Сравнение функциональных характеристик человека и машины

Характеристика	Человек	Машина
Способность интегрировать разнородные эле-	Есть	В ограниченных
менты в единую систему		случаях
Способность к предвидению событий внешнего мира	»	Нет
Возможность решения нечетко сформулирован-	»	»
ных задач
Возможность к распознаванию ситуаций внеш- него мира	»	»
Способность ориентироваться во времени и пространстве	»	»
Способность самонаблюдения	»	»
Диапазон гибких способов переработки инфор- мации	Безграничен	Ограничен
Тип решаемых проблем	Общий	Частный
Возможность создания абстрактных образов внешнего мира	Есть	Нет
Способность генерировать идеи	»	»
Способность работать в непредвиденных ситуациях	Может	»
Способность к повышению своих возможностей	Есть	»
Продолжительность работы (без перерывов)   перерывов)	Незначительная-	Продолжительная
Точность и скорость операций	Малая	Большая
Реакция «стимул—ответ»	Медленная и	Быстрая и ста-
	нестабильная	бильная
Способность к фильтрации информации	Высокая	Низкая
Способность использовать недостаточную или избыточную информацию	Есть	Нет
Число одновременно воспринимаемой и перера батываемой информации	Невелико	Велико
Способность к перекодированию информации	Есть	Очень, ограни-
		чена
Способность к проверке	Плохая	Хорошая
Чувствительность	В широких	В заданных пре-
	пределах	делах
Способность к обучению	Хорошая	Плохая
Способность к обобщению	Есть	Нет
Гибкость	Высокая	Ограниченная

 

Человек в системах «человек—машина» может выполнять различные функции. Он может выступать в роли приемника осведомительной ин­формации, поступающей в той или иной форме от управляемого объекта, в роли ретранслятора, передающего информацию от одного звена к дру­гому, может осуществлять анализ информации и принимать решения; вы­полнять функцию программирования работы всей системы или ее частей; осущест-влять наблюдение и контроль за работой системы. Оператор мо­жет быть исполнителем той или иной команды, т. е. выполнять действия, непосред-ственно направленные на преобразования управляемого объек­та. Человек, как правило, совмещает ряд функций, выполняя их последо­вательно или одновременно, являясь звеном системы и субъектом управ­ления.

Если выполняемая работа в силу требований высокого ритма, скоро­сти, точности тяжела для человека, лучше в целях безопасности труда за­менить человека машиной.

Человек управляет объектом. Будет ли это диспетчер электростанции, авиадиспетчер или машинист — во всех случаях процесс управления имеет некоторые общие черты. Все изменения управляемого объекта улавливаются с помощью каких-либо датчиков; сигналы от датчиков пре­образуются и подаются к приборам, за которыми наблюдает человек. Он воспринимает показания приборов, расшифровывает их, принимает ре­шение, выполняет соответствующее действие, которое может быть про­стым и сложным. Сигнал, возникающий в результате действия человека, преобразуется и поступает к управляемому объекту, изменяя его состоя­ние. Новое состояние объекта вызывает изменение показаний прибора, которое информирует человека о результатах его действия. Это, в свою очередь, потребует от него новых действий и т.д.

 

5.1.3. Надежность работы и ошибки человека при взаимодействии с техническими системами.

Надежность работы человека определяется как вероятность успешного выполнения им работы или поставленной за­дачи на заданном этапе функционирования системы в течение заданного интервала времени при определенных требованиях к продолжительности выполнения работы.

Ошибка человека определяется как невыполнение поставленной за­дачи (или выполнение запрещенного действия), которое может явиться причиной повреждения оборудования или имущества либо нарушения нормального хода запланированных операций.

В реальных условиях в большинстве систем независимо от степени их автоматизации требуется в той или иной мере участие человека.

