Безопасность жизнедеятельности

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Лектор Пачурин Г.В. 2020 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.................................................................................................7 Введение ......................................................................................................9 1. Теоретические основы безопасности жизнедеятельности...........11 1.1. Основные понятия и определения................................................11 1.2. Основные положения теории риска.............................................13 1.3. Оценка и управление риском........................................................17 1.4. Система управления безопасности труда....................................19 1.5. Оценка безопасности трудовой деятельности.............................22 1.6. Эргономические основы БЖД......................................................25 1.7. Основы психологии БЖД..............................................................26 1.8. Человек как элемент системы «человек-среда»..........................33 1.9. Основные термины и определения охраны труда.......................36 2. Правовые и организационные вопросы охраны труда и окружающей среды..........................................................................37 2.1. Основополагающие документы по охране труда и окружающей среды................................................................................................37 2.2. Правила и нормы по охране труда и окружающей среды..........39 2.3 Организация работы по безопасности труда................................40 2.4. Административно- производственный контроль по охране труда в организациях.....................................................................41 2.5. Надзор и контроль по охране труда и окружающей среды........45 2.6. Ответственность должностных лиц за нарушение законодательства, норм и правил по охране труда и окружающей среды........................................................................52 2.7. Обучение работающих по охране труда.....................................55 2.8. Опасные и вредные производственные факторы.......................58 2.9. Расследование и регистрация несчастных случаев на производстве..................................................................................60 2.10. Методы анализа производственного травматизма...................65 3. Нормирование параметров микроклимата.................................. 67 3.1.Контроль микроклимата.................................................................67 3.2. Отопление и кондиционирование производственных помещений......................................................................................73 3.3. Нормирование и контроль вредных веществ на рабочих местах..............................................................................................74 3.4. Виды производственной вентиляции...........................................75 3.4.1. Естественная вентиляция....................................................76 3.4.2. Механическая вентиляция...................................................81 3.5. Очистка газовых выбросов............................................................81 3.6. Пылеочистные установки..............................................................83 3.7. Расчет механической вентиляции.................................................87 4. Производствнное освещение.............................................................93 4.1. Основные светотехнические величины........................................93 4.2.Требования, предъявляемые к освещению...................................95 4.3.Классификация освещения.............................................................95 4.4. Нормирование освещения.............................................................98 4.5. Источники искусственного света................................................100 4.6. Виды светильников......................................................................101 4.7. Расчет освещения.........................................................................102 5. Защита от производственной вибрации.......................................107 5.1. Источники и основные параметры производственной вибрации........................................................................................107 5.2.Нормирование вибрации..............................................................108 5.3. Анализ простейшей колебательной системы............................110 5.4. Способы защиты от вибрации.....................................................103 5.4.1. Основные пути снижения вибрации в источнике...........114 5.4.2. Методы зашиты от вибрации на путях ее распространения...................................................................115 5.5. Расчет виброизоляторов.............................................................118 5.5.1. Расчет резинового виброизолятора.................................118 5.5.2. Расчет пружинного виброизолятора...............................120 6. Защита от производственного шума.............................................123 6.1. Физические характеристики шума.............................................123 6.2. Действие шума на человека.........................................................126 6.3. Классификация и нормирование шума......................................129 6.4. Акустический расчет....................................................................131 6.5. Способы снижения шума.............................................................131 6.6.Защита от инфразвука...................................................................137 6.7. Защита от ультразвука.................................................................138 7. Электробезопасность........................................................................141 7.1. Основные причины высокого электро-травматизма в современных рыночных условиях............................................141 7.2. Действие электрического тока на человека...............................141 7.3. Виды несчастных случаев, связанных с электрическим током...............................................................................................142 7.4. Параметры электрического тока, действующие на человека..143 7.5 Растекание тока в земле...............................................................148 7.6. Напряжение шага.........................................................................151 7.7. Напряжение прикосновения........................................................154 7.8. Анализ опасности поражения в электрических сетях..............156 7.8.1. Опасность поражения в однофазных и двухфазных проводных сетях.................................................................156 7.8.2. Опасность поражения в трехфазных трехпроводных сетях.........................................................159 7.8.3. Выбор режима нейтрали.................................................165 7.9. Способы защиты человека от поражения электрическим током..............................................................................................166 7.10. Защитное заземление.................................................................170 7.11.Зануление.....................................................................................175 7.12. Защитное отключение................................................................176 7.13. Контроль изоляции электрических проводников....................182 8. Защита от ионизирующих излучений...........................................185 8.1. Виды ионизирующих излучений................................................185 8.2. Физические характеристики ионизирующих излучений.........186 8.3. Воздействие ионизирующих излучений на организм человека........................................................................189 8.4. Нормирование ионизирующих излучений.....................................................................................191 8.5. Защита от ионизирующих излучений........................................194 8.6. Требования к помещениям с радиоактивными источниками..................................................................................195 8.7. Дозиметрический контроль........................................................196 8.8. Сбор, транспортировка и захоронение радиоактивных отходов.........................................................................................196 9. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона....199 9.1. Источники и характеристики электромагнитных излучений радиочастотного диапазона................................................. .......199 9.2. Воздействие электромагнитных излучений на человека.........202 9.3. Методы защиты от электромагнитных излучений....................205 10. Защита от электромагнитных полей промышленной частоты..............................................................................................209 11. Защита от электромагнитных излучений оптического диапазона.........................................................................................210 11.1. Защита от инфракрасных излучений......................................210 11.2. Защита от ультрафиолетовых излучений...............................213 11.3. Защита от лазерных излучений...............................................215 12. Требования безопасности к оборудованию................................221 12.1. Средства обеспечения безопасности оборудования.............224 12.2. Устройства автоматического контроля и сигнализации......230 12.3. Устройства дистанционного управления оборудованием..........................................................................230 12.4. Безопасность систем, работающих под давлением...............231 12.4.1. Классификация систем, работающих под давлением.......................................................................231 12.4.2. Регистрация и техническое освидетельствование сосудов, работающих под давлением..........................232 12.4.3. Безопасность эксплуатации баллонов.........................234 12.4.4.Безопасность эксплуатации компрессоров..................237 13. Безопасность технологических процессов..................................241 13.1. Обеспечение безопасности технологических процессов.....241 13.2. Экспертиза экологической безопасности технологических процессов...................................................................................246 14. Обеспечение безопасности зданий и сооружений ……......…..249 14.1. Выбор площадки для промышленного предприятия.............249 14.2. Размещение производственных зданий на территории промышленных предприятий....................................................250 14.3. Требования к конструкции зданий..........................................252 14.4. Санитарно-гигиенические требования к конструктивным элементам производственных и вспомогательных помещений.................................................................................253 15. Пожарная безопасность..................................................................255 15.1. Общие сведения о процессе горения. Термины и определения..............................................................................256 15.2. Причины пожаров на предприятиях.......................................259 15.3. Оценка пожарной безопасности промышленных предприятий..............................................................................260 15.4. Классификация помещений и наружных установок по взрыво и пожароопасности при применении электрооборудования...............................................................261 15.5. Мероприятия пожарной профилактики................................262 15.6. Средства пожаротушения.......................................................265 15.7. Первичные средства пожаротушения....................................266 15.8. Автоматические установки пожаротушения........................267 15.9. Пожарная связь и сигнализация.............................................268 15.10. Организация пожарной охраны на предприятиях..............271 16. Безотходные технологии и утилизация отходов.......................275 16.1. Безотходные технологии и экологичность производственных процессов...................................................275 16.2. Классификация промышленных отходов...............................284 16.3. Защита водного бассейна..........................................................285 16.3.1. Механическая очистка сточных вод............................287 16.3.2. Физико-химические методы очистки сточных вод....290 16.3.3. Электрохимические методы.........................................294 16.3.4. Химические методы......................................................295 16.3.5. Биохимические методы................................................295 16.3.6. Термические методы..................................................296 16.3.7. Утилизация и ликвидация осадков сточных вод.....296 16.4. Защита литосферы.....................................................................260 16.4.1. Классификация твердых отходов................................300 16.4.2. Утилизация твердых отходов.......................................300 17. Экономические вопросы охраны окружающей среды..................................................................................................305 Список литературы ................................................................................307 Введение Современный человек живёт в мире опасностей - природных, технических, антропогенных, экологических, социальных и других. Несмотря на предпринимаемые человечеством усилия, количество аварий и катастроф растет, и они приобретают всё более тяжёлые последствия. Это обусловлено тем, что с развитием техники опасность растет быстрее, чем способность человека противостоять ей, возрастает цена ошибки. К тому же человек склонен привыкать к опасности и начинает пренебрегать ею. Неудивительно, что в XX веке возникла и набирает силу наука о безопасности жизнедеятельности. Её истоком явилась социальная потребность в защите людей от негативных воздействий в новой среде обитания — техносфере. Одновременно с существованием относительно стабильных естественных негативных воздействий нарастают и множатся негативные воздействия антропогенного происхождения. Их источником являются элементы техносферы, а также несанкционированные или ошибочные действия людей. Данные о принудительной гибели людей от негативных воздействий показывают, что ежегодно в России погибает от регионального загрязнения воды, воздуха, почвы и продуктов питания примерно 39000 человек (расчётные данные). В 2011 г. количество погибших в дорожно-транспортных происшествиях в Российской Федерации составило 27953 человек, на промышленном производстве - 10190 человека, в результате чрезвычайных ситуаций погибло 791 человек, 23716 получили травмы. Принудительная смерть в мире и в России в настоящее время составляет примерно 2,5% от годовой естественной смертности. Количество пострадавших и ущерб от воздействия негативных факторов техносферы возросло настолько, что на современном этапе развития общество уже не может ограничиться только применением средств и методов, характерных для техники безопасности, охраны природы и гражданской обороны. Оно вынуждено переходить от констатации фактов негативного воздействия и ликвидации последствий к прогнозированию и предотвращению их воздействия на человека и природную среду. Для решения этой задачи необходима новая область знаний о безопасности взаимодействия человека со средой обитания. Она получила название «Безопасность жизнедеятельности» (БЖД) - это наука о сохранении здоровья и безопасности человека в среде обитания, призванная выявить и идентифицировать опасные и вредные факторы, разрабатывать методы и средства защиты человека от их негативного воздействия, вырабатывать меры по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени. Научные задачи БЖД сводятся к идентификации опасных и вредных факторов (распознавание и их количественная оценка), генерируемых