Автоматизация энергоблока АЭС с ВВЭР-1000

В программе прогнозирования строим график в двойных логарифмических координатах и выбираем интервал для дальнейшего расчета на интервале 11-15 (см. рисунок 3.10). Количество лет в выбранном интервале времени n=5. Параметры распределения b=0,30, tг=13,5•106 лет. Расчетное значение Nзтот с данными параметрами распределения Вейбулла и погрешность расчета приведены в таблице 3.8, построение доверительного интервала приведено (Pдов=0,95) на рисунке 3.11. Ширина доверительного интервала составляет 19 штук.

Рисунок 3.10- График функции распределения для 1ПГ-3 Калининской АЭС

Таблица 3.8 - Расчетное значение Nзтот и погрешность расчета для 1ПГ-3 Калининской АЭС

Рисунок 3.11 - Построение доверительного интервала на данные эксплуатационного контроля для 1ПГ-3 Калининской АЭС

3. Парогенератор ПГ-4 Балаковской АЭС

В таблице 3.9 представлены данные эксплуатационного контроля парогенератора ПГ-4 третьего блока Балаковской АЭС в виде суммарных значений поврежденных на глубину ТОТ ПГ, а также результаты обработки данных контроля. Рассчитаны оценки параметров Вейбулла, погрешность прогноза и ширина доверительного интервала.

Таблица 3.9 - Статистические данные по отказам ТОТ ПГ-4 блока №3 с реактором ВВЭР Балаковской АЭС. Год запуска ПГ 1988

В программе прогнозирования строим график в двойных логарифмических координатах и выбираем интервал для дальнейшего расчета (см. рисунок 3.12). Параметры распределения приведены в таблице 3.10. Расчетное значение Nзтот с данными параметрами распределения Вейбулла и погрешность расчета приведены в таблице 3.11, построение доверительного интервала (Pдов=0,95) приведено на рисунке 3.13.

Таблица 3.10 - Параметры распределения для 3ПГ-4 Балаковской АЭС

а)

б)

в)

г)

Повреждения на глубину в %: а) 70-80, б) 80-90, в) 90-100, г) 70-100

Рисунок 3.12 - График функции распределения для 3ПГ-4 Балаковской АЭС

Таблица 3.11 - Расчетное значение Nзтот и погрешность расчета для 3ПГ_4 Балаковской АЭС

а)

б)

в)

г)

Повреждения на глубину в %: а) 70-80, б) 80-90, в) 90-100, г) 70-100

Рисунок 3.13 - Построение доверительного интервала на данные эксплуатационного контроля для 3ПГ-4 Балаковской АЭС

3.5 Анализ расчетов для ТОТ ПГ ряда АЭС (Нововоронежской, Калининской , Балаковской)

Полученные данные расчетов для ТОТ ПГ сведем в таблицу 3.12.

Таблица 3.12 - Сводная таблица параметров распределения для ряда АЭС

Примечание: НВАЭС - Нововоронежская АЭС, КалАЭС - Калининская АЭС, БалАЭС - Балаковская АЭС.

Построим гистограммы распределения значений b и г. (рис 3.14 и 3.15 соответственно)

1- НВАЭС; 2 - КалАЭС; 3 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-80%; 4 - БалАЭС. Повреждение на глубину 81-90%; 5 - БалАЭС. Повреждение на глубину 91-100%; 6 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-100%

Рисунок 3.14 - Гистограмма распределения значений b

1- НВАЭС; 2 - КалАЭС; 3 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-80%; 4 - БалАЭС. Повреждение на глубину 81-90%; 5 - БалАЭС. Повреждение на глубину 91-100%; 6 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-100%