Можно утверждать, что там, где работает человек, появляются ошиб­ки. Они возникают независимо от уровня подготовки, квалификации или опыта. Поэтому прогнозирование надежности оборудования без учета надежности работы человека не может дать истинной картины.

Ошибки по вине человека могут возникнуть в тех случаях, когда:

1) оператор (или какое-либо лицо) стремится к достижению ошибочной цели;

2) поставленная цель не может быть достигнута из-за неправильных дей­ствий оператора;

3) оператор бездействует в тот момент, когда его уча­стие необходимо.

Виды ошибок, допускаемых человеком на различных стадиях взаимо­дей-ствия в системе «человек — машина», можно классифицировать сле­дующим образом.

1. Ошибки проектирования обусловлены неудовлетворительным ка­чеством проектирования. Например, управляющие устройства и индика­торы могут быть расположены настолько далеко друг от друга, что опера­тор будет испытывать затруднения при одновременном пользовании ими.

2. Операторские ошибки возникают при неправильном выполнении
обслуживающим персоналом установленных процедур или в тех случаях,
когда правильные процедуры вообще не предусмотрены.

3. Ошибки изготовления имеют место на этапе производства вследствие:

а) неудовлетворительного качества работы, например неправильной сварки;

б) неправильного выбора материала;

в) изготовления изделия с отклонениями от конструкторской документации.

4. Ошибки технического обслуживания возникают в процессе эксплу­атации и обычно вызваны некачественным ремонтом оборудования или
неправильным монтажом вследствие недостаточной подготовленности
обслуживающего персонала, неудовлетворительного оснащения необходимой аппаратурой и инструментами.

5. Внесенные ошибки, как правило, это ошибки, для которых трудно
установить причину их возникновения, т. е. определить, возникли они по вине человека или же связаны с оборудованием.

6. Ошибки контроля связаны с ошибочной приемкой как годного эле­мента или устройства, характеристики которого выходят за пределы допусков, либо с ошибочной отбраковкой годного устройства или элемента с характеристиками в пределах допусков.

7. Ошибки обращения возникают вследствие неудовлетворительного
хранения изделий или их транспортировки с отклонениями от рекоменда­ций изготовителя.

8. Ошибки организации рабочего места: теснота рабочего помеще­ния, повышенная температура, шум, недостаточная освещенность и т. п.

9. Ошибки управления коллективом, не позволяющие достигнуть оп­тимального качества работы: недостаточное стимулирование специали­стов, их психологическая несовместимость.

Свойство человека ошибаться является функцией его психофизиоло­гического состояния. Интенсивность ошибок во многом определяется па­раметрами внешней среды, в которой человек работает. Ошибки человека можно распределить по трем уровням (рис. 5.3), и на каждом уровне воз­можно предусмотрение ошибок.

 

 

 

Рис. 5.3. Категории ошибок человека

Прогнозирование ошибок человека. Методы прогнозирования час­тоты ошибок человека основываются на классическом анализе и включа­ют следую-щие этапы:

— составление перечня основных отказов системы;

— составление перечня и анализ действий человека;

— оценивание частоты ошибок человека;

— определение влияния частоты ошибок человека на интенсивность
отказов рассматриваемой системы;

— выработка рекомендаций, внесение необходимых изменений в рас­сматриваемую систему и вычисление новых значений интенсивности от­казов.

Одним из основных методов анализа надежности работы человека яв­ляется построение дерева вероятностей. При использовании этого метода задается некоторая условная вероятность успешного или ошибочного вы­полнения человеком каждой важной операции либо вероятность появле­ния соответст-вующего события. Исход каждого события изображается ветвями дерева веро-ятностей. Полная вероятность успешного выполне­ния определенной операции находится суммированием соответствую­щих вероятностей в конечной точке пути успешных исходов на диаграм­ме дерева вероятностей.

Этот метод с некоторыми уточнениями может учитывать такие фак­торы, как стресс, вызываемый нехваткой времени; эмоциональная на­грузка; нагруз-ка, определяемая необходимостью ответных действий, ре­зультатами взаимо-действий и отказами оборудования.

