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....
Saved in:
| Published in: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Date: | 2004 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2004
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21485 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | 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| _version_ | 1860266388067713024 |
|---|---|
| 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. |
| 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. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | 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.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:00:49Z |
| format | Article |
| 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
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21485 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0070 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:00:49Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. 2011-06-16T13:08:19Z 2011-06-16T13:08:19Z 2004 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 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21485 669.18.003.12 (477) Рассмотрены научные основы создания системы безопасной эксплуатации металлургических агрегатов. Показано, что основой безопасности является осуществление мониторинга технологических, технических и организационных факторов. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Организация научных исследований и производства Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов Article published earlier |
| spellingShingle | Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов Тубольцев, Л.Г. Голубых, Г.Н. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. Организация научных исследований и производства |
| title | 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_short | Основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов |
| title_sort | основы обеспечения безопасной эксплуатации металлургических агрегатов |
| topic | Организация научных исследований и производства |
| topic_facet | Организация научных исследований и производства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21485 |
| work_keys_str_mv | AT tubolʹcevlg osnovyobespečeniâbezopasnoiékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT golubyhgn osnovyobespečeniâbezopasnoiékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT padunni osnovyobespečeniâbezopasnoiékspluataciimetallurgičeskihagregatov AT ševčenkoam osnovyobespečeniâbezopasnoiékspluataciimetallurgičeskihagregatov |