БИНАРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (БСУПБ) ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

С момента разработки федерального закона № 116-ФЗ [1] прошло более 17 лет. За это время произошли изменения: во внешне-экономических отношениях стран, связанных с политическими конфликтами; во внутренней экономике страны, связанные со сменой форм собственности; в отношениях между предприятиями, сказавшимися на изменениях функций, организационной структуре и условиях работы предприятий; требований, установленных нормативно-технической документацией; в уровне научных разработок и инноваций. В настоящее время вопросы обеспечения промышленной безопасности стоят на первом месте, так как от них зависит безопасность жизнедеятельности человека и национальная безопасность Российской Федерации.

Оптимальным вариантом обеспечения промышленной безопасности является разработка систем управления промышленной безопасностью (СУПБ) - комплекса взаимосвязанных организационных и технических мероприятий, осуществляемых организациями, эксплуатирующими опасные производственные объекты, в целях предупреждения аварий и инцидентов, локализации и ликвидации последствий таких аварий [1]. Специалистами организаций ООО «Бин-НИТ» и ООО «ДИС» на основании проведенных экспертных обследований выявлены многочисленные проблемы в обеспечении промышленной безопасности опасных производственных объектов. Рассмотрим предметно опасно-производственный объект - здание элеватора, используемого предприятиями агропромышленного комплекса (АПК), занимающимися обработкой и хранением зерна. Существующая система СУПБ на многих предприятиях представляет комплекс мероприятий, ограничивающих работоспособное состояние объектов и не способна обеспечить высокую производительность. Часто единственным мерой СУПБ является проведение экспертизы промышленной безопасности, в ходе которой выявляются многочисленные дефекты (см. фото 1, 2, 3, 4) и составляются типовые рекомендации. Контроль выполнения данных рекомендаций имеет субъективный характер, что часто приводит к авариям.

-     Статические нагрузки и динамические нагрузки при опорожнении. Известно, что горизонтальные нагрузки на стены при выпуске хранящегося в силосе продукта значительно выше, чем нагрузки при заполнении силоса. По этой причине многие силосы были повреждены вскоре после открытия выпускной задвижки;

-    Ориентацию расположения элеватора. Доказано, что на стенах, обращенных на юг и запад, больше трещин и они более широкие, особенно когда эти стены подвержены ветрам;

-      Ударные нагрузки. В силосе с неудовлетворительными условиями истечения продукта может образоваться устойчивый свод над пустотой в выпускной воронке. При обвале свода масса продукта падает в выпускную воронку, вызывает не допустимую нагрузку, что влечет к повреждению днища и стен силоса. Кроме того, разрежение  в верхней части силоса  может быть  настолько большим,  что стены  обваливаются внутрь (эффект поршня);

-   Перепад температур. Средняя высота слоя продукта внутри силоса возрастает с повышением наружной температуры. Значительное изменение температуры на внутренней   и наружной поверхности стен может привести к недопустимым нагрузкам. Изгибающее  усилие, обусловленное этим изменением, может вызвать коробление стены;

-   Изменения в использовании. При эксплуатации многих производственных силосов возникают проблемы из-за неправильного использования, т.е. хранящийся продукт обладает другими свойствами и истекает другим способом, чем предполагает проект;

-    Дефекты при возведении строительной конструкции. При монтаже интенсивность армирования могла быть значительно ниже, чем это требовалось по спецификации;

-    Рециркуляцию продукта. Критическая ситуация с горизонтальными напряжениями может наступить во время рециркуляции продукта в силосе, например, когда один и тот же силос одновременно заполняется и опорожняется;

-    Истирание стен силосов. Когда сыпучие продукты неоднократно загружают в силос или когда поток продукта ударяется о стены силоса или выпускной воронки всегда в одно и тоже место, происходит истирание. Степень истирания зависит от скорости и абразивности частиц продукта и от нагрузки, оказываемого скользящей массой продукта. Процесс износа влияет не только на долговечность силоса, но может быть причиной изменения характера истечения и способствовать образованию искр от случайно попавшего железа;

-   Влияние ветра. Часто жилые дома строят вблизи элеваторов. Вибрация и шум вокруг элеваторов, помехи, создаваемые ветром на улицах и расположенными рядом низкими зданиями, нарушают комфортность в окружающей жилой зоне, поскольку при строительстве элеваторов не учитывались особенности аэродинамики. Таким образом, вокруг этих зданий образуются турбулентные и вихревые потоки. Ветровые нагрузки оказывают важное влияние на стеклянные оконные проемы, слабые стеновые панели и на различные элементы покрытия крыш;

-    Вибрацию. Бывают случаи когда элеваторы расположены вблизи железных дорог или строительных работ, например забивка свай фундамента. Вибрация, передаваемая через грунт, может вызвать ослабление несущих конструкций.

-    Взрывы пыли. Взрывы пыли могут иметь разрушительные последствия не только для оборудования, в котором происходит взрыв, но также и для той зоны, где не приняты меры безопасности. Для уверенности в том, что взрыв не может произойти, должно быть нарушено триединство «пыль-кислород-источник зажигания»;

-     Пожары. Горение может стимулироваться или замедлятся при определенных условиях: физическое состояние горючего - чем больше поверхность в контакте с кислородом, тем легче будет проходить горение; температура и влажность окружающей среды - повышение температуры на 10 0С удваивает скорость окисления и т.д.;

Для решения данных проблем необходима разработка принципиально нового подхода к разработке СУПБ. Бинарные системы управления промышленной безопасности («би» - два, двуедина) состоят из двух частей одна контролирует и регулирует (технические средства), а другая следит за изменениями, анализирует, связывает, записывает, симулирует и прогнозирует (программные средства). Современные достижения науки и техники позволяют реализовывать системы БСУПБ. Реализация данных задач возможно только на принципах искусственного интеллекта (кибернетики), когда БСУПБ самостоятельно осуществляет функции по предупреждению аварий и инцидентов, локализации и ликвидации последствий таких аварий [2]. Проблемой внедрения таких систем является недостаточный уровень научной проработки задач промышленной безопасности с использованием кибернетики.

Список литературы

1.     Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2.     Евдокимов А.И. Бифункции «склеенные функции» в деятельности мозга человека. Логико (информационно) -динамические модели и управляющие фикции мозга и «умных» систем управления: г.Владимир, научное издание, 2015.-30 с.

3.     Боуманс Г. Эффективная обработка и хранение зерна/Пер. с англ. В.И. Дашевского.-М.: Агропромиздат, 1991.-608 с.: ил.