Следует заметить, что данный метод обеспечивает хорошую нагляд­ность, а связанные с ним математические вычисления просты, что в свою очередь снижает вероятность появления вычислительных ошибок. Кроме того, он позволяет специалисту по инженерной психологии легко оце­нить условную вероятность, которую в противном случае можно полу­чить только с помощью решения сложных вероятностных уравнений.

Пример. Оператор выполняет два задания — сначала х, а затем у. При этом он может выполнять их как правильно, так и неправильно. Другими словами, неправильно выполняемые задания — единственные ошибки, которые могут появляться в данной ситуации. Требуется постро­ить дерево возможных исходов и найти общую вероятность неправильно­го выполнения задания. Предполагается, что вероятности статистически независимы.

Для решения поставленной задачи воспользуемся деревом возмож­ных исходов, изображенным на рис. 5.4 и введем следующие обозначе­ния:

P_s — вероятность успешного выполнения задания;

P_f — вероятность невыполнения задания;

s — успешное выполнение задания;

f — невыполнение задания;

P_sx — вероятность успешного выполнения задания х;

P_sy — вероятность успешного выполнения задания у;

P_fx — вероятность невыполнения задания х;

P_fy — вероятность невыполнения задания у.

Рис.15.4. Схема дерева исходов

 

Согласно рис. 5.4, вероятность успешного выполнения задания равна

P _s = P_sx • P_sy

Аналогично находится выражение для вероятности невыполнения за­дания:

P_f = P_fx• P_fy = 1 - P_sx•P_sy

Из рис. 5.4 следует, что единственным способом успешного выполне­ния системного задания является успешное выполнение обоих заданий х и у. Именно поэтому вероятность правильного выполнения системного задания определяется как P_sx – P_sy.

Для оценки надежности работы операторов технических систем необ­ходимо учитывать следующие факторы:

— качество обучения и практической подготовки;

— наличие письменных инструкций, их качество и возможность не­ пра-вильного их толкования;

— эргономические показатели рабочих мест;

— степень независимости действий оператора;

— наличие операторов-дублеров;

— психологические нагрузки.

Оценивание частоты ошибок человека сле­дует проводить только после рассмотрения всех этих факторов, так как они влияют на ка­чество работы оператора. Полученные оценки должны затем включаться в процедуру анали­за дерева неисправностей.

 

Оценка надежности системы «чело­век—машина». Оценка надежности системы «человек—машина» может производиться различными методами: аналитическим, экспе­риментальным, имитационным. На этапах проектирова-ния преобладают расчетные методы, которые основаны на статистических данных о надежности и скорости выполнения заданных функций оператором, о надежности технических средств, влиянии раз­личных факторов внешней среды на надежность техники, взаимном влия­нии оператора и техники и пр.

В системотехническом методе оценки надежности — СЧМ человек пред-ставляется в виде компонента системы. При этом выделяются следу­ющие случаи оценки надежности системы при взаимодействии техниче­ских средств и человека-оператора при допущении, что отказы техники и ошибки оператора являются редкими, случайными и независимыми со­бытиями, что появление более одного однотипного события за время ра­боты системы от t_o до t_o + t практически невозможно, что способности оператора к компенсации ошибок и безошибочной работе — независи­мые свойства оператора.

Если компенсация ошибок оператора и отказов техники невозможна, то вероятность безотказной работы системы:

P₁(t_o,t)=P_T(t_o, t)P₀(t)

где P_T (t_o,t) — вероятность безотказной работы технических средств в те­чение времени (t_o, t_o + t); P₀(t) — вероятность безошибочной работы опе­ратора в течение времени t при условии, что техника работает безотказно; t_o — общее время эксплуатации системы; t — рассматриваемый период работы.

При «мгновенной» компенсации ошибок оператора с вероятностью р вероятность безотказной работы системы:

P₂(t_o, t) = P_T(t_o, t){ P₀(t)+[1- P₀(t)]p}

 

В случае компенсации только отказов технических средств вероятность безотказной работы системы:

 

P₃(t_o, t) = P₀(t)[ P_T(t_o, t)+ P_K(t_o, t, δ)],

где P_K(t_o, t, δ) – условная вероятность безотказной работы системы в течение времени (t_o, t) с компенсацией последствий отказов, при условии, что в момент σ (t_o<δ< t_o+ t)произошел отказ.

Вероятность безотказной работы системы с компенсацией ошибок оператора и отказов технических средств:

 

P₄(t_o, t) = { P₀(t)+ [1- P₀(t)]_p } [ P_T(t_o, t)+ P_K(t_o, t, δ)].

 

Выигрыш в надежности по вероятности безотказной работы G_p за счет компенсации ошибок и отказов характеризуется отношением:

 

G_P = [P₄(t_o, t)] / [P₁(t_o, t)].

Выигрыш надежности увеличивается с ростом р и P_K(t_o, t, δ), т.е.с увеличением уровня натренированности оператора на компенсации отказов и ошибок.

Если рассматривать системы по степени непрерывности участия человека в процессе управления, то для каждого из этих типов систем существуют соответствующие критерии надежности. Для систем первого типа таким кри-терием является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания управляемого процесса в течение заданного времени t. Такое протекание процесса возможно в следующих случаях

1) технические средства работают исправно;

2) произошёл отказ технических средств, но при этом оператор безоши-бочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации ава-рийной ситуации;

3) оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.

В соответствии с ранее принятыми обозначениями надежность системы «человек—машина» запишется в виде

 

P₁ = P_T(t)+ [1- P_Т(t)]·К_ОП [Р_0св +(1- P₀)P_В],

Для СЧМ второго типа критерием надежности является вероятность безот-казного, безошибочного и своевременного выполнения возникающей задачи. Задача системой может быть выполнена в том случае, если в требуемый момент времени оператор готов к приему поступающей ин­формации и, кроме того:

1) в течение паузы и времени решения задачи техника работала безотказно, оператор правильно и своевременно выпол­нял требуемые действия

или

2) произошел отказ техники, но оператор своевременно устранил его и при решении задачи не допускал ошибок,

или

3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, но своевременно компенсировал ее. Расчет надежности примет вид

 

Р₂ = К_ОП [ P_T P₀ Р_св + (1 - P_T) Р_вос+(1- P₀) P_T P_В],

где Р_вос — вероятность восстановления техники.

Для систем третьего типа критерий надежности такой же, как и во втором случае. Задача системой может считаться выполненной, если:

1) в требуемый момент времени техника находится в исправном состоя­нии, не отказала во время выполнения задачи, действия операторов были безошибочны и своевременны,

или

2) неготовая или отказавшая техника была своевременно восстановлена, а операторы не допустили ошибок;

3) при безотказной работе техники оператор допустил ошибку, своевре­менно компенсировал ее. Расчет надежности в этом случае можно вести по формуле

P₃ = К_ГР_Т·Р_оР_св + (1 - P_T К_Г)Р_восР_о Р_св + (1 - Р_о) P_T P_В ,

где К_Г — коэффициент готовности техники.

 

 

5.1.4. Требования безопасности к производственным процессам и оборудованию

В ст.215 ТК РФ подчеркнуто, что машины, механизмы и другое производственное оборудование, транспортные средства, техноло­гические процессы, материалы и химические средства индивидуаль­ной и коллективной защиты работников, в том числе иностранного производства, должны соответствовать требованиям ОТ, установ­ленным в Российской Федерации, и иметь сертификат соответствия.

Предупреждение травматизма и заболеваемости на производст­ве – слож-ный процесс, требующий рационального размещения обо­рудования, органи-зации рабочих мест с учетом эргономики, приме­нения безопасных производ-ственных процессов и оборудования, безопасной организации труда, четкого распределения и исполнения функций управленческого персонала по безопас-ности производства.

Техника безопасности, согласно ГОСТ 12.0.002-80, это систе­ма органи-зационных мероприятий и технических средств, пре­дотвращающих воздей-ствие на работающих опасных производ­ственных факторов.

К производственному оборудованию относятся машины, ме­ханизмы, аппараты, сосуды, линии, агрегаты, транспортные и другие устройства и сред-ства, эксплуатируемые на предприятии – все то, что можно считать техническими системами.

В соответствии с ГОСТ 12.2.003-91 «ССБТ. Оборудование производст-венное. Общие требования безопасности»:

· материалы конструкции производственного оборудования не
должны оказывать опасное и вредное воздействие на организм
человека на всех заданных режимах работы и предусмотренных условиях эксплуатации, а также создавать пожаровзрывоопасные ситуации;

· конструкция производственного оборудования должна ис­ключать на всех предусмотренных режимах работы нагрузки на детали, сборочные единицы, способные вызвать разруше­ния, представляющие опасность для работающих;

· конструкция производственного оборудования и его отдельных частей должна исключать возможность их падения, опро­кидывания и самопроизвольного смещения при всех преду­смотренных условиях эксплуатации и монтажа (демонтажа). Если из-за формы производственного оборудования распреде­ление масс отдельных его частей и (или) условий монтажа (демонтажа) не может быть достигнута необходимая устойчивость, то должны быть предусмотрены средства и методы закрепления, о чем эксплуатационная документация должна со­держать соответствующие требования;

· конструкция производственного оборудования должна исклю­чить падение при выбрасывании предметов (например, инстру­мента, заготовок, отработанных деталей, стружки, представ­ляющих опасность для работающих, а также выбросов смазывающих, охлаждающих и других рабочих жидкостей);

· движущиеся части производственного оборудования, являю­щиеся источником травмоопасности, должны быть ограждены или расположены так, чтобы исключалась возможность при­касания к ним работающего или использованы другие средст­ва (например, двуручное управление), предотвращающие травмирование;

· конструкция зажимных, захватывающих, подъемных и загрузочных устройств или их приводов должна исключать возможность возникновения опасности при полном или частичном самопроизвольном прекращении подачи энергии, а также исключать самопроизвольное изменение состояния этих устройств при восстановлении подачи энергии;

· элементы конструкции производственного оборудования не должны иметь острых углов, кромок, заусенцев и поверхностей с неровностями, представляющими опасность травмирования работающих, если их наличие не определяется функциональным назначением этих элементов. В последнем случае должны быть предусмотрены меры защиты работающих;

· части производственного оборудования (в том числе трубо­проводы, гидро-, паро- и пневмосистемы, предохранительные клапаны, кабели и др.), механическое повреждение которых может вызвать возникновение опасности, должны быть за­щищены ограждениями или расположены так, чтобы предот­вратить их случайное повреждение работающими или средст­вами технического обслуживания;

· конструкция производственного оборудования должна исклю­чать само-произвольное ослабление или разъединение сборочных единиц и деталей, а также исключать перемещение подвижных частей за пределы, предусмотренные конструкцией, если это может повлечь за собой создание опасной ситуации;

· конструкция производственного оборудования, приводимого в действие электрической энергией, должна включать устройства (средства) для обеспечения электробезопасности;

· производственное оборудование, действующее с помощью неэлектри-ческой энергии (например, гидравлической, пневматической энергии, пара), должно быть выполнено так, чтобы все опасности, вызываемые этими видами энергии, были исключены;

· конструкция производственного оборудования и (или) его размещение должны исключать контакт его горючих частей с пожаровзрыво-опасными веществами, если такой контакт может явиться причиной пожара или взрыва, а также исключать возможность соприкасания работающего с горячими или переох­лажденными частями или нахождение в непосредственной близости от таких частей, если это может повлечь за собой травмирование, перегрев или переохлаждение работающего;

· конструкция производственного оборудования должна ис­ключать опасность, вызываемую разбрызгиванием горячих обрабатываемых и (или) используемых при эксплуатации материалов и веществ;

· трубопроводы, шланги, провода, кабели и другие соединяющие детали и сборочные единицы должны иметь блокировку в соответствии с монтажными схемами;

· безопасность конструкции оборудования обеспечивается выбором принципов действия и конструктивных решений;

· конструкция рабочего места, его размеры и взаимное распо­ложение элементов (органов управления, средств отображения информации, вспомо-гательного оборудования и др.) должны обеспечивать безопасность при использовании производственного оборудования по назначению, техническом об­служивании, ремонте и уборке, а также соответствовать эрго­номическим требованиям.

Технологические процессы должны соответствовать требова­ниям ГОСТ 12.3.002-75 «ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопас-ности» и предусматривать:

· устранение непосредственного контакта работников с исход­ными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное воздействие, а также своевременное их удаление и обезвреживание;

· замену операций, процессов на имеющие меньшую интенсивность воздействия опасных и вредных производственных фак­торов;

· комплексную механизацию, автоматизацию, дистанционное управ-ление;

· герметизацию оборудования;

· рациональную организацию труда;

· применение средств защиты, контроля за параметрами технологического процесса, обеспечивающего защиту работников и аварийное отключение оборудования, остановку технологического процесса;

· своевременное получение информации о возникновении опасных ситуаций.

Требования безопасности должны быть изложены в техноло­гической доку-ментации.

В соответствии с Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» установлены особые дополнительные требования к организации, эксплуати­рующей опасный производственный объект, которые должны обеспечить безопасность применяемых производ-ственных процес­сов и оборудования, включая ОТ и охрану окружающей среды.

К категориям опасных производственных объектов относятся объекты, на которых:

1) Получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещест­ва, список которых опре-делен.

2) Используется оборудование, работающее под давлением бо­лее 0,07 мегапаскаля или при температуре нагрева воды более 110°С.

3) Используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры.

4) Получаются расплавы черных и цветных металлов и сплавы на их основе.

5) Ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ис­копаемых, а также работы в подземных условиях.

 

5.1.5. Средства защиты работников

Для предотвращения или уменьшения воздействия на рабо­тающих опасных и вредных производственных факторов, созда­ния необходимого микроклимата на рабочих местах применяются средства защиты работающих, которые классифицируются по ГОСТ 12.4.011-89 на следующие категории: средства коллектив­ной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Средства коллективной защиты предназначены для защиты от конкретного опасного или вредного фактора в данном помеще­нии или на рабочем месте.

К средствам коллективной защиты относятся следующие ос­новные средства безопасности:

• оградительные устройства различной конструкции;

• устройства автоматического контроля и сигнализации опасно­сти, предназначенные для предупреждения операторов и дру­гих работающих о наступающей опасности или о произошед­шей поломке, отказе и другой нештатной ситуации. Сигналы могут быть световые, звуковые, знаковые и в виде показаний прибора, и даже биомеханические. Для автоматического конт-роля служат предохранительные устройства, которые автоматически срабатывают, отключая оборудование или его узел при выходе какого-либо из параметров за предельно допустимые величины, и тормозные устройства, обеспечивающие возможность быстрой остановки производственного оборудо-вания или отдельных его элементов; контролирующие ход технологического процесса и состояние оборудования в целом и его отдельных узлов, механизмов и деталей;

• системы дистанционного управления, позволяющие управлять из безопасного рабочего места устройствами, находящимися в труднодоступных и опасных зонах;

• специальные средства безопасности, характерные для каждого класса, например: вентиляционные и воздухоочистительные системы, кондиционе-ры, обогреватели, охладители; осветительные приборы и светозащитные устройства;

• звукопоглощающие и звукоизолирующие устройства, глуши­тели шума, устройства виброгашения и виброизоляции, устройства заземления и зануления, изолирующие устройства и покрытия, нейтрализаторы, средства дезактивации, герметизирующие устройства, оборудование для дезинфекции, дезин­секции, стерилизации;

• знаки безопасности и сигнальные цвета, привлекающие внимание и напоминающие работникам об опасности и необходимости соблюдения мер безопасности.

