Содержание к диссертации
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА ОЦЕНКИ 1 БЕЗОПАСНОСТИ ПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Современные аспекты промышленной безопасности 9
1.2 Статические данные по авариям на подъемных сооружениях 11
1.3 Анализ аварийности мостовых кранов 18
1.4 Концепция приемлемого риска, понятия «безопасность» и «риск», их взаимосвязь
1.5 Анализ нормативной базы по промышленной безопасности 28
Выводы и постановка задачи исследования
МЕТОДЫ СИСТЕМНОГО РИСК-АНАЛИЗА МОСТОВЫХ КРАНОВ
2.1 Общие положения 34
2.2 Дедуктивные количественные методы системного риск-анализа 36
2.3 Индуктивные методы качественного системного риск-анализа 38
2.4 Индуктивные методы количественного системного риск-анализа 44
2.5 Физико-механические методы риск-анализа 58
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОТКАЗОВ НА ОЦЕНКУ БЕЗОПАСНОСТИ МОСТОВЫХ КРАНОВ
Условие безопасности для металлоконструкций мостовых кранов.
Логико-вероятностный алгоритм оценки безопасности мостовых кранов.
3.3 Отказы металлических конструкций мостовых кранов 108
Базы данных по интенсивностям отказов конструктивных элементов мостовых кранов
Экспертный метод по оценке безопасности металлоконструкции мостового крана.
4 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ МОСТОВОГО
КРАНА
4.1 Стенд для проведения экспериментальных исследований .Ресурсные испытания натурного образца концевой балки мостового крана
4.3 Результаты экспериментальных исследований 144
МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ МОСТОВЫХ КРАНОВ
1 Определение фактических значений по интенсивностям отказов конструктивных элементов металлоконструкции крана
2 Структурный анализ крана 154
3 Количественная оценка безопасности мостового крана 156
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 158
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 160
Введение к работе
В настоящее время в России существует устойчивая тенденция роста числа и тяжести техногенных и природно-техногенных катастроф, основной причиной которых является использование физически изношенного технологического оборудования, в частности грузоподъемных кранов. Аварии, в результате которых происходят разрушения металлоконструкции мостового крана, очень редкое событие, однако, даже редкие события, приводящие к значительным социальным ущербам, требуют изучения. Всвязи с этим возникает необходимость в создании комплексной системы управления безопасностью, составной частью которой является оценка безопасности металлоконструкции мостовых кранов методами риск-анализа.
Показатели изношенности парка мостовых кранов, насчитывающего около 292 тыс. ед., внушают серьезные опасения с точки зрения безопасности эксплуатации. Так, по данным Госгортехнадзора, около 92% мостовых кранов, эксплуатируемых в России, выработали нормативный срок службы, а на некоторых предприятиях до сих пор эксплуатируются мостовые краны, изготовленные в конце XIX - начале XX веков. Анализ результатов обследований более 1500 ед. мостовых кранов, отработавших нормативный срок службы показал, что более 70% кранов имеют усталостные повреждения основных несущих элементов металлоконструкции. Всвязи с тем, что мостовые краны занимают одно из ведущих мест в технологическом процессе отечественной промышленности, также, учитывая факт отсутствия у большинства предприятий средств на обновление, реконструкцию и модернизацию, можно утверждать, что в России в ближайшем будущем будут эксплуатироваться физически изношенные и потенциально опасные г/п краны. Стабильно прогрессирующие показатели роста аварий и производственного травматизма, а также значительные человеческие и материальные потери от аварий с мостовыми кранами, ставят проблему оценки безопасности мостовых кранов на первый план. В данной ситуации оправдано использование уровней приемлемого (допустимого) риска, которые определяют границы опасности для каждого конкретного технического устройства, в данном случае мостового крана. Вопросами оценки и прогнозирования технического состояния механических систем и безопасности подъемных сооружений занимались следующие ученые - В.В. Болотин, В.И. Брауде, А.В. Вершинский, Е.С. Вентцель, М.М. Гохберг, А.А. Зарецкий, С.А. Казак, В.П. Когаев, А.А. Короткий, Кобзев А.П., B.C. Котельников, X. Кумамото, А.С. Липатов, A.M. Маковский, Ю.Г. Матвиенко, И.А. Махутов, А.Н. Орлов, Н.Н. Панасенко, Ю.Н. Работнов, Л.Н. Семенов, СВ. Серенсен, В.И. Сероштан, С.А. Соколов, К.В. Фролов, М.Н. Хальфин, Э.Д. Хендли и др. Несмотря на большой объем исследований, до сих пор в расчетах по оценке риска эксплуатации металлоконструкции мостовых кранов не учтены данные по отказам несущих элементов металлоконструкции, которые существенно влияют на результаты комплексной оценки безопасности указанного объекта. Всвязи с тем, что статистических данных по отказам основных несущих элементов металлоконструкций мостовых кранов из-за обезличенности и отсутствия индивидуального подхода недостаточно для проведения объективной оценки уровня безопасности крана, целесообразно получать такого рода данные экспертным путем, посредством внесения корректировок, учитывающих индивидуальные особенности конкретного мостового крана. Использование в расчетах по оценке безопасности мостовых кранов данных по отказам конструктивных элементов металлоконструкции, полученных на основании статистических данных и результатов экспериментальных исследований, позволит выявить закономерности развития усталостных повреждений и определить фактическую величину интенсивности отказа и металлоконструкции крана, исходя из его индивидуальных особенностей, что существенно повысит качество проводимой оценки.
Цель работы заключается в повышении безопасности эксплуатации мостовых кранов путем количественной оценки риска логико-вероятностными методами с использованием весовых коэффициентов, полученных экспертным путем, отражающих индивидуальные особенности по интенсивностям отказов конструктивных элементов с учетом экспериментальных данных по их ресурсу.
Методы исследований. В диссертации использованы методы теории вероятности, математической статистики, логистики и научных обобщений в области информации об авариях в различных техногенных и природных ситуациях. Применялись также методы и положения: теории рисков и катастроф, технической диагностики, строительной механики, вычислительной математики. Эксперименты, проводились с помощью методов тензометрирования и визуальных наблюдений.
Научная новизна
1. Условие безопасности металлоконструкций мостовых кранов на основе экспоненциального закона с учетом экспертных оценок, отражающих индивидуальные особенности по интенсивностям отказов конструктивных элементов и экспериментальных данных по их ресурсу.
2. Логико-вероятностный алгоритм оценки безопасности металлоконструкций мостовых кранов, учитывающий весовые коэффициенты, полученные экспертным путем, отражающие фактическое состояние конструктивных элементов.
3. Экспертный метод оценки безопасности металлоконструкции мостовых кранов, отражающий индивидуальные особенности конструктивных элементов, на основе весовых коэффициентов и экспериментальных данных.
4. Методика проведения экспериментальных исследований по определению ресурса элементов металлоконструкции мостового крана на полномасштабных образцах, учитывающая место расположения, скорость роста и величину трещин, интенсивность и характер статической и динамической нагрузок.
5. Методика количественной оценки безопасности металлоконструкции мостовых кранов на основе использования логико-вероятностных методов с использованием весовых коэффициентов, полученных экспертным путем и отражающих индивидуальные особенности по интенсивностям отказов конструктивных элементов с учетом экспериментальных данных по их ресурсу.
Практическая ценность работы заключается в разработке методики оценки безопасности металлоконструкции мостовых кранов с истекшим сроком службы на основе использования логико-вероятностных методов по интенсивностям отказов конструктивных элементов и экспертных методов, отражающих индивидуальные особенности с учетом экспериментальных данных по их ресурсу.
Реализация результатов работы. Предложенная методика оценки безопасности металлоконструкций мостовых кранов на основе использования логико-вероятностных методов внедрена в практику принятия решений по результатам обследования мостовых кранов с истекшим сроком службы экспертными организациями: научно-исследовательским институтом промышленной и экологической безопасности Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), а также в практику работ по надзору за безопасной эксплуатацией и содержанием кранов в исправном состоянии на ОАО «Таганрогском металлургическом заводе» (ОАО «ТАГМЕТ»), ОАО «Таганрогском комбайновом заводе» (ОАО «ТКЗ», ОАО «Таганрогской авиации» (ОАО «ТАВИА»).
Апробация работы. Диссертационная работа и ее отдельные разделы докладывались на: научно-техническом семинаре «Проблемы надежности и безопасной эксплуатации крановых металлоконструкций и стальных канатов» и научно-практической конференции «Проблемы технической безопасности подъемных сооружений» (Новочеркасск, 1992 г., 1995 г.); научно-практических конференциях «Проблемы надежности и безопасной эксплуатации подъемных сооружений» (Сочи, 1996 г., 1997 г.); научно-практическом семинаре по совершенствованию системы экспертизы промышленной безопасности Госгортехнадзора России (Сочи, 2000 г.); конференциях и научных семинарах кафедры Подъемно-транспортных машин и роботов ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 1992 - 2001 гг.); техническом совете ОАО «Таганрогский металлургический завод» (2001 г.); техническом совете ОАО «Таганрогский комбайновый завод» (2001 г.); техническом совете ОАО «Таганрогский авиационный завод им. Димитрова» (2001 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 127 наименований, приложения. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, содержит 28 таблиц, 56 рисунков и 3 приложения.