Рисунок 3.15 - Гистограмма распределения значений г

Как следует из проведенных расчетов по прогнозированию количества поврежденных ТОТ ПГ, чем меньше значения параметра b и чем больше значения параметра г, тем работоспособнее теплообменные трубки. Таким образом, параметры Вейбулла b и г можно рассматривать как косвенные критерии состояния ТОТ ПГ. Ориентировочно для b< 1,5 и г> 200 можно ожидать удовлетворительные результаты по прогнозируемым значениям заглушённых ТОТ ПГ. Как видно из таблицы 3.12 для Нововоронежской АЭС параметры b и г являются не удовлетворительными. Режим работы является не оптимальным для парогенератора. При полученных параметрах распределения можно сделать расчет остаточного ресурса для парогенераторов (количество заглушенных трубок равняется количеству ТОТ, отведенных под технологическую защиту). Для старых блоков НВАЭС этот срок составляет 37 лет, то есть 2008 год.

3.6 Выводы по разделу

Принятый в настоящее время подход в оценке ресурсных характеристик оборудования состоит в прогнозировании на основе статистики о глушении ТОТ. Однако статистика о заглушенных трубках включает не только отказы по определенному механизму старения, но и отказы по другим причинам, связанным, например, с некачественным обслуживанием. Поэтому прогнозирование работоспособности отдельного ПГ - это всегда задача индивидуального прогнозирования. Использование только статистики о заглушках ТОТ не позволяет прогнозировать работу ПГ при измененных условиях эксплуатации, т.е. обоснованно управлять ресурсом, вследствие того, что не учитываются особенности материалов элементов оборудования, последствия отложений продуктов коррозии, а также влияние агрессивной среды на ресурс ТОТ ПГ. Поэтому необходимо учитывать все виды информации об объекте для повышения точности прогноза - и теоретическую информацию об определяющем процессе старения, и эксплуатационную о режимах и отказах.

Разработана программа, предназначенная для прогнозирования количества заглушенных ТОТ, и повреждений на глубину. Программа может быть рекомендована для внедрения на рабочие места операторов АЭС.

Как следует из проведенных расчетов по прогнозированию количества поврежденных (заглушённых) ТОТ ПГ чем меньше значения параметра b и чем больше значения параметра г, тем работоспособнее теплообменные трубки. Таким образом, параметры Вейбулла b и г можно рассматривать как косвенные критерии состояния ТОТ ПГ. Ориентировочно для b< 1,5 и г> 200 можно ожидать удовлетворительные результаты по прогнозируемым значениям заглушённых ТОТ ПГ. Как видно из таблицы 3.12 для Нововоронежской АЭС параметры b и г являются не удовлетворительными. Режим работы является не оптимальным для парогенератора. При полученных параметрах распределения можно сделать расчет остаточного ресурса для парогенераторов (количество заглушенных трубок равняется количеству ТОТ, отведенных под технологическую защиту). Для старых блоков НВАЭС этот срок составляет 37 лет, то есть 2008 год. Ширина доверительного коридора на предсказание варьируется от 19 до 55 штук для прогноза по глушению трубок, от 32 до 267 для прогноза на глубину дефектов. Погрешность расчета составляет от 0,00% до 9,35%.

Сопоставление прогнозируемого и реально заглушённого количества ТОТ ПГ позволяет сделать вывод об улучшении или ухудшении условий эксплуатации парогенераторов.

Часть 4. Эргономический анализ трудовой деятельности оператора АЭС

4.1 Основные положения

Важным моментом в комплексе мероприятий направленных на совершенствование условий труда являются мероприятия по охране труда. Этим вопросам с каждым годом уделяется все большее внимание, т.к. забота о здоровье человека стала не только делом государственной важности, но и элементом конкуренции работодателей в вопросе привлечения кадров. Для успешного воплощения в жизнь всех мероприятий по охране труда необходимы знания в области физиологии труда, которые позволяют правильно организовать процесс трудовой деятельности человека.

Имеющийся в настоящее время комплекс разработанных организационных мероприятий и технических средств защиты показывает, что имеется возможность добиться значительно больших успехов в деле устранения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов.

