CC BY
29
Электромагнитные параметры устройства подбираются таким образом, что оно срабатывает при приближении лидера молнии к высоте ориентировки (150-200 м) в фазе с его воздействием. Импульс высокого напряжения инициирует встречный лидер. Многосекционный защитный разрядник 8 пробивается, замыкая основной электрический заряд на «землю» и защищая устройство от разрушения.
С целью устранения ложных срабатываний генераторных разрядников 11 из-за разбросов их пробивных напряжений, искровые промежутки последующих разрядников 11 устанавливаются с небольшим превышением их пробивных напряжений по отношению к разряднику, ближе всего расположенному к центральному стержню заземления 5. В результате того, что на центральный стержень-молниеприемник 3, из-за возможности использования большого количества накопительных блоков 9, можно подать значительно больший по величине импульс высокого напряжения, устройство значительно уменьшает вероятность попадания молнии в зону защиты молниеотвода. Вынесение защитного многосекционного разрядника 8 на поверхность корпуса практически исключает возможность разрушения электрических соединений и элементов устройства.
Таким образом, предлагаемое устройство является надежным и может обеспечить большую безопасность парков резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов от ударов молнии. Важным фактором является то, что при изготовлении молниеотвода используются доступные технические средства, делая его более экономически выгодным.
Литература
1. Грозовой разряд. Журнал «ТехНАДЗОР» № 5 (42), май 2010.
2. Базелян Э. М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. - М.: Физматлит, 2001.
3. РД 34.21.122—87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. — Сер. 17. — Вып. 27. — М.: ОАО НТЦ «Промышленная безопасность», 2006.
4. Базелян Э. М., Райзер Ю. П. Искровой разряд. - М.: Издательство МФТИ, 1997.
5. Патент Российской Федерации № 2186448.
Определение возможности эксплуатации объектов по результатам технической диагностики при экспертизе промышленной безопасности Зубко О. В.1, Выдрин В. Н.2
1 Зубко Ольга Викторовна / Zubko Olga Viktorovna - эксперт по промышленной безопасности, производственно-коммерческий директор;
2Выдрин Владимир Николаевич / Vydrin Vladimir Nikolaevish - эксперт по промышленной
безопасности, директор,
ООО «ВВЗ», г. Тула
Аннотация: в статье рассмотрен общий подход по определению возможности эксплуатации объектов по результатам технической диагностики металлоконструкций при экспертизе промышленной безопасности.
Ключевые слова: техническое диагностирование, металлоконструкции, экспертиза промышленной безопасности.
62
Экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений проводится с целью определения соответствия объекта экспертизы предъявляемым к нему требованиям промышленной безопасности [2] на основании требований статьи 13 Федерального закона РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1].
Оценка работоспособности опасных производственных объектов в соответствии с ГОСТ 27.002-89 [3].
Работоспособное состояние объекта - состояние, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неработоспособное состояние - состояние, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданную функцию, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Исправное состояние объекта - состояние, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Работоспособный объект может быть неисправным, например, если он не удовлетворяет эстетическим требованиям, но при этом это не препятствует его применению по назначению. Работоспособность объекта (трубопроводы, сосуды, и др.) зависит от качества проектирования, изготовления и эксплуатации. Качество проектирования в основном зависит от методов расчета на прочность и долговечность. В значительной мере оно определяется совершенством напряженного состояния металла, степенью обоснованности критериев наступления предельного состояния, запасов прочности, временных факторов (коррозия, цикличность нагружения, ползучесть и др.). Работоспособность конструкций можно определить следующими параметрами:
- геометрическими и механическими характеристиками конструктивных элементов;
- физико-химическими свойствами обрабатываемого продукта (рабочей среды в аппарате);
- напряженно-деформированным состоянием конструктивных элементов.
Механические характеристики металла элементов конструкций определены в
нормативной и научно-технической литературе. После проведения комплекса работ по технической диагностике неразрушающими и разрушающими методами длительно проработавших аппаратов, важным этапом является прогнозирование технического состояния с заданной вероятностью на определенный интервал времени. Целью прогнозирования технического состояния является определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение которого сохранится работоспособное состояние аппарата или вероятности сохранения работоспособного состояния объекта на заданный интервал времени. Прогнозирование ресурса безопасной эксплуатации должно производиться по измененным свойствам металла, напряженным состоянием и воздействием рабочей среды, установленным по результатам комплексного исследования свойств металла и технического состояния оборудования.
Предельное состояние объекта (ГОСТ 27.002-89) [3] - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Условие для предельного состояния по несущей способности может быть записано в общем виде F < Бр, где
F - усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и других воздействий);
63
Fp - предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (функция физико-механических свойств материала, условий работы, размеров элементов).
Предельное состояние, ведущее к полному прекращению эксплуатации и/или разрушению конструкций, не должно появляться за весь срок службы изделия.
Для предельных состояний, затрудняющих нормальную эксплуатацию или снижающих долговечность изделий вследствие появления недопустимых перемещений, можно записать неравенство S < Sp, где
S - перемещение конструкции (функция нагрузок);
Sp - предельное перемещение, допускаемое по условиям эксплуатации (функция конструкции и ее назначения). Расчет выполняется на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуатации, без учета экстремальных ситуаций, приводящих к превышению этих нагрузок.