элементами среды обитания (технические средства, технологические процессы, природные явления), разработке и реализации новых методов защиты, моделированию и прогнозированию чрезвычайных ситуаций. Практические задачи БЖД включают выбор принципов защиты, рациональное использование средств защиты человека и природной среды от негативного воздействия техногенных источников и стихийных явлений. Реализация этих задач обусловливает цель и содержание БЖД - обеспечение комфортных условий деятельности человека на всех стадиях его жизненного цикла и нормативно допустимых уровней воздействия негативных факторов на человека и природную среду, что создаёт предпосылки для наивысшей работоспособности и продуктивности труда. Выбор оптимальных параметров и организации среды деятельности и отдыха основан на учёте физиологических показателей человека, его психологического состояния, требует глубокого знания анатомо-физиологических особенностей человека и его функциональных возможностей. Решение задач БЖД при проектировании и эксплуатации технических систем невозможно без знания уровней допустимого воздействия опасных и вредных факторов на человека и среду обитания, а также без знания негативных последствий, возникающих при нарушении нормативных требований. Разрабатывая новую технику, специалист обязан обеспечить не только её функциональное совершенство, технологичность и приемлемые экономические показатели, но и достичь требуемых уровней её экологичности и безопасности. На этапе проектирования и подготовки производства инженер должен уметь выявить все негативные факторы, установить их значимость, разработать и применить в конструкции машин средства снижения негативных факторов до допустимых значений, а также средства предупреждения аварий и катастроф. 1. Теоретические основы безопасной жизнедеятельности 1.1. Основные понятия и определения Предметом изучения БЖД является общая система «человек - среда обитания». Состояние системы «человек - среда обитания» может быть различным: «человек - машина - биосфера», «человек - производственная среда», «человек - социальная среда», «человек - бытовая среда» и т. п. Во всех вариантах системы «человек - среда обитания» постоянным компонентом является человек, а среда обитания определяется его выбором. Универсальным свойством взаимодействия человека со средой обитания является опасность (рис 1.1.). Опасность - это свойство, характеризующее состояние системы «человек - среда обитания», при котором возможна реализация явлений и процессов, способных поражать людей, наносить материальный ущерб, разрушительно действовать на окружающую человека среду. Рис. 1.1. Система «человек — среда обитания» Опасность хранят все системы, имеющие энергию, химические или биологические компоненты, а также характеристики, не соответствующие условиям жизнедеятельности человека. Основополагающим постулатом БЖД является аксиома о потенциальной опасности: любая деятельность человека потенциально опасна. Справедливость аксиомы можно проследить на всех этапах развития системы «человек — среда обитания». Так на ранних стадиях своего развития человек непрерывно испытывал значительное воздействие опасных и вредных факторов естественного происхождения: пониженные и повышенные температуры воздуха, атмосферные осадки, грозовые разряды, контакты с дикими животными, стихийные явления и т. п. В современных условиях появились многочисленные факторы техногенного происхождения: вибрация, шум, повышенная концентрация вредных веществ в воздухе, воде, почве, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др. Аксиома о потенциальной опасности предопределяет, что все действия человека и все компоненты среды обитания (технические устройства, технологии и т. п.) обладают способностью генерировать опасные и вредные факторы. При этом любое новое действие человека неизбежно сопровождается возникновением новой потенциальной опасности. Достигнутый прогресс в сфере производства в период научно-технической революции сопровождался и сопровождается в настоящее время ростом числа и энергетического уровня опасных и вредных факторов производственной среды. Так внедрение прогрессивных способов плазменной обработки материалов потребовало средств защиты работающих от токсичных аэрозолей, электромагнитного поля, повышенного шума, от электрических сетей высокого напряжения. Создание двигателей внутреннего сгорания решило транспортные проблемы, но одновременно привело к повышенному травматизму на автодорогах, породило проблему загрязнения окружающей среды токсичными выбросами автомобилей. Использование многочисленных бытовых приборов и устройств существенно облегчает быт, делает его комфортным, но одновременно даёт целый комплекс опасных и вредных факторов: электрический ток, электромагнитное поле, повышенный уровень радиации, шум, вибрации, опасность травмирования и т. п. В настоящее время перечень реально действующих негативных факторов насчитывает более 100 видов. В общую номенклатуру опасностей в алфавитном порядке по данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) включены: алкоголь, аномальная влажность воздуха, аномальная подвижность воздуха, аномальная температура воздуха, аномальное барометрическое давление, аномальное освещение, вакуум, взрыв, взрывчатые вещества, вибрация, вода, вращающиеся части машин, высота, газы, гербициды, глубина, гиподинамия, гипокинезия, гололёд, горячие поверхности, динамические перегрузки, дождь, дым, движущиеся предметы, едкие вещества, заболевания, избыточное давление в сосудах, инфразвук, инфракрасное излучение, искры, качка, кинетическая энергия, коррозия, лазерное излучение, листопад, магнитные поля, макроорганизмы, медикаменты, метеориты, микроорганизмы, молнии, монотонность, наводнение, накипь, недостаточная прочность, неровные поверхности, неправильные действия персонала, огнеопасные вещества, огонь, оружие, острые предметы, отравление, ошибочные действия людей, падение, пар, перегрузка машин и механизмов, перенапряжение анализаторов, пестициды, повышенная яркость света, пожар, психологическая несовместимость, пульсация светового потока, пыль, рабочая поза, радиация, резонанс, скользкая поверхность, снегопад, сонливость, статические перегрузки, ультразвук, ультрафиолетовое излучение, ударная волна, умственное перенапряжение, ураган, ускорение, утомление, шум, электрическая дуга, электрический ток, электромагнитное поле, эмоциональный стресс, ядовитые вещества и др. Идентификация опасностей Опасности носят потенциальный, т.е. скрытый характер. Под идентификацией понимается процесс обнаружения и установления количественных, временных, пространственных и иных характеристик, необходимых и достаточных для разработки профилактических и оперативных мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности. В процессе идентификации выявляются опасные и вредные факторы (опасности), вероятность их появления, пространственная локализация (координаты), возможный ущерб и другие параметры, необходимые для решения конкретной задачи. Квантификация опасностей — это введение количественных характеристик для оценки сложных, качественно определяемых понятий. Применяются численные, бальные и другие приёмы квантификации. Наиболее распространённой оценкой опасности является риск. 1.2. Основные положения теории риска В сентябре 1990 г. в городе Кельне состоялся Первый Всемирный конгресс по безопасности деятельности, как научной дисциплине, проходивший под девизом, «Жизнь и безопасность». Специалисты из разных стран в своих сообщениях и докладах постоянно оперировали понятием «риск». В. Маршалл даёт следующее определение: риск – частота реализации опасностей. Наиболее общим определением признаётся такое: риск — это количественная оценка опасности. Количественная оценка — это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определённый период. Определяя риск, необходимо указать класс последствий, т. е. ответить на вопрос: риск чего? Формально риск — это частота и его можно определить по соотношению: , (1.1) где n — число нежелательных происшествий за определённый период времени; N — число возможных происшествий за этот же период времени. Приведём примеры. 