Научно-методические основы выбора и обоснования критерия оценки безопасности эрготических систем Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

6. - формировать устойчивые договорные связи с ведущими промышленными предприятиями и научно-проектными организациями для повышения качества дипломных проектов и содействия трудоустройству выпускников.

7. Для обеспечения подготовки специалистов-экспертов в области промышленной безопасности, профилактики и ликвидации последствий аварий горного производства необходимо открытие новой горной специальности по подготовке горных инженеров - специалистов по безопасности горных работ и горноспасательному делу.

8. В связи с важностью для экономики и национальной безопасности России развития горнодобывающих отраслей подготовка горных инженеров в России должна обеспечиваться государственными вузами. Для повышения престижа профессии следует предоставлять выпускникам определенный законом минимальный «социальный пакет» при условии трудоустройства по специальности.

9. Горнодобывающие компании, в свою очередь, также должны принимать участие в подготовке специалистов, предоставляя возможность производственной практики студентам, осуществляя целевую подготовку по заказу предприятий, а также для привлечения кадров в отрасль обеспечивать различные социальные льготы и улучшать условия труда, повышать его безопасность, ггш

— Коротко об авторах -

Каледина Н.О. - зав. кафедрой «Аэрология и охрана труда», профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет,

Подображин С.Н. - кандидат технических наук, начальник отдела по надзору в угольной промышленности, Управление горного и металлургического надзора Ростехнадзора.

--© А.В. Фролов, В.М. Забабурин,

2008

А.В. Фролов, В.М. Забабурин

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА И ОБОСНОВАНИЯ КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ

20

БЕЗОПАСНОСТИ ЭРГОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

спользуемые сегодня в угольной промышленности статистические показатели аварийности и травматизма имеют ряд серьезных недостатков и не отражают объективных причин формирования и реализации опасных систуаций. В этой связи разработка более корректных и универсальных критериев оценки состояния производственных систем является актуальной задачей научно-практического плана.

На наш взгляд, показатель безопасности должен отвечать следующим требованиям:

• Иметь функциональную связь с условиями труда;

• Учитывать физическую природу опасных событий;

• Быть надежным и динамичным в эксплуатации;

• Обеспечивать возможность его использования в АСУБТ.

Для выбора и обоснования целесообразности использования

такого критерия приведем следующую цепь рассуждений.

Горнодобывающее предприятие представляет собой сложную эрготическую систему, структурные подразделения которой (подсистемы, элементы, связи...) взаимоувязаны единым энергетическим пространством. В нем постоянно действуют обменные взаи-мокомпенсирующие процессы поглощения-излучения энергии. Закономерным результатом этих процессов являются квазистационарные изменения состояний систем, которые происходят на фоне абсолютной стационарности суммарного энергетического потенциала пространства в целом. При этом, вследствие объективного действия законов сохранения и превращения энергии, произвольное случайное изменение состояния взаимодействующих систем невозможно. Они просто вынуждены следовать определенным траекториям, подчиняясь причинно-следственному характеру развития. Поэтому, наглядно отобразив различные состояния системы в координатах изменения ключевых параметров и выявив их динамику можно детерминировано определить ее положение в любой дискретный момент времени.

Решая эту задачу на практике, мы неизбежно сталкиваемся с проблемой, сущность которой состоит в обоснованном выборе параметров, которые объективно отражали бы состояние систе-

21

мы во времени и пространстве т. е. являлись бы функциями ее состояния. Учитывая, что в основе всех явлений природы лежит движение материи, формы этого движения различны и способны взаимопревращаться, а общей мерой всех форм движения является энергия, то можно сделать вывод о правомерности ее использования в качестве критерия оценки состояния системы. Действительно, внутренняя энергия (как и энтропия) системы являются функциями ее состояния, т.к. величина их изменения при переходе системы из одного состояния в другое не зависит ни от начального и конечного ее состояний, ни от способа (вида) переходных процессов. А раз так, то энтропия может быть представлена в виде разности значений некоторой функции координат и скоростей. При этом бесконечно малые изменения функций состояния представляют собой полные дифференциалы, которые позволяют дать всеобъемлющую характеристику состояния системы в данный дискретный момент времени.