Защитные ограждения включают:

· ограждения, предназначенные не допустить человека в опас­ную зону;

· ограждения для защиты человека от опасных выделений (вы­бросов, осколков, стружки и т.д.).

Основные требования к ограждениям: во-первых, соответст­вие размеров ограждения размерам зоны; во-вторых, прочность ограждений должна соответствовать возможным нагрузкам.

Ограждения бывают стационарными, подвижными, откры­вающимися на время вспомогательных операций, когда отсутст­вует опасность. Вращающиеся части станков закрываются глу­хими кожухами, прикрепленными к станку. Кожуха на сменных зубчатых передачах делаются откидными. Передачи (цеп-ные, зубчатые и др.), расположенные вне корпуса станка, оборудуются ограж-дением.

Зона обработки ограждается экранами для защиты работаю­щих от разлета-ющейся стружки. Защитные устройства, удаляе­мые при смене инструмента, детали и т.п. должны иметь массу не более 6 кг, а крепление - не требовать при-менения ключей, от­верток. Усиление перемещения защитного устройства не должно превышать 40 Н.

Ограждения выполняются в виде сварных или литых кожухов, сплошных экранов (щитков), решеток. При необходимости на­блюдать за процессом обработки ограждение снабжают смотро­вым окном.

Предохранительные защитные средства.

Предохранительные устройства предназначены для отключе­ния машин при отклонении какого-либо параметра за допусти­мые пределы. В зависимости от характера опасного фактора различают предохранительные устройства, защищающие от вы­хода за установленные предельные значения:

• величины рабочего давления;

• величины электрического тока, напряжения и другие пара­метры электроустановки;

• скорости движения;

• величины перемещения;

• загазованности производственной атмосферы;

• величины веса;

• величины передаваемого усилия;

• величины температуры.

Для защиты машин от избыточного давления используют пре­дохранитель-ные клапаны, разрывные мембраны.

Предохранительные клапаны прямого действия (рис.5.5) пружинные, рычажно-грузовые различают по высоте подъема зо­лотника (малого, среднего и большого подъема золотника). Ос­новной характеристикой предохранитель-ного клапана служит расход газа (жидкости) через клапан G (кг/с).

 

G = α FB/2ρ(ρ₁ -ρ₂),

где α и F - коэффициент расхода и площадь сечения клапана (м²);

ρ - плотность среды перед клапаном ; В – табличный коэффициент; ρ₁ и ρ₂- абсолютное давление перед и за клапа­ном (Па).

Обратные клапаны пропускают газ (жидкость) в одном на­правлении и пре-дохраняют движение газа (жидкости) в обратном направлении.

На рис. 5.6. приведен обратный предохранительный клапан.

 

 

Рис. 5.5. Предохранительные клапаны прямого действия: а) магнитно – пружинный клапан; б) клапан пружинный с эжекторным устройством; в) клапан с дифференциальным поршнем

 

Рис. 5.6. Обратный клапан: 1 – пружина; 2 – крышка; 3 – корпус;

4 - золотник

Защита аппаратов от разрушения при аварийном росте давле­ния (взрыве) обеспечивается предохранительными мембранами, изготовляемыми из металла (алюминий, сталь и др.) (рис. 5.7).

Проходное сечение F мембраны определяется с учетом объема газов V_r, подлежащих сбросу за время τ.

F = ,

где ω – скорость истечения продукта, τ - время достижения максимального давления.

 

 

Рис. 5.7 Схемы предохранительных мембран: а) разрывная; 1 - фланцы;

2 - мембрана; 3 - верхнее пружинное кольцо; 4 - нижнее прижимное

кольцо; б) выщелкивающая: 1 - фланцы; 2 - кольцо; 3 - мембрана;

4 - припой.

 

Защитное отключение электроустановки - это система обес­печения безопасности путем автоматического отключения элек­троустановки при возникновении аварийной ситуации (повреж­дений), вызывающей опасность поражения людей. Такими опасными отклонениями являются: снижение сопротивления изоляции, замыкание на землю и др.

Защитными средствами от опасных отклонений величин ско­рости и перемещений механизмов служат тормозные устройства. Тормоза подраз-деляются:

• По конструкции: ленточные, колодочные, дисковые, грузоупорные, центробежные.

• По характеру действия: автоматические, управляемые, ра­зомкнутые, зам-кнутые.

• По приводу: электрические, гидравлические, пневматические, механические.

В грузоподъемных машинах используются спускные тормоза для торможения и остановки груза. Стопорные тормоза обеспе­чивают удержание груза, машины в заданном положении, оста­новку оборудования. Регуляторы скорости позволяют поддержи­вать заданную скорость вращения валов машин, скорость перемещения груза. Автоматические тормоза срабатывают при отклонении величины скорости (вращения, спуска), величины на­тяжения каната.

Торможение возникает под воздействием поднятого груза в грузоподъемных тормозах или при возрастании центробежной силы при увеличении оборотов двигателя. Падение усилия натя­жения при обрыве грузонесущего каната приводит к срабатыва­нию ловителей, удерживающих кабину подъемника (рис. 5.8).

 

Рис. 5.8. Ловители кабины лифта при разрыве каната: 1 - клинья с

рычагами; 2 - вспомогательные канаты; 3 - пружины, отжимающие

клинья от направляющей

Характеристикой тормозов является коэффициент запаса тор­можения, который определяется отношением момента, создавае­мого тормозом, к статическому моменту на тормозном валу от наибольшего рабочего груза. Величина коэффициента запаса тор­можения принимается с учетом режима и ответственности рабо­ты, рода привода.

Защита от загазованности производственных помещений токсичными и пожаровзрывоопасными газами достигается с помо­щью устройств, которые при достижении опасной концентрации прекращают поступление на производственный участок опасного вещества. Для этой цели вблизи оборудования устанавливаются стационарные газоанализаторы. При оценке концентрации ис­пользуются различные методы: фотоколориметрический, на ос­нове цветных реакций; термокондуктометрический, с использо­ванием принципа измерения теплопроводности газовой смеси; оптический, по изменению оптических свойств анализируемого производственного воздуха.

В качестве контролируемого параметра, при котором сраба­тывает автоматическая защита, прежде всего принимается кон­центрация взрыво-опасных веществ в воздухе помещений. Авто­матическая защитная система состоит из датчиков, логического устройства для оценки сигнала, усилителя сигналов, устройства сигнализации и исполнительного механизма для проведения необходимых переключений. В случае прекращения подачи элек­троэнергии и сжатого воздуха исполнительный механизм автома­тической системы должен устанавливать регулирующие органы в положение, исключающее возникновение аварий.

Защиту машин от перегрузок (поднимаемого груза, переда­ваемого усилия) обеспечивают разнообразные ограничители гру­зоподъемности, введенные в кинематическую цепь, слабое звено.

Для ограничения грузоподъемности кранов и исключения их поломки и аварии используются ограничители грузоподъемности (рис. 5.9), отключающие подъемный механизм при превышении нормативного веса.

 

Рис. 5.9. Ограничитель грузоподъемности: 1 - шток; 2 - ролики; 3 -выключатель; 4 - рычаг выключателя