1) Определить риск гибели человека на производстве за 1 год, если ежегодно погибает на производстве 7000 человек, а численность работающих составляет 70 млн человек. 2) Ежегодно в нашей стране вследствие различных опасностей погибает около 150 тыс. человек. Принимая численность населения страны 150 млн человек, получим риск гибели жителя страны от различных опасностей. 3) В дорожно-транспортных происшествиях погибает ежегодно 30 тыс. человек, тогда риск для жителя страны погибнуть в ДТП равен Различают индивидуальный и групповой (социальный) риск. Индивидуальный риск — это частота возникновения поражающих воздействий определённого вида, возникающих при реализации определённых опасностей в данной точке географического пространства. В табл. 1.1 представлены данные Министерства по чрезвычайным ситуациям и Минздрава РФ о смертности населения за 2000 год. Таблица 1.1 Уровень риска смерти для граждан России, обусловленного различными причинами Причина или место несчастного случая Общее число смертей за 2000 год Уровень риска или вероятность преждевременной смерти Болезни кровообращения 1222711 8,4 . 10-3 Раковые опухоли 296858 2 . 10-3 Самоубийства 56568 4 . 10-4 Убийства 40532 2,8 . 10-4 Автомобильный транспорт 39341 2,7 . 10-4 Отравление алкоголем 33979 2,3 . 10-4 Туберкулёз 29585 2 . 10-4 Утопление 15866 1,1 . 10-4 Взрывы и пожары 460 3,2 . 10-5 Теракты 62 4,3 . 10-7 Авиакатастрофы 50 3,4 . 10-7 Водный транспорт 33 2,2 . 10-7 Сход снежных лавин и сели 26 1,8 . 10-7 Аварии на железных дорогах 3 2 . 10-8 Сильные ветры 2 1.3 . 10-8 Общее число жертв 1736076 1,19 . 10-2 Восприятие риска и опасностей обществом субъективно. Люди резко реагируют на события, которые происходят редко, но сопровождаются гибелью большого количества людей. Например, в результате катастроф, землетрясений, пожаров, военных конфликтов и т. п. В то же время частые события, в результате которых погибают единицы или небольшие группы людей, не вызывают столь острого отношения. На производстве ежедневно погибает 20-30 человек, но это не так впечатляет, как гибель 5-10 человек в какой-нибудь катастрофе. Оценить масштабность реализовавшейся опасности позволяет групповой риск. Групповой риск — это зависимость частоты возникновения событий, приводящих к поражению определённой группы людей, подвергающихся воздействию опасностей определённого вида от количества погибших при этом людей. Он показывает вероятность (частоту событий), при которых может погибнуть одновременно определённое количество людей. Групповой риск принято выражать в виде F/n – диаграмм, где на оси абсцисс откладывается количество (n) одновременно погибших людей, а на оси ординат – частота (F) возникновения нежелательных событий. Так, в целом к населению США вероятность гибели одновременно 10000 человек составляет 10-2 1/год (рис. 1.2). Рис. 1.2. F/n – диаграмма Категорические требования техники безопасности — обеспечить безопасность, не допустить никаких аварий – подкупают своей гуманностью, но могут обернуться трагедией для людей потому, что обеспечить нулевой риск в действующих системах невозможно. Современный мир отверг концепцию абсолютной безопасности и пришёл к концепции приемлемого (допустимого) риска. Приемлемый риск — это такая мера опасности, которую общество принимает на данный период времени с учётом технических и экономических возможностей, т.е. это некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностью её достижения. Прежде всего, нужно иметь в виду, что экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны. Между доходом предприятия (прибылью) и затратами на безопасность (совершенствование технических систем и объектов) существует зависимость (рис. 1.3). Рис. 1.3. Зависимость между доходом предприятия и затратами на безопасность При малых затратах (S < Sопт) доход меньше из-за несовершенных средств защиты, вызывающих заболеваемость и повышенный уровень травматизма. При затратах больше оптимальных (S > Sопт) прибыль уменьшается из-за чрезмерных расходов на совершенствование технических систем. Поэтому важно правильно оценить оптимальные затраты на безопасность, при которых будет обеспечена экономическая эффективность работы предприятия и высокий уровень безопасности. Приемлемый риск учитывает не только экономические возможности, но и социальные аспекты. Затрачивая чрезмерные средства на повышение безопасности, можно нанести ущерб социальной сфере, например, ухудшить медицинскую помощь, бытовые условия и т. д. При увеличении затрат на безопасность техногенный риск Rт снижается, но растет социально-экономический риск Rсэ. (рис. 1.4). Рис. 1.4. Определение приемлемого риска Суммарный риск имеет минимум при определённом соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферы. Это необходимо учитывать при выборе риска, с которым общество пока вынуждено мириться. В настоящее время мы принимаем опасность на уровне 10-4 в год. 1.3. Оценка и управление риском Переход к рынку открывает принципиально новые возможности повышения безопасности техносферы. К техническим, организационным, административным добавляются экономические методы управления риском. Существует уровень риска, который можно считать пренебрежительно малым (10-8 в год). Если риск реализации опасности от какого-либо объекта не превышает такого уровня риска, то нет смысла принимать меры по повышению безопасности, поскольку это потребует значительных материальных затрат, а люди всё равно будут подвергаться почти прежнему риску из-за действия иных опасностей. С другой стороны, есть уровень максимально приемлемого риска (например, в Голландии 10-6 в год), который нельзя превышать, каковы бы не были расходы. Между двумя этими уровнями находится область, в которой и нужно минимизировать риск, отыскивая компромисс между социальной выгодой и финансовыми затратами, связанными с повышением уровня безопасности. Решение о том, какой уровень риска считать приемлемым, а какой нет, определяется экономическими возможностями государства. Для сравнения риска и выгод многие специалисты предлагают ввести финансовую меру человеческой жизни. По зарубежным исследованиям человеческая жизнь оценивается от 650 тыс. до 7 млн долларов США. Существует и индивидуальная приемлемость риска. Некоторые люди идут добровольно на значительно больший риск ради каких-либо благ или материальной выгоды, а также в ситуациях, которые не дают им возможности выбора. Специалисты считают целесообразным в законодательном порядке ввести квоты за риск. Чтобы установить страховку, денежную компенсацию ущерба, платежи за риск, необходимо правильно определить величину риска. Для расчёта риска необходимы обоснованные данные, потребность в которых признана в настоящее время на международном уровне. Следует отметить, что процедура оценки риска весьма приблизительна. Можно выделить 4 методологических подхода к определению риска: 1) инженерный, опирающийся на статистику, расчет частот, вероятностный анализ безопасности, построение деревьев опасности; 2) модельный, основанный на построении моделей воздействия вредных факторов на отдельного человека, социальные и профессиональные группы; 3) экспертный, когда вероятность различных событий определяется на основе опроса опытных специалистов - экспертов; 4) социологический, основанный на опросе населения. Первый и второй методы основаны на расчетах, для которых не всегда есть данные и требуют создания мощных банков данных. Рассмотрим процедуру определения риска с помощью построения «дерева отказов». Любое событие реализуется благодаря какой-то причине или нескольким причинам. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знании причин. Между реализованными событиями и причинами существует причинно-следственная связь: событие есть следствие некоторой причины (причин), которая, в свою очередь, является следствием другой причины и т.д. Таким образом, причины и события образуют цепные структуры или системы. Графическое изображение таких зависимостей напоминает ветвящееся дерево. При анализе безопасности используются такие термины, как «дерево причин», «дерево отказов», «дерево опасностей», «дерево событий». Построение «деревьев» является весьма перспективным методом выявления причин различных нежелательных событий (аварий, травм, пожаров, дорожно-транспортных происшествий и т.