Величина энтропии (ёБ) как меры внутренней неупорядоченности сложной неравновесной системы может быть определена из выражения:

= ао / т + а8рел. (1)

где - приращение энтропии системы; аО / Т - изменение тепло-приращения системы при переходе ее из одного состояния в другое; а8рел. - релаксация системы.

Особое внимание следует обратить на вторую составляющую этого выражения. Под релаксацией в этом случае понимается самопроизвольная реакция системы, выражающаяся в инициировании внутренних компенсирующих процессов, направленных на устранение возникшей неравновесности.

Общеизвестно, что функционирование любой системы вызывает изменение ее состояния. Такие изменения распространяются с конечными скоростями и потому не могут мгновенно охватывать всю систему. В результате система переходит в неравновесное состояние. Вот тут и проявляются релаксационные процессы как естественная защитная реакция среды их протекания, вектор действия которой всегда противонаправлен вектору распространения неравновесностей системы (перестройки поля).

Таким образом, любой процесс в системе сопровождается взаимодействием двух противоположных тенденций. С одной сто-

22

роны он сам создает неравновесности, с другой - вызывает релаксационные процессы, направленные на устранение последствий внешних возмущений. В таких условиях устойчивость системы определяется соотношением скоростей образования У0 и устранения Уу неравновесности. При их равенстве система устойчиво функционирует, в противном случае имеет место значительный рост энтропии и снижение функциональности системы.

По модулю Уо всегда превышает Уу, поэтому закономерно осуществляется переход системы из одного состояния в другое, причем энтропия каждого последующего состояния всегда больше энтропии предыдущего. Это важнейшее свойство эрготических систем, объясняет закономерное снижение их устойчивости с течением времени. Внешне это проявляется в виде повышения износа составных элементов системы, росте числа отказов, увеличении затрат на поддержание рабочего состояния и т.д.

Эффективность релаксации системы можно оценить коэффициентом перестройки поля (Кп.„)

Кп.п. = Уо / Уу , (2)

где У0 - скорость образования и развития неровновесности системы; Уу - скорость устранения неравновесности системы.

Возможны следующие варианты поведения системы:

- при Кп.п. ^ - уровень энтропии растет, система неустойчива;

- при Кп.п. ~ 1, dS ^ 0 - процессы квазистационарны и квази-равновесны, система сохраняет устойчивость за счет управления;

- при Кп.п. ^ 0, dS = 0 - идеальная равновесная система (теоретически возможный случай).

С позиции обеспечения безопасности на горнодобывающем предприятии второй вариант поведения является наиболее прием-лимым (энтропия минимальна), поэтому корректно организованная эрготическая система должна обладать способностью к самоорганизации внутренних параметров и самовосстановлению рабочих функций при изменении внешних характеристик окружающей среды.

Таким образом, использование параметра энтропии в качестве критерия оценки безопасности эрготической системы позволяет:

• производить отслеживание ее дискретных состояний во времени;

23

• отражать объективные причины формирования и реализации опасных ситуаций;

• производить оценку приемлимости состояний с учетом специфических свойств самой системы и условий ее эксплуатации. ЕШ

— Коротко об авторах -

Фролов А.В.- профессор, зав. кафедрой БЖД и ООС - ЮРГТУ (НПИ), Забабурин В.М. - доцент, кандидат технических наук, Шахтинский институт ЮРГТУ (НПИ).

А_

--© А.В. Фролов, В.М. Забабурин,

2008

А.В. Фролов, В.М. Забабурин

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА НА ШАХТЕ

Существующие методические подходы и критерии оценки эффективности превентивных мер по охране труда на горнодобывающих предприятиях имеют существенные недостатки.

24