходных данных в систему ПБ. 4. Установка временных параметров мониторинга. Адаптация моделей 1. Отслеживание изменений параметров технологи- ческих и организационных процессов конкретных объектов по сравнению с типовыми. 2. Корректировка настроечных коэффициентов мо- делей. Мониторинг ПБ 3. Получение данных от систем и устройств 1-го уровня. Подсистема «ввода-вывода» информации принимает аналоговые, дискретные и счетные сигна- лы. 4. На основе анализа принятых сигналов и расчет- ных величин система управления определяет состоя- ние ПБ и выдает сигнал о степени риска эксплуата- ции объекта. 246 Прогноз состояния ПБ 1. Модули расчета и прогноза состояния ПБ метал- лургических объектов определяют на текущий мо- мент времени необходимость принятия решений по обеспечению ПБ металлургических объектов Принятие управленче- ских решений 1. Оптимизация мероприятий ПБ 2. Принятие решений о финансировании мероприя- тий обеспечения ПБ. 3. Реализация мероприятий обеспечения ПБ Сегодня действует ряд новых принципов управления промышленной безопасностью: лицензирование видов деятельности; сертификация тех- нических устройств, применяемых на опасных объектах; экспертиза и декларирование промышленной безопасности; согласование и утвержде- ние проектов на опасные объекты; выполнение порядка эксплуатации, строительства объектов и приемки их в эксплуатацию; аттестация персо- нала в области промышленной безопасности; введение производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности; стра- хование ответственности за причинение вреда третьим лицам в результате аварии на опасном производственном объекте. Поскольку единой нормативной документации с требованиями по разработке, структуре и содержанию СУПБ и ОТ в Украине пока не соз- дано, эта задача часто решается самостоятельно, исходя из опыта работы отдельных предприятий, региона, отрасли, а в ряде случаев и зарубежных стран. Общий недостаток многих систем – нечеткость в определении по- литики компаний, стратегических целей и задач промышленной безопас- ности, несбалансированность в изложении функций и области ответст- венности составных ее элементов, отсутствие разработанных директив и процедур системы, прежде всего процедур по оценке рисков и проведе- нию аудитов, критериев оценки эффективности затраченных средств. Кроме того, в имеющихся СУПБ и ОТ нашли отражение далеко не все за- дачи, связанные с выполнением требований законов об охране труда и промышленной безопасности. Чтобы обеспечить переход на работу предприятий с применением СУПБ, основанных на современных требованиях, необходимо пересмот- реть многие сформировавшиеся в Украине методы в сфере промышлен- ной безопасности. Прежде всего, должен быть сформирован базовый до- кумент – Украинский стандарт. За его основу могут быть взяты признан- ные международные стандарты – Британский стандарт BS 8800 (Руково- дство по системам управления охраной здоровья и производственной безопасностью) и OHSAS 18000, а также целый ряд других, в частности австралийский и новозеландский стандарт AS/NZL 4BO4:1997 “Occupational health and safety management systems – General guidelines on principles, systems and supporting techniques” (Профессиональное здоровье и системы управления безопасностью. Общие руководящие положения на 247 принципах, системах и методах поддержки). В этих документах преду- сматривается возможность создания СУПБ с использованием стандартов по управлению качеством и охраной окружающей среды системы ISO (соответственно BS EN ISO9001 и 14001, а также AS/NZL ISO 9004:1994 и 14004:1996). В соответствии с действующей «Методикой определения рисков и их приемлемых уровней для декларирования безопасности объектов повы- шенной опасности» к объектам повышенной опасности могут быть отне- сены металлургические агрегаты, на которых используются: 1. Горючие газы: горючие газы, которые образуют с воздухом взрывоопасные смеси; горючие газы под давлением более 0,1 МПа; горючие газы под давлением более 0,1 МПа с температурой выше температуры окружающей среды; горючие газы в сжиженном состоянии; горючие газы с температурой воспламенения выше 610С в закрытых и выше 660С в открытых сосудах; 2. Взрывоопасные вещества; 3. Вещества-окислители, которые поддерживают и инициируют горе- ние; 4. Высокотоксичные вещества. Кроме