Опасным называется производственный фактор, воздействие которого на работающего человека в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Если же производственный фактор приводит к заболеванию или снижению трудоспособности, то его считают вредным. В зависимости от уровня и продолжительности воздействия вредный производственный фактор может стать опасным.

Состояние условий труда оператора и его безопасности, на сегодняшний день, еще не удовлетворяют современным требованиям. Операторы ПЭВМ сталкиваются с воздействием таких физически опасных и вредных производственных факторов, как повышенный уровень шума, повышенная температура внешней среды, отсутствие или недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток, статическое электричество и другие.

В данном разделе дипломного проекта освещаются основные вопросы техники безопасности и экологии труда. Рассмотрен пример оптимального рабочего места программиста, инженера-оператора на станциях.

4.2 Структура эргономики, основные понятия эргономики

В ходе своего исторического развития эргономика сформировалась и оформилась как наука. Эргономика, как и любая наука, характеризуется:

- объектом и предметом изучения;

- принципами, положенными в основу научных исследований;

- задачами, стоящими перед наукой;

- методами исследования и решения поставленных задач.

В то же время стала привычной основная терминология, используемая в эргономике, хотя в ней широко применяются термины смежных дисциплин: физиологии, психологии, анатомии, системотехники и др.

Хорошее знание языка дисциплины является основой для ее успешного изучения и применения.

Оператор - любой человек, управляющий машиной, связанный с оперативным управлением процессами, причем, главным образом, в механизированных и автоматизированных системах управления. Для целей эргономического анализа выделяют пять классов операторской деятельности.

Оператор-технолог. Он непосредственно включен в технологический процесс, работает в режиме немедленного обслуживания, совершает преимущественно исполнительные действия, руководствуясь при этом инструкциями, содержащими, как правило, полный набор ситуаций и решений. Основными в его деятельности являются функции формального перекодирования и передачи информации.

Оператор-манипулятор. К числу функций такого оператора относится управление манипуляторами, роботами, машинами - усилителями мышечной энергии.

Оператор-наблюдатель, контролер. К ним относятся операторы слежения радиолокационных станций, диспетчеры энергетических, транспортных систем и т.п. Это классический тип оператора, наиболее исследованный и описанный в литературе. Для него характерен большой объем информационных потоков. Он может работать как в режиме немедленного, так и в режиме отсроченного обслуживания.

Оператор-исследователь. Для него характерно использование аппарата понятийного мышления и опыта, заложенных в образно-концептуальных моделях. К числу таких операторов относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики объектов или изображений и т.д.

Оператор-руководитель. Он управляет не техническими компонентами системы или машины, а другими людьми. Это управление может осуществляться как непосредственно, так и опосредствованно - с помощью технических средств и каналов связи. Большое значение в его деятельности имеет учет не только возможностей и ограничений машинных компонентов системы, но и особенностей подчиненных. Основной режим деятельности оператора-руководителя - оперативное мышление.

В сферу изучения эргономики включают также труд, выполняемый вручную. В этом случае оператором становится человек, выполняющий трудовые действия на любом рабочем месте.

С этих позиций операторами являются дежурный по станции, поездной диспетчер, маневровый диспетчер, дежурный по отделению, начальник станции и другие оперативные работники станции.

Машина - любое техническое устройство, предназначенное для целенаправленного изменения материи, энергии или информации. В эргономике в качестве машин рассматриваются:

производственная техника (машины, механизмы, инструменты, аппаратура управления машинами и технологическими процессами, средствами транспорта, коммуникации, связи и т.п.);

непроизводственная техника (средства коммунальной и бытовой техники, техника передвижения, техника образования и культуры и др.);

военная техника (танки, ракетные установки, летательные аппараты, надводные и подводные суда и т.п.).

Среда - внешние факторы, оказывающие влияние на работу оператора и машины. Под ними понимают не только температуру, влажность, газовый состав воздуха, шум, вибрацию, но и социально-психологические факторы, команды и пояснения руководителей работ, различные правила, инструкции и т.д.