п.), многоэтажный процесс ветвления «дерева» требует введения ограничения на анализ. Система не должна быть слишком ограниченной, чтобы не исключить какие-либо причины, но и не очень обширной, что может привести к крайне неопределенным результатам. Рассмотрим построение «дерева отказов» на простейшем примере. Нежелательное (головное) событие-происшествие — гибель человека от электрического тока (рис. 1.5). Рис. 1.5. «Дерево отказов» Чтобы произошел несчастный случай (событие A), необходимо одновременное наложение по меньшей мере трех условий: наличие потенциала высокого напряжения на металлическом корпусе электроустановки (событие Б), появление человека на токопроводящем основании, соединенном с землей (событие В), и касание его телом корпуса электроустановки (событие Г). В свою очередь, событие Б может быть следствием любого из двух событий – предпосылок Д и Е, например, понижение сопротивления изоляции токопроводящих частей или касание ими корпуса по причине раскрепления (событие В). В также обусловливается двумя предпосылками Ж и 3 (вступлением человека на токопроводящее основание или касанием его тела заземленных элементов); событие Г — результатом появления одной из трех предпосылок И, К и Л — возникшей потребностью, допустим ремонта, техобслуживания или использования электроустановки по назначению. Анализ «дерева отказов» состоит в выявлении условий, минимально необходимых и достаточных для возникновения или не возникновения головного события. В нашем случае имеется двенадцать минимальных пропускных сочетаний: ДЖИ, ДЖК, ДЖЛ, ДЗИ, ДЗК, ДЗЛ, ЕЖИ, ЕЖК, ЕЖЛ, ЕЗИ, ЕЗК, ЕЗЛ и три минимальных отсечных сочетания: ДЕ, ЖЗ и ИКЛ, исключающих возможность появления события А. Количественную оценку вероятности возникновения события А можно получить с помощью структурной функции следующего вида: А=(Д+Е)(Ж+3)(И+К+Л). Подставив вместо буквенных символов вероятности соответствующих предпосылок, можно получить априорную оценку риска гибели человека от электрического тока. Например, при равных вероятностях их возникновения Р(Д)=Р(Е)=...=Р(Л)=0.1 вероятность события А составит Р(А)=(0.1+0.1)(0.1+0.1)(0.1+0.1+0.1)=0.012. Основными достоинствами моделирования опасностей с помощью «дерева отказов», способствующими его широкому применению в ядерной энергетике, химической и аэрокосмической технике, являются простота, наглядность и легкость математической обработки с помощью ЭВМ. Концепция приемлемого риска в нашей стране пока не востребована. Отсутствует база данных по возникновению нежелательных происшествий (отказов оборудования, элементов и узлов, аварий и т.п.), поэтому обеспечение безопасности на сегодняшний день решается традиционными методами управления. 1.4. Система управления безопасностью труда С позиций кибернетики управление представляет собой замкнутый целенаправленный процесс, в котором участвуют орган управления и объект управления; между ними устанавливаются определенные связи. По линиям связи передается информация о состоянии объекта управления. На основании этой информации орган управления вырабатывает соответствующее управляющее воздействие. Это воздействие вызывает изменение объекта управления, о чем сообщается в орган управления. На основании этой информации вырабатываются новые управляющие воздействия и т.д. Систему управления безопасностью труда (СУБТ) можно представить следующей схемой (рис. 1.6). В самом общем смысле объект управления — это система «человек —среда». Подсистема «среда» включает в себя всю совокупность элементов, с которыми человек взаимодействует в процессе труда. К этим элементам относятся: предметы, средства и продукты труда, энергия, технология, производственная среда. В более узком смысле под средой понимают производственные условия. Адаптация «среды» к характеристикам человека — главное направление в профилактической работе по обеспечению безопасности. Существенное значение в обеспечении безопасности имеет второй элемент рассматриваемой системы — человек. Из статистических данных следует, что от 50 до 70% несчастных случаев происходит по организационным причинам, которые непосредственно связаны с неправильным действием людей. В реальных условиях в системе «человек — среда» возникают неблагоприятные последствия, которые можно рассматривать как возмущающие воздействия в управляемой системе «человек — среда». Рис. 1.6. Система управления безопасности труда Существует два направления управления безопасностью труда. Первое состоит в том, чтобы на всех стадиях производственной деятельности предусмотреть безопасность объекта априорно. Это направление называется прогностическим. Второе направление называется ретроспективным, которое заключается в анализе обстоятельств, выяснении причин неблагоприятных последствий и планировании управляющих воздействий для их устранения. Реализация этих воздействий приводит к новому, более высокому уровню безопасности. Приоритет в управлении принадлежит прогностическим методам. Однако все опасности предусмотреть и ликвидировать нет возможности. Поэтому в практических условиях необходимо пользоваться сочетанием ретроспективного и прогностического метода. Орган управления и объект управления связаны между собой информацией, использование которой основано на принципе обратной связи. Она поступает от органа управления в виде планов, заданий и указаний. Из объекта управления информация в виде сведений о состоянии условий труда по каналам обратной связи поступает в орган управления. При этом производится анализ на соответствие уровня безопасности действующим нормативно-правовым требованиям, содержащимся в законах, стандартах, правилах и нормах. Управление безопасностью труда реализуется по принципу формирования конечной цели, её достижения и анализа затрат на реализацию. Для обеспечения эффективного функционирования систем управления безопасностью необходимо располагать объективной информацией, которая выражается количественными показателями условий труда и коэффициентами безопасности труда. Количественными показателями условий труда могут быть численные значения вредных факторов, измеренные на рабочих местах, например уровень шума, освещённость, концентрация вредных веществ и т. п. Для оценки безопасности труда используется обобщённый коэффициент уровня труда (Кот). где KСП — коэффициент уровня соблюдения правил охраны труда работающими; КБ — коэффициент безопасности; КВПР — коэффициент выполнения плановых работ по охране труда. КСП = (количество работающих с соблюдением правил)/(общее количество работающих). где Кб1 — коэффициент безопасности определенного вида оборудования; n —число видов оборудования. Кб1=(количество предусмотренных средств защиты)/(количество средств защиты, установленное согласно ССБТ для данного оборудования). Квпр=(количество выполненных плановых работ)/(общее количество запланированных работ). Любой предлагаемый для оценки условий труда показатель должен основываться на достоверной информации. На основе анализа информации производится формирование цели, планирование работ и вырабатывается управляющее решение, которое передаётся в управляющий орган. Оперативное управление безопасностью и реализация плана работы контролируется органом управления, производится оценка эффективности мероприятий с учётом затрат и стимулирование работников за улучшение безопасности труда. После достижения цели формируется новая цель на основе изменившейся информации, разрабатывается программа и создаются условия для её реализации. 1.5. Оценка безопасности трудовой деятельности Характер и организация трудовой деятельности оказывают существенное влияние на состояние человека. В течение рабочего дня работоспособность человека уменьшается, что обусловлено статическими и динамическими перегрузками (подъём и перенос тяжестей, неудобное положение тела, длительное давление на кожу, суставы, мышцы и кости), недостаточной двигательной активностью и нервно-психологическими перегрузками (умственное перенапряжение, эмоциональные перегрузки, перенапряжение анализаторов). Многообразные формы трудовой деятельности условно делятся на две формы: физический и умственный труд. Физический труд характеризуется повышенной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и главные системы организма (сердечнососудистую, нервно-мышечную, дыхательную и др.). Ручной труд требует значительной мышечной активности, что характеризуется повышенными энергетическими затратами от 17-25 МДж (4000-6000 ккал) в сутки и выше. Механизированный труд сопровождается многообразием простых операций, монотонностью труда, что приводит к снижению возбудимости анализаторов. При этом рассеивается внимание, снижается скорость реакций и быстро наступает утомление. Конвейерная форма труда связана строгой последовательностью операций и требует синхронной работы с заданным ритмом и темпом, большого внимания и нервного напряжения. При этом, чем меньше интервал времени, затрачиваемый работником на операцию, тем монотоннее работа. Монотонность — одна из ведущих отрицательных особенностей конвейерного труда, приводящая к преждевременной усталости и быстрому нервному истощению. Оценка напряжённости физического труда производится по энергозатратам и по времени работы в статической позе. Так работа 10-25% рабочего времени в статической позе с энергозатратами до 293 Дж/с характеризуется как средней тяжести. Работа в статической позе 50% и более — тяжёлая (энергозатраты свыше 293 Дж/с). Показателем тяжести динамической нагрузки является масса поднимаемого вручную и перемещаемого груза. Если масса грузов не превышает 5 кг - производимая работа характеризуется как лёгкая, 5-15 кг — работа средней тяжести; свыше 15 кг — тяжёлая работа. Умственный труд связан с приёмом и переработкой информации. Он требует высокого напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активизации процессов мышления, эмоциональной среды. Для данного вида труда характерна гипокинезия, т.е. снижение двигательной активности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Длительная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность; ухудшаются функции внимания, памяти и восприятия, появляется большое число ошибок. Различают несколько форм умственного труда. Операторский труд (контроль за работой машин, оборудования) отличается большой ответственностью и высоким нервно-эмоциональным напряжением. Управленческий труд (работа руководителей учреждений) характеризуется чрезмерным ростом объёма информации, дефицитом времени для её переработки, повышенной личной ответственностью за принятие решений, периодическим возникновением конфликтных ситуаций. Творческий труд (научные работники, писатели, композиторы, артисты, художники, конструкторы) — наиболее сложная форма трудовой деятельности, требующая значительного объёма памяти, напряжения внимания, что повышает степень нервно-эмоционального напряжения. Труд преподавателей и медицинских работников отличается постоянными контактами с людьми, повышенной активностью, часто дефицитом времени и информации для принятия правильного решения, что обусловливает высокое нервно-психическое перенапряжение. Труд учащихся и студентов характеризуется напряжением основных психических функций, таких как память, внимание, восприятие, наличием стрессовых ситуаций (экзамены, зачёты). Любая умственная работа сопровождается определённым нервно-эмоциональным напряжением. К эмоциональному напряжению ведут такие характеристики трудовой деятельности, как значимость работы, её опасность, ответственность. Нервно-эмоциональное напряжение приводит к усилению сердечнососудистой деятельности, дыхания, энергетического обмена. Для сохранения высокой работоспособности при умственной работе необходимо учитывать физиологические факторы: -в работу следует «входить» постепенно. Это обеспечивает последователь-ное включение физиологических механизмов; -соблюдать определённый режим работы, что способствует выработке навыков и замедляет развитие утомления; -придерживаться обычной последовательности и систематичности в работе; -правильно чередовать умственный труд с отдыхом. Работоспособность человека зависит от возраста. Установлено, что в 18-20 лет у человека наблюдается самая высокая интенсивность интеллектуальных и логических процессов. К 30 годам она снижается на 4%, к 40 на 13%, к 50 на 20%, а в возрасте 60 лет — на 25%. Физическая работоспособность максимальна в возрасте от 20 до 30 лет, к 50-60 годам она снижается на 30%. Оценка условий труда по показателям тяжести, напряжённости и гигиеническим условиям производится согласно «Руководству по оценке условий труда» -Р.2.2.2006-05. Для оценки умственного труда используются показатели, по которым оценивается интеллектуальная нагрузка, сенсорные нагрузки, эмоциональные нагрузки, монотонность нагрузок, режим работы. Интеллектуальная нагрузка определяется характером и сложностью работы. Например, решение сложных задач по алгоритму в условиях дефицита времени классифицируется как работа напряжённая, а работа по индивидуальному плану, когда не надо принимать решения -лёгкая. Сенсорные нагрузки определяются длительностью сосредоточенного наблюдения, плотностью сигналов, числом объектов наблюдения. Например, длительность наблюдения до 25% от смены - лёгкая работа, 25-50% - средняя и более 50% - напряжённая работа. Плотность сигналов до 75 в час характеризует лёгкую работу, 75-175 в час- средняя и более 176 в час - напряжённая работа. При числе объектов наблюдения до 5 работа лёгкая, 6-10 объектов - средняя и более 10- напряжённая. Нагрузка на зрительный анализатор (наблюдение за экраном ВТ) до 2 часов в смену - лёгкая работа, 2-3 часа - средняя и более 3 часов - напряженная. Эмоциональная нагрузка определяется степенью ответственности и значимости ошибки. Например, при ответственности за качество работы всего коллектива - напряжённая, за отдельные элементы задания - лёгкая. Монотонность нагрузки определяется по числу приёмов для выполнения задания и продолжительности операций. Например, при числе приёмов менее 6 и продолжительности операции менее 25с работа считается напряжённой. Режим работы определяется продолжительностью рабочего дня и сменностью. Например, напряжённая работа характеризуется продолжительностью рабочего дня более 10 часов, трёхсменная работа относится к напряжённой. В целом напряжённость умственного труда определяется с учётом всех 16 показателей. Если 6 и более являются напряжёнными, то работа относится к вредным условиям труда. По опасности условия труда подразделяются на 4 класса: 1 класс - оптимальные, при которых сохраняется здоровье и высокая работоспособность; 2 класс - допустимые, при которых возможны отклонения от нормального состояния, но они быстро исчезают после непродолжительного отдыха; 3 класс - вредные, при которых вредные факторы превышают нормативы и оказывают неблагоприятное воздействие на организм. В зависимости от степени превышения нормативов различают 4 степени вредности- 3.1, 3.2, 3.3, 3.4; 4 класс - опасные, при которых в течение рабочего дня сохраняется угроза для жизни и высокий риск профзаболеваний. Класс условий труда по показателям вредных производственных факторов определяется по Р 2.2.2005—06 в зависимости от величины превышения фактического значения над допустимым. Оценка условий труда производится в соответствии с Положением об аттестации рабочих мест по условиям труда с целью сертификации производства по безопасности труда, планирования мероприятий по охране труда, обоснования предоставления льгот и компенсаций работникам, работающим во вредных условиях труда, и решения вопроса о связи заболевания с профессией при подозрении на профессиональное заболевание. 1.6. Эргономические основы БЖД Все люди разные - по росту, по телосложению, по реакции на изменяющуюся обстановку, по силовым возможностям и т. д. Проектировать машины и механизмы под каждого конкретного человека с учётом его особенностей экономически нецелесообразно. Поэтому обеспечение комфортных условий работы оператора, совместимости характеристик человека и окружающей производственной среды является важной задачей. Её решает эргономика. Впервые этот термин ввел в 1875 г. польский учёный Ястшембовский в работе «Черты эргономики, то есть науки о труде». Эргономика (гр. ergon работа + nomos закон) - научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности в современном производстве с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда. Она изучает функциональные возможности человека в процессе деятельности с целью создания таких условий, которые делают труд эффективным и обеспечивают комфортные условия. Таким образом, речь идёт об определённых совместимостях характеристик машин и человека. Различают пять видов совместимостей: 1. Информационная совместимость. Основные её требования - информационная модель должна полностью соответствовать психофизиологическим возможностям человека, позволять оператору безошибочно принимать и перерабатывать информацию о ходе технологического процесса от так называемых СОИ (средств отображения информации: показания приборов, экранов, мнемосхем, звуковых сигналов и т. д.), не перегружая его внимание и память. Совокупность кнопок, рычагов, выключателей и других органов управления образует сенсомоторное поле. СОИ + сенсомоторное поле = информационная модель комплекса, машины. Таким образом, оператор управляет любыми самыми сложными процессами в системах через информационную модель. 2. Биофизическая совместимость. Её задача - создание такой окружающей среды, которая позволит обеспечить нормальное физиологическое состояние оператора при достаточно высокой его работоспособности. Кроме предельных значений факторов окружающей среды (шум, вибрация, освещённость, воздушная среда и т. д.), установленных соответствующими нормативными документами, при разработке машин появляется необходимость специального исследования и установления оптимальных значений этих факторов, увязанных с функциональными задачами оператора. 3. Энергетическая совместимость. Для приведения в действие сенсомоторных устройств (рычагов, кнопок и т. д.) требуются оптимальные усилия (если они большие — человек быстро устаёт, а если очень малы - может пострадать точность работы системы, так как оператор не почувствует сопротивление их), затраты мощности, скорости и точности движений. 4. Пространственно-антропометрическая совместимость. Антропометрические показатели у людей разные. Поэтому при решении этой задачи необходимо учитывать размеры тела конкретного оператора, возможности обзора внешнего пространства, положения (позы) работника в процессе труда в положении стоя или сидя. 5. Технико-эстетическая совместимость. Общение с машиной должно доставлять чувство комфортности и удовлетворённости, для чего при конструировании технических систем привлекаются художники-конструкторы и дизайнеры. 1.7. Основы психологии БЖД От 60 до 90% травм в быту и на производстве происходит по вине самих пострадавших. Поэтому проблемы аварийности и травматизма невозможно решать только инженерными методами, без учёта организационно-психологических причин (низкий уровень профессиональной подготовки по вопросам безопасности; недостаточное воспитание; слабая установка специалиста на соблюдение безопасности; допуск к опасным видам работ лиц с повышенным риском травматизма; пребывание людей в состоянии утомления или других психических состояниях, снижающих надёжность деятельности специалиста). Под психологией безопасности понимается применение психологических знаний для обеспечения безопасности деятельности человека. Различают психические процессы, свойства и состояния. Психические процессы бывают: познавательные, эмоциональные и волевые (ощущение, восприятие, память и др.). Психические свойства (качества) личности - это её существенные особенности (направленность, темперамент, характер). Свойства постоянны и устойчивы. Психические состояния могут положительно или отрицательно сказываться на течении всех психических процессов. Работоспособность человека базируется на уровне психического напряжения (стресса). Стресс (от англ. – stress – давление, напряжение) - состояние человека, возникающее в ответ на разнообразные экстремальные воздействия - стрессоры, которые могут быть физиологическими (физическая перегрузка, температура, боль и т.п.) и психологическими (угроза, опасность, обида, информационная перегрузка и т.п.). Психическое напряжение (уровень активации) до определенного предела оказывает положительное влияние на результаты труда, затем наступает короткое «насыщение» (стабилизация), а потом ведет к снижению вплоть до полной утраты работоспособности. Нормальная нагрузка (эмоциональная стимуляция) оператора не должна превышать 40-60 % максимальной нагрузки, иначе наступает снижение работоспособности. Расширение применения автоматических систем для управления сложными объектами ведет к резкому росту ответственности человека – оператора за безопасность и эффективность контролируемого процесса. Нехватка информационной и эмоциональной нагрузки, связанной с сокращением общения с людьми, приводит к быстрому и незаметному развитию у оператора состояния монотонии, снижению бдительности и готовности к активным действиям, нарастанию апатии и сонливости, вплоть до «отключения» сознания оператора на 30-50 секунд, не замечаемое им самим (пароксизмальное состояние). В результате такого «отключения» возможен пропуск важных сигналов или выдача ложной реакции на «якобы» сигнал, которого на самом деле не было. В таком состоянии, даже заметив сигнал, оператор реагирует на него со значительным запаздыванием. По данным многочисленных исследований монотония увеличивает время вхождения в новую задачу в 4 раза(!), снижает точность действий в 3 раза(!). Особенно сложная ситуация при этом складывается в аварийных ситуациях, когда повышенная ответственность, опасность, нехватка информации, необходимость принятия решения в считанные секунды приводит к состоянию стресса, что проявляется в суетливости, напряжении памяти, выпадению из нее главных звеньев программы, либо пассивному поведению - «замиранию» перед пультом или экраном, одеревенению мышц. В зависимости от преобладания возбудительного или тормозящего процессов при перегрузке нервной системы можно выделить два типа запредельного психического напряжения - тормозной и возбудимый. Тормозной тип - характеризуется скованностью, замедленностью движений. Снижается ловкость, скорость ответных реакций, мыслительный процесс, ухудшается память, появляется рассеянность и другие отрицательные признаки, не свойственные этому человеку в спокойном состоянии. Возбудимый тип - характеризуется гиперактивностью, многословностью, дрожанием голоса, рук, многочисленными ненужными действиями; проверками состояния приборов, поправкой одежды, растиранием рук: раздражительностью, вспыльчивостью, резкостью, грубостью и обидчивостью. Таким образом, запредельные формы психического напряжения часто являются причиной ошибочных действий и неправильного поведения операторов в сложной обстановке. Однако стресс дезорганизует психику не каждого человека. Реакция на стресс зависит от типа высшей нервной деятельности и темперамента, в зависимости от которых она может носить инертный характер или характер резкого подъема активности и интенсивной деятельности. Тип высшей нервной деятельности - совокупность свойств нервной системы человека, составляющих физиологическую основу индивидуального своеобразия его деятельности. Темперамент - совокупность индивидуальных особенностей личности, характеризующих динамическую и эмоциональную стороны ее деятельности и поведения. Темперамент во многом определяет характер человека. Характер - индивидуальное сочетание устойчивых психических особенностей человека. Типы высшей нервной деятельности: сильный слабый уравновешенный неуравновешенный подвижный инертный подвижный инертный Типы темперамента: сангвиник (С), флегматик (Ф), холерик (Х), меланхолик (M). Положительные черты темперамента С - эмоционален, работоспособен, быстро ориентируется в незнакомой обстановке, инициативен, быстро входит в коллектив, легко переживает неудачи (сильный тип нервной деятельности). Ф - спокоен даже в сложных обстоятельствах, невозмутим, устойчив в стремлениях и настроениях, в работе придерживается выработанного порядка, нетороплив и обстоятелен (сильный тип нервной деятельности). Х- быстр в действиях и решениях, инициативен, обладает влиянием на окружающих, легко переходит от одного вида к другому, любит быть в центре внимания (сильный тип нервной деятельности). M- тонко чувствующий, сопереживающий, осторожный и осмотрительный (слабый тип нервной деятельности). Отрицательные черты темперамента С - неустойчивый в побуждениях, нестабилен во внимании, способен «скользить» по поверхности, «обходить» трудности, поспешен в решениях. Ф - инертен, медленно переключается с одной работы на другую. Х- подвержен резкой смене настроения, эмоционально вспыльчив, способен на резкости, прямолинеен в оценках, не умеет себя сдерживать. M- быстро утомляем, не уверен в себе, тревожен, замкнут, необщителен, имеет замедленную реакцию, теряет трудоспособность в интенсивных производствах. Наиболее близкие виды работ С - живая, подвижная, требующая активности и находчивости. Ф- однообразная, монотонная, не требующая частой перестройки с одних работ на другие, быстрого выполнения, энергичных и разносторонних действий. Х - работа с ярко выраженной цикличностью- максимальное напряжение сил сменяется спокойной работой до следующего цикла. М - безопасная работа, не требующая быстрых реакций и частой смены характера деятельности или принятия управленческих решений. Люди с сильным типом нервной деятельности в состоянии стресса испытывают подъем, обретают способность мгновенно решать трудные задачи, выполнять сложные действия, недоступные им в спокойной обстановке. В аварийной ситуации могут работать сутками. Люди со слабым типом нервной деятельности хорошо выполняют однообразную, монотонную работу, а аварийная ситуация выбивает их из колеи, резко снижает работоспособность. Вне зависимости от типа нервной деятельности с негативным психическим состоянием лучше справляются люди с хорошей выдержкой, настойчивостью, целеустремленностью, обладающие высоким уровнем знаний и квалификации. С целью сохранения высокой работоспособности коллектива в любых ситуациях (нормальных и аварийных) он должен быть сформирован из людей с различными типами высшей нервной деятельности. Основы физиологии труда В процессе эволюции у человека выработалась естественная система защиты от опасностей, вполне совершенная, но имеющая определенные пределы. Человек сам является носителем потенциальных опасностей: выделяет ядовитые вещества, излучает тепло, может совершать ошибочные действия. Кроме того, по закону групповой психологии поведение больших масс людей, особенно в условиях паники, отлично от поведения одного человека. Непосредственную связь с окружающей средой человек осуществляет при помощи своих анализаторов, состоящих из трех частей: рецепторов (преобразуют определенный вид энергии в нервный процесс); проводящих нервных путей (афферентных, по которым возбуждение передается от рецепторов к вышележащим центрам нервной системы, и эфферентных, по которым сигнал идет наоборот — сверху вниз), мозгового конца (корковые проекционные зоны). Каждый анализатор выделяет определенный вид раздражителей, обеспечивая его последующее разделение на отдельные элементы. Вместе с тем анализатор отражает связи между этими элементами воздействия в пространстве и времени. Высокую надежность анализаторов обеспечивает их парность, позволяющая частично дублировать сигналы. Если действие раздражителя превышает некоторый предел, то возникает ощущение боли и нарушается деятельность анализатора. Диапазон чувствительности анализатора — интервал между минимальной и максимальной адекватно ощущаемыми величинами интенсивности раздражителя. При этом минимальная величина — нижний абсолютный порог чувствительности, а максимальная — верхний абсолютный порог чувствительности. Закон Бугера—Вебера: , (1.2) где - величина раздражителя; - разностный порог раздражителя; К -коэффициент, фиксирующий величину, на которую должен быть изменен раздражитель, чтобы можно было получить едва заметное изменение ощущения (он различен для разных сенсорных раздражителей: 0,003 - для высоты звука; 0,02- для видимой яркости; 0,09 - для громкости звуков и т.д.). Дальнейшее развитие эта зависимость получила в работах немецкого психолога и физиолога Г.Т.Фехнера. Основной психофизический закон Вебера-Фехнера: , (1.3) где E - интенсивность ощущений; I - интенсивность раздражителя; k, C - постоянные, определяемые данной сенсорной системой. Из этого следует, что величина ощущений изменяется гораздо медленнее, чем сила раздражителя. При этом между началом действия раздражителя и появлением ощущений проходит некоторое время — латентный период. В зависимости от вида чувствительности различают: зрительный, слуховой, тактильный, обонятельный, вкусовой, двигательный и другие анализаторы. Зрительный анализатор Зрительный анализатор обладает наибольшей величиной адаптации (темповая адаптация - 40-50 мин, световая - 8-10 мин) и поставляет основную часть информации. Оптический анализатор состоит из двух типов рецепторов: колбочек и палочек. Колбочки являются аппаратом хроматического (цветного) зрения, а палочки — ахроматического. Гамма переходов от белого цвета к черному образует ахроматический ряд. Ощущение, вызванное световым сигналом, в течение определенного времени сохраняется (инерция зрения - 0.1-0.3 с.), несмотря на исчезновение сигнала. При резком действии прерывистого раздражителя возникает ощущение мельканий, которые при определенной частоте сливаются в ровный немигающий свет. Частота, при которой мелькания исчезают, называется критической частотой слияния мельканий. Слуховой анализатор Значительную часть информации человек получает через звуковые сигналы, которые могут использоваться также для передачи сигналов опасности. В то же время акустическая обстановка в известной мере определяет условия безопасности. Основными параметрами звуковых волн являются уровень интенсивности и частота (длина) волны, которые субъективно в слуховых ощущениях воспринимаются как громкость и высота. В реальных условиях человек воспринимает звуковые сигналы на определенном акустическом фоне. При этом фон может маскировать полезный сигнал. Вибрационная чувствительность Вибрация высокой интенсивности при продолжительном действии приводит к серьезным изменениям деятельности всех органов человека и даже к тяжелым заболеваниям. При небольшой интенсивности и длительности воздействия вибрация может быть полезна, уменьшает утомляемость, повышает обмен веществ, увеличивает мышечную силу, способствует быстрому заживлению ран и может использоваться в качестве анестезии. Специальные анализаторы вибрации не выявлены. Наибольшей чувствительностью обладают дистальные участки тела (наиболее удаленные от его медианной плоскости), например, кисти рук. Тактильный анализатор Тактильный анализатор воспринимает ощущения, возникающие при действии на каждую поверхность различных механических стимулов (давление, прикосновение и т.п.). Наиболее развита чувствительность на дистальных частях тела. Пороги ощущения: • кончики пальцев рук — 3 г/мм2; • тыльная сторона пальца — 5 г/ мм2; • тыльная сторона кисти — 12 г/ мм2; • живот — 26 г/ мм2; • пятка — 150 г/ мм2. Порог различения примерно 0.07 от исходной величины давления. Временной порог тактильной чувствительности меньше 0.1 с. Время адаптации от 2 до 20 с, после чего чувство прикосновения исчезает. Температурная чувствительность В коже человека два рода температурных рецепторов: одни реагируют только на холод, другие только на тепло. При контактном воздействии ощущение возникает уже на площади в 1 мм2, а при лучевом — начиная с 700 мм2. Латентный период — 250 мс. Абсолютный порог температурной чувствительности для тепловых рецепторов примерно 0.2°С, для холодных примерно 0.4°С. Болевая чувствительность Специализированные болевые рецепторы расположены в виде свободных нервных окончаний в эпителиальном (поверхностном) слое кожи. Между болевыми и тактильными рецепторами противоречивые отношения: наименьшая плотность болевых рецепторов приходится на те участки кожