Оценка воздействия объекта техносферы на окружающую среду.

⇐ ПредыдущаяСтр 29 из 35Следующая ⇒

Активная преобразовательская деятельность человека породила всё возрастающую проблему трансформации среды обитания, как самого человека, так и всего живого на Земле, создавая тем самым новую среду обитания – техносферу.

Техносфера — это совокупность совместно присутствующих и постоянно взаимодействующих между собой природных и промышленных объектов. Она формируется в результате человеческой деятельности и должна способствовать удовлетворению определенных потребностей современного общества — обеспечить комфортные места проживания людей, добычу топливно-энергетических ресурсов, производство промышленной и продовольственной продукции и т.д. Однако преобразования окружающей среды в результате создания инженерных сооружений оказывают антропогенное влияние на природную среду и меняют условия ее существования.

Объекты техносферы (заводы, колхозы, лаборатории, города и др.) могут рассматриваться как эпицентры техногенной аномалии (химической, тепловой, электромагнитной, шумовой и т. д.). Чрезвычайно острой становится проблема нарушения экологического равновесия из-за все возрастающего количества отходов производства. Нарушается самоочищающая функция биосферы.

Для оценки уровня загрязнения окружающей среды проводится экологический мониторинг.

Экологический мониторинг выполняется для наблюдения за источниками и уровнем загрязнений природных объектов: почвы, водного и воздушного бассейнов вредными веществами в результате сбросов или выбросов этих веществ промышленными и транспортными объектами, а также вследствие естественного их образования. Основными задачами экологического мониторинга являются:

- наблюдение за источниками и результатами антропогенного воздействия;

- наблюдение за состоянием окружающей среды и происходящими в ней изменениями вследствие антропогенного воздействия;

- прогноз изменения состояния окружающей среды вследствие антропогенного воздействия.

Экологический мониторинг окружающей среды проводится на уровне промышленного объекта, города, области, края, Государства. Система экологического мониторинга не включает в себя деятельность по управлению качеством окружающей среды. Для этих целей проводится экологический контроль, который выполняет функции управления состоянием окружающей среды и разработки мероприятий по снижению уровня загрязнений до допустимых уровней. Экологический контроль осуществляется Государственными органами, предприятиями и общественностью.

Деятельность экологического контроля регулируется Федеральными законами: №7-ФЗ «Об охране окружающей среды» от 12.01.2002 г., №174-ФЗ «Об экологической экспертизе» от 19.07.1995 г., №96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» от 02.04.1999 г., №89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» от 24.06.1998 г. и рядом других законов Федерации и ее субъектов.

Билет № 56

1. Роль внешних факторов, воздействующих на формирование отказов технических систем.

Отказы технических устройств по их физической природе - следствие физико-химических процессов, непосредственно или косвенно влияющих на работоспособность элементов и возникновение отказов; определяются типом материала, местом протекания процесса, видом энергии, определяющей характер процесса, эксплуатационным воздействием, внутренним механизмом процесса.

Различные виды энергии вызывают в элементах системы процессы, связанные со сложными физико-химическими явлениями, приводящими к деформации, износу, поломке, коррозии и другим видам повреждений. Возникновение повреждений влечет за собой изменение выходных параметров системы и отказ.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта

Процессы, приводящие к изменению начальных свойств, протекают в материалах, из которых изготовлены элементы, а также в смазочных материалах, топливе, которые также участвуют в рабочем процессе.
Механические свойства материалов (прочность, относительное удлинение и т.д.), электрические (электрическая проводимость, электрическая прочность, коэффициент электрических потерь, остаточная поляризация, удельное сопротивление и др.) и магнитные свойства материалов (магнитная проницаемость, остаточная магнитная индукция и др.) существенно зависят от температуры, механических напряжений, влажности, напряженности электрического поля, газовой среды, рассеиваемой мощности, длительности работы и других воздействующих факторов.

Для обеспечения надежной работы сложных систем необходимо обеспечить надежную работу входящих в них простых элементов, это зависит от умения оценивать ожидаемое воздействие внешней среды.
В зависимости от характера воздействий на изделия внешние воздействующие факторы (ВВФ) делят на семь классов: механические, кинематические и другие природные ВВФ, биологические, радиационные, ВВФ электромагнитных полей, ВВФ специальных сред, термические. Каждый класс в зависимости от физической, биологической или химической сущности явлений, лежащих в основе ВВФ, делят на группы, а каждую группу - на виды, с соответствующими характеристиками.

Для элементов технических систем, расположенных на земной поверхности, определяющими и дестабилизирующими внешними факторами являются климатические.

Для конкретных типов или групп технических изделий виды воздействующих климатических факторов и их значение устанавливают в зависимости от макроклиматических районов, в которых будут эксплуатироваться системы.

На формирование отказов воздействует температура окружающей среды. Влияние низких и высоких температур на свойства материалов в большинстве случаев носит диаметрально противоположный характер. Кроме того, быстрое изменение этих температур (в течение суток или нескольких часов) увеличивает эффект вредного их воздействия на машины.

Высокая скорость изменения температуры (тепловой удар) приводит к быстрому изменению размеров материалов, что является причиной повреждений или отказов технических систем. При отрицательных температурах возможна значительная усадка заливочных материалов, следовательно, у электроизделий повышается возможность электрического перекрытия. Низкие температуры непосредственно ухудшают основные физико-механические свойства конструкционных материалов, повышают возможность хрупкого разрушения металлов. Низкие температуры существенно влияют на свойства полимерных материалов, вызывая процесс их стеклования, высокие же температуры изменяют упругость этих материалов. Нагрев полимерных изоляционных материалов резко снижает их электрическую прочность и сроки службы.

На открытом воздухе поверхности изделий подвергаются действию прямых солнечных лучей. В материалах, используемых в конструкциях систем, под действием солнечной радиации возникают сложные процессы, вызывающие старение этих материалов. Кроме того, солнечная радиация является основным фактором формирования теплового режима атмосферы и поверхности земли. Поэтому влияние на свойства материалов высоких и низких температур воздуха определяется, в конечном счете, влиянием солнечной радиации на тепловой режим воздуха.

Повреждения от солнечных лучей можно разделить на две группы: фотохимические и фотоокислительные процессы.

При повреждении металлических поверхностей существенную роль играет фотоокислительное расщепление. Одновременное воздействие кислорода и влаги создает посредством окислительных процессов дополнительные количества энергии. Поверхность металлов при ультрафиолетовом облучении активируется, поэтому подвергается опасности коррозии.

Под действием солнечных лучей в органических материалах происходят сложные фотолитические процессы - процессы разложения химических соединений, в результате чего меняются свойства материалов.

Солнечная радиация (особенно ее ультрафиолетовая часть) достаточна для разрушения многих, даже очень сильных, связей в молекулах полимеров, отчего происходит старение и возникают определенные отказы.

При анализе воздействия внешних факторов окружающей среды на конструкционные материалы важны данные об относительной влажности воздуха.
Характер неблагоприятного влияния влажности воздуха на материал зависит от процентного содержания влаги в воздухе. При большом содержании влаги в воздухе (более 90%) она снижает служебные свойства материалов, проникая внутрь этих материалов или образуя на их поверхности пленки жидкости. При малом содержании влаги в воздухе (ниже 50%), влага, содержащаяся в материалах, испаряется в воздух, что также изменяет свойства материалов: они становятся хрупкими, в них появляются трещины.
На конструкционные материалы немаловажное значение оказывает атмосферное давление. Атмосферное (барометрическое) давление значительно меняется с изменением высоты местности над уровнем моря.
Изделия наземной техники должны сохранять надежность и заданные эксплуатационные характеристики в пределах изменения атмосферного давления от 505 до 1080 гПа. Верхний предел соответствует давлению, наблюдаемому на уровне моря, нижний - давлению, рассчитанному для максимальной высоты (4, 6 км), на которой возможны эксплуатация, хранение, перевозка изделий.
Наибольшее влияние атмосферное давление оказывает на конструкционные материалы систем, используемых при работе в высокогорных условиях. С ростом высоты снижается электрическая прочность воздуха. При значительном уменьшении атмосферного давления воздуха уменьшается напряжение пробоя воздушного промежутка между проводниками.

На технические изделия, расположенные вне помещений, действует ветер и гололед. При обледенении увеличивается размер и масса изделий, что приводит к возрастанию действующих на них аэродинамических и физических нагрузок. Кроме того, гололед и гололедица, действуя на влажные гигроскопические материалы, вызывают образование частичек льда в порах, что снижает электрическое сопротивление этих материалов. Наиболее опасна гололедица, возникающая после оттепели и дождя при резком похолодании. При замерзании влаги, проникшей в материал, происходят микроразрушения этого материала, вызываемые увеличением объема льда.

На отказ технических систем может оказывать воздействие примеси воздуха. Воздух представляет собой смесь составных частей (азот, кислород, аргон, углекислый газ, неон, гелий, криптон, ксенон), а также содержит некоторое количество различных примесей. Эти примеси образуются из морской воды, от песчаных бурь, от сжигания топлива. В воздухе имеются также бактерии, грибковые споры, космические частицы, неорганические соли и т.д. Существенное влияние на конструкционные материалы оказывают содержащиеся в атмосфере коррозионные агенты. Основными повреждающими веществами являются катион водорода Н⁺, диоксид серы, оксиды азота, формальдегид, озон, пероксид водорода. Их повреждающее действие непосредственно обусловлено интенсивностью каталитических реакций с участием металлов.

Большое воздействие на конструкционные материалы оказывают биологические факторы. Наиболее опасными являются плесневые грибы, споры которых находятся в воздухе. Грибковые образования относятся к низшим растениям, не обладающим свойством фотосинтеза. Взаимодействуя с материалами, грибковые образования выделяют продукты обмена веществ, состоящие главным образом из различного вида кислот, вызывающих разложение изоляционных материалов и пластмасс. Под действием плесневых грибов ухудшается механическая прочность материалов и изделий. В электронных приборах под действием плесневых грибов нарушаются электрические соединения, и ускоряется коррозия контактов.
Большое влияние оказывают факторы нагрузки. Эти факторы связаны с режимом работы элементов системы, свойственным им независимо от того, наблюдается воздействие того или иного фактора (климатического, биологического и др.) на элемент или это воздействие отсутствует, и энергией, накопленной материалом элементов системы.
Деятельность человека является важным, необходимым звеном, обеспечивающим взаимосвязь технических систем. При этом человек, оперируя энергетическими и информационными потоками, решает задачи, состоящие из ряда этапов: восприятие информации; ее оценка, анализ и обобщение на основе заранее заданных и сформулированных критериев, принятие решения о дальнейших действиях, исполнение принятого решения. Однако на всех этапах деятельности возможны ошибочные действия человека.
Человеческий фактор становится определяющим при возникновении аварий в технических системах. Анализ данных по техногенным авариям и катастрофам также показывает, что значительная доля опасностей возникает в результате ошибочных, неправильно принятых человеком решений, когда он сам становится источником опасности

При анализе надежности, особенно при выборе показателей надежности объекта, существенное значение имеет решение, которое должно быть принято в случае отказа объекта. Если в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности данного объекта при его отказе по каким-либо причинам признается нецелесообразным или неосуществимым (например, из-за невозможности прерывания выполняемой функции), то такой объект в данной ситуации является невосстанавливаемым. Таким образом, один и тот же объект в зависимости от особенностей или этапов эксплуатации может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

⇐ Предыдущая 24 25 26 27 282930 31 32 33 Следующая ⇒