При расчетах устанавливают два значения нагрузок:
- нормативные (нагрузки, отвечающие условиям нормальной эксплуатации; их величину устанавливают в нормах проектирования, оговаривают в техническом задании или определяют по проектным значениям геометрических параметров оборудования или конструкций);
- расчетные. Для учета возможных отклонений нагрузок в неблагоприятную сторону от их нормативных значений используют коэффициент надежности по нагрузке у f . Значение этого коэффициента зависит от характера нагрузки и степени ее изменчивости.
Умножая нормативное значение нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке yf получают расчетные нагрузки F = Fн у f.
В зависимости от свойств материалов, внешних воздействий и условий эксплуатации, конструкции по виду работы под нагрузкой и наступлению предельных состояний можно разбить на несколько групп:
- при работе в упругой или упругопластичной стадии;
- вследствие потери устойчивости;
- вследствие хрупкого разрушения;
- вследствие усталости;
- вследствие колебаний, вызванных динамическим воздействием нагрузок.
При работе в упругой или упругопластической стадии наступление предельного состояния происходит в конструкциях, выполненных из пластических материалов и находящихся под воздействием статических нагрузок малой повторяемости [4]. В результате развития деформаций или последовательного образования текучести в системе эти конструкции в первой стадии работают по упругой, а во второй стадии -по упругопластической схеме.
В третьей стадии происходит резкое нарастание перемещений системы из-за распространения пластического течения на все наиболее напряженные сечения в статически определимых системах. Система получает столь большие перемещения, что практически становится непригодной для дальнейшей эксплуатации.
При потере устойчивости наступает предельное состояние при сравнительно малых перемещениях, поэтому эксплуатационные качества конструкции определяются не ее деформациями, а несущей способностью. Проверка устойчивости производится при воздействии расчетных нагрузок. Предельные состояния сжатых жестких стержней определяются развитием пластических деформаций при достижении напряжениями предела текучести, а гибких стержней - потерей устойчивости. Прямолинейная форма стержня перестает быть устойчивой при достижении силой критического значения, стержень изгибается в плоскости меньшей жесткости, и устойчивым состоянием у него будет новая криволинейная форма. Но уже при незначительном увеличении нагрузки искривление стержня начинает быстро нарастать - стержень теряет несущую способность.
64
Наступление предельного состояния вследствие хрупкого разрушения возможно при применении любых марок стали, и происходит оно при малых деформациях как при расчетных, так и при нормативных нагрузках. Хрупкое разрушение стали происходит при номинальных растягивающих напряжениях а нр < а02 в форме самопроизвольного распространения трещины под воздействием запасенной упругой энергии, накопленной конструкцией. Оно не прогнозируется при традиционных расчетах на прочность конструкций по пределам текучести и временному сопротивлению.
а02 - условное напряжение, при котором остаточная деформация достигает 0.2 %. Появлению хрупкого разрушения способствуют следующие факторы: низкая температура, объемно-напряженное состояние, концентраторы напряжений и др. факторы (например - ударные воздействия, охрупчиваемость стали, неудачные конструктивные решения). При этом теряется несущая способность.
Предельные состояния вследствие усталостных разрушений наступают при многократном нагружении, которое возможно только нормальном режиме эксплуатации конструкции. Оно происходит в результате накопления необратимых повреждений при циклическом нагружении. Механизм многоцикловой усталости состоит в накоплении повреждений в наиболее слабых или наиболее напряженных зернах материала, зарождения в этой зоне усталостной трещины, которая растет при приложении циклической нагрузки.
При этом необходимо учитывать наличие микродефектов, играющих роль концентраторов напряжений.
О классической (многоцикловой) усталости говорят, когда число циклов превышает величину 5» 104 (согласно ГОСТ 25.502-79) [5].
Основной характеристикой усталостной прочности является предел выносливости, под которым понимается наибольшая величина периодически меняющегося напряжения, которому материал противостоит практически неограниченно долго.
Малоцикловая усталость характеризуется номинальными напряжениями, большими пределами текучести, возникновением макроскопической пластической деформации, число циклов до разрушения невелико. Выносливость (усталость конструкции) проверяют при воздействии нормативных или меньших, но часто повторяющихся нагрузок при работе элементов в упругой стадии. При малоцикловой усталости циклическое нагружение происходит при пластических деформациях и заканчивается постепенным развитием трещины. Число циклов до разрушения имеет значение от 10 до 5» 104. Малоцикловая усталость определяется, в основном, повторными пластическими деформациями.
Литература
1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», принят Государственной Думой 20 июня 1997 года № 116-ФЗ.
2. Федеральные нормы и правила в области «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности», утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 14 ноября 2013года № 538.
3. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике.
4. Бигус Г. А., Даниев Ю. Ф. Техническая диагностика опасных производственных объектов. М.: Наука, 2010. 415 с.
5. ГОСТ 25.502-79. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.
65