того, для металлургических предприятий к признакам агрега- тов повышенной опасности должны быть отнесены агрегаты, на которых используются значительные объемы расплавленного металла, шлака и других веществ; химические вещества; большие массы механизмов и аг- регатов, обладающих значительными запасами потенциальной и кинети- ческой энергии. В соответствии с расширенным набором признаков к объектам повышенной опасности должны быть отнесены многие техниче- ские устройства, здания и сооружения металлургических и коксохимических производственных объектов. В соответствии со статьей 21 Закона Украины «Об охране труда» и Указом Президента Украины от 16 января 2003г. №29 «Вопросы Государственного комитета Украины по надзору за охра- ной труда» Кабинет Министров Украины выносит постановление №1631 от 15 октября 2003г «Об утверждении Порядка выдачи разрешений Госу- дарственным комитетом по надзору за охраной труда и его территориаль- ными органами», в котором оборудование для основного производства и транспортировки в металлургической промышленности включено в пере- чень оборудования повышенной опасности. Идентификация объектов на предмет промышленной безопасности должна проводиться субъектами хозяйственной деятельности с привлече- нием соответствующих государственных органов. Однако многие вопро- сы обеспечения промышленной безопасности в черной металлургии ос- таются без методического и нормативного обеспечения. Прежде всего, следует отметить сложность существующей системы нормативных актов, 248 нечеткость определений и многообразие трактовок различных положений. В условиях практически полной приватизации металлургических пред- приятий и предоставления полной хозяйственной самостоятельности предприятиям вопросы промышленной безопасности требуют четкого разделения функций государства и субъектов хозяйственной деятельно- сти. Нерешенными в методическом плане являются вопросы мониторинга промышленной безопасности, предупреждения и ликвидации последствий аварий и чрезвычайных ситуаций. Таким образом, существующая система обеспечения промышленной безопасности в Украине имеет определенные недостатки, которые приво- дят к дальнейшему ухудшению технического состояния металлургиче- ской отрасли, неэффективному использованию финансовых средств. Для обеспечения промышленной безопасности металлургических предпри- ятий необходимо следующее: разработать и обеспечить эффективную деятельность СУПБ на прин- ципах системного подхода; организовать координацию деятельности центральных и региональ- ных органов власти, промышленных предприятий и научных организаций в сфере промышленной безопасности; усилить инновационную деятельность и финансирование мероприя- тий технического перевооружения и модернизации металлургических предприятий на базе использования результатов научных исследований; организовать выполнение методических разработок по созданию сис- тем управления промышленной безопасностью металлургических объек- тов. Одним из новых подходов к вопросам стандартизации по обеспече- нию безопасности производства продукции является техническое регули- рование в промышленности. При этом упор делается на добровольное вы- полнение промышленными предприятиями требований отечественных стандартов в условиях обязательного соответствия продукции требовани- ям стандартов зарубежных стран и мирового рынка. В вопросах стандартизации должна быть обеспечена иерархическая структура стандартов, которые определяют и соответствующий уровень контроля за их выполнением. Такая структура предполагает пирамидаль- ный вид уровней стандартов (рис.3). При реализации «новой» системы стандартизации, в том числе и по промышленной безопасности, усилива- ется роль метрологического обеспечения, автоматизированных систем управления и контроля технологических и технических параметров про- мышленного оборудования. В конечном итоге реализация новой норма- тивной базы должна привести к созданию системы управления качеством в широком понимании этого значения – от обеспечения промышленной безопасности до выпуска безопасной продукции. 249 Рис.3. Иерархические уровни стандартизации производства продукции и про- мышленной безопасности 1 уровень – директивы ЕС, которые обеспечивают размещение на мировых рынках безопасной продукции (промышленной безопасности); 2 уровень –технические регламенты на обеспечение производства безопасной продукции и промышленной безопасности, национальные стандарты, соответст- вующие принципам международных систем; 3 уровень – базовые стандарты и «Общие стандарты»; 4 уровень –отраслевые стандарты; 5 уровень – стандарты по предприятиям. Одним из основных условий, которому должно удовлетворять метал- лургическое оборудование, является его безотказная работа с необходи- мой надежностью в соответствии с техническими условиями эксплуата- ции в течение заданного периода времени [5]. Арсенал мероприятий по повышению надежности и долговечности оборудования весьма велик и многообразен. Важнейшим фактором этой системы является уровень экс- плуатации оборудования, зависящий от соблюдения заданных технологи- ческих режимов, правил технологической эксплуатации, соответствия технических характеристик оборудования требованиям технологического процесса, декларирование субъектом хозяйственной деятельности наме- рений относительно безопасной эксплуатации металлургических объектов [6]. Безопасный уровень эксплуатации характеризуется отсутствием ава- рий, качеством выпускаемой продукции, длительностью стабильной рабо- ты агрегатов. Низкий уровень, как правило, связан с аварийными просто- ями агрегатов, большими потерями производства и ремонтными затратами. Например, анализ аварий, которые имеют место при работе доменных печей показывает, что они возникают практически на всех участках доменной печи (рис.4). 5 уровень – Стандарты по предприятиям 4 уровень –Отраслевые стандарты 3 уровень – Базовые стандарты 2 уровень – Технические регламенты 1 уровень –Директивы ЕС 250 Рис.4. Доля аварий и про- стоев на раз- личных участ- ках доменных печей. Таким образом, комплексный подход к обеспечению необходимой эффективности функционирования оборудования и агрегатов металлурги- ческого производства должен предусматривать создание системы, обес- печивающей эффективность работы оборудования в течение всего срока службы с учетом технологических, технических и организационных фак- торов. Выводы. Предлагается реализовать системный подход к оценке промышленной безопасности металлургических предприятий. На основе научных поло- жений показано, что обеспечение безопасной, устойчивой и стабильной работы промышленной системы требует постоянного контроля и монито- ринга за сохранением управляющих параметров системы в требуемых пределах. Установлены основные положения и требования для систем управле- ния промышленной безопасностью, которые должны включать: методические разработки по созданию технического регламента обес- печения промышленной безопасности; мониторинг текущего состояния контролируемого объекта и систему принятия управленческих решений с указанием временных параметров. В основе предлагаемой к реализации системы управления промыш- ленной безопасностью (СУПБ) лежит иерархическая структура управле- ния вертикального типа с функциональным мониторингом заданных тех- нических, технологических и организационных параметров на контурах управления. Создание СУПБ будет способствовать преодолению ряда накопив- шихся проблем, главной из которых является обновление основных фон- дов металлургических предприятий в горно-металлургическом комплексе Украины. 251 1. Грищенко С.Г., Грановский В.К., Харахулах В.С., Бродский С.С. О состоянии и перспективах развития металлургического комплекса Украины // Литье и ме- таллургия.– 2002. – № 4. – С.118–121. 2. Арнольд В.И. Теория катастроф. –2-е изд.,доп. – М.: Изд-во МГУ, 1983. – 80 с. 3. Шатихин Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования сис- тем. – М.: Машиностроение, 1991. – 254 с. 4. Малюта А.Н. Закономерности системного развития.−Киев: Наукова думка. – 1990. −136 с. 5. Хенли Э.Дж, Куматомо Х. Надежность технических систем и оценка риска. – М.:Машиностроение, 1984. 6. Декларирование промышленной безопасности опасных объектов //Сборник документов. Серия 27. Декларирование промышленной безопасности и оцен- ка риска. –вып.3. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно- технический центр по безопасности в промышленности Гостехнадзора Рос- сии», 2003. Статья рекомендована к печати д.т.н. В.И.Большаковым

Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов

Institution

Ähnliche Einträge