Система - совокупность элементов, обладающих интерактивными свойствами. В эргономике в качестве элементов системы рассматриваются оператор, машина и среда. Каждый из указанных элементов может изменяться во времени. В результате происходит изменение их взаимодействия. В эргономике чаще всего речь идет о системе “человек-машина-среда” (СЧМ). Иногда применяют и другие обозначения: система “оператор-машина-среда”, система “человек-машина”, система “человек-техника”, эрготехнические, социотехнические и т.д. Несмотря на разнообразие названий, общим для этих систем является то, что они представляют собой физические, целенаправленные, замкнутые системы, включающие в себя человека как главное, решающее (управляющее) звено. В зависимости от количества операторов и машин в эргономике выделяют два основных вида систем: “один человек-оператор-одна машина-среда” и “группа людей-операторов-группа машин-среда”. Первые СЧМ называют единичными, а вторые - массовыми.

Ошибка оператора - любое действие (или бездействие) человека, мешающее успешной работе СЧМ. Ошибки вызываются не только безответственностью, рассеянностью или низкой квалификацией работника, но и тем, что безошибочные действия в определенных ситуациях оказываются за пределами физических и психических возможностей человека.[14]

4.3 Психофизиологическая сущность и структура трудовой деятельности

С позиций эргономики трудовая деятельность рассматривается как процесс преобразования информации и энергии, происходящей в системе "человек - орудие труда - предмет труда - окружающая среда". Следовательно, эргономические исследования рекомендации должны основываться на выяснении закономерностей психических и физиологических процессов, лежащих в основе определенных видов трудовой деятельности, с предметом труда и окружающей физико-химической и психологической средой.

В последние годы много новых идей возникло в связи с рассмотрением трудовой деятельности как процесса взаимодействия человека с машиной и более сложными системами управления. Некоторые из этих идей конструктивны в смысле перехода от качественных к структурно-количественным представлениям в разработке теории деятельности. Значительный вклад в понимание психофизиологического содержания трудовой деятельности внесли исследования по физиологии труда.

Деятельность - это реализация личностных свойств человека. Эти свойства имеют также определенную структуру, рассматриваемую в теориях личности. Окружающая среда и сама деятельность могут приводить к изменению состояния человека. Процесс длительности регулируется не только внутренними, но и внешними факторами, к которым относятся взаимодействующий субъект (или коллектив) и сам предмет труда. В качестве взаимодействующего компонента деятельности может выступать и орудие труда, если оно относится к классу автоматических устройств.

В более формализованном виде трудовую деятельность можно представить как динамическую структуру, осуществляющую преобразование информации и энергии.

Работающий человек имеет трудовую цель, т.е. субъективную модель состояния предмета труда, в которое необходимо перевести этот предмет из исходного состояния посредством трудовых - информационных и энергетических воздействий. Эти воздействия человек может осуществлять непосредственно на предмет труда или через промежуточное устройство - орудие труда. При этом человек воспринимает информацию через сигналы от предмета труда, промежуточного устройства и среды. Цель труда у человека формируется на основе мотивов, потребностей, установок (своих или получаемых извне).

Воспринимаемая и извлекаемая из памяти информация преобразуется по одному из тех типов переработка информации человеком: прямого замыкания (прямая, закрепленная ассоциативная связь, автоматизированное действие), репродуктивного мышления (принятие решения путем пошагового преобразования информации по известным правилам), продуктивного (или творческого) мышления. С помощью этих преобразований формируется прогнозируемый результат трудового воздействия и программа (план, стратегия) действий для его достижения.

Существенное влияние на характер протекания процессов, восприятия, мышления, воспроизведения сведений в памяти оказывают активационные воздействия, обусловленные уровнем бодрствования, эмоциональным и волевым напряжениям, функцией внимания. В основе информационных и энергетических преобразований, представляющих собой суть трудового воздействия на предмет труда, лежат физико-логические процессы. В целом вся описанная функциональная структура представляет собой систему "человек - орудие труда - среда".

Предметом труда не обязательно может быть объект внешнего мира. Человек способен осуществлять преобразования информации, имеющие смысл трудового воздействия, целиком в сфере субъективного отражения, создавая "духовный продукт". Деятельность, направленную на объекты внешнего мира, называют предметной, или экстериозированной, а направленную на преобразование и формирование собственных энграмм (т.е. представлений, образов, понятий, планов) - интериозированной. В чистом виде эти типы деятельности практически не встречаются. Речь может идти только лишь о существенном преобладании одного из них.

Специфика взаимоотношений человека с предметом труда через промежуточное устройство определяется главным образом тем, какие свои функции как преобразователя информации и энергии человек передал этому устройству. Различают два типа систем "человек - орудие труда - среда": с промежуточными устройствами в виде простых орудий труда; в виде машин.

При работе с простыми орудиями труда весь поток информации, необходимый для управления воздействием на предмет труда, преобразует человек и он, таким образом, во всех отношениях и в любой момент осуществляет и контролирует процесс воздействия. Машина в интересующем нас аспекте является преобразователем информации, а не только энергии, т.е. она частично без участия человека формирует командные сигналы и регулирует воздействие. В результате принципиальная особенность работы человека с машиной заключается в неполном контроле с его стороны за протекающим процессом воздействия на предмет труда.

Первый тип систем, которые можно называть системами "человек - инструмент", делится на четыре класса в зависимости от того, какую функцию человека реализует орудие труда.

Эффективными орудиями (инструментами). Психофизиологическая особенность этого класса заключается в изменении характера воздействия на предмет труда по сравнению с естественными двигательными реакциями человека.

С афферентными орудиями. С помощью таких орудий естественный образ предмета труда превращается в измененный образ, который можно рассматривать как простейшую информационную модель предмета. Искусственного кода здесь нет, а есть изменение масштаба, ракурса, выпадение отдельных признаков и появление новых (например, при работе с микроскопом). В результате человек должен в процессе обучения выработать специальный (отличный от жизненного опыта) набор энграмм - эталонов, необходимых для восприятия.

С орудиями памяти (например, чертеж, фотография, запись). В этом случае используется искусственный код. Перекодирование как специфический психический процесс становится важным компонентом деятельности человека.

С орудиями преобразования информации (счеты, логарифмическая линейка). В результате использования таких орудий происходит изменение психологической структуры принятия решений. Ряд операций продуктивного мышления человек может превратить в простые операции прямого замыкания, высвобождая тем самым свой мозг для творческого мышления.

Второй тип систем, или систем "человек - машина", делится на три класса:

С простой машиной, в которой совершается преобразование информации по элементарной линейной программе (передача то человека части реакций прямого замыкания). Обратная информация от предмета труда поступает почти полностью к человеку, и он сам вносит коррективы в программу машины.

С репродуктивно - преобразующей машиной (обычные ЭВМ). В этом классе характерным является существенное, почти полное отчуждение человека от предмета труда и его преобразования. Если человеку понадобится включиться в рабочий процесс, он должен будет по искусственному коду реконструировать как состояние предмета труда, так и процессы, которыми управляет машина.

С продуктивно - преобразующей машиной (самоорганизующиеся кибернетические устройства). Взаимодействие человека с такой машиной уже носит характер информационного обмена между относительно замкнутыми системами информации.

Человека, работающего с помощью машины, будем называть оператором. Ввиду того что именно этот тип деятельности является основным предметом эргономического исследования, рассмотрим его психофизиологическую сущность более подробно.

Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишен возможности непосредственно наблюдать за управляемыми объектами и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Деятельность человека, совершаемая не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирующими их образами, называют деятельностью с информационными моделями реальных объектов.

Информационная модель - совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отражающим все существенно важные для управления свойства реальных объектов, т.е. тех источников информации, на основе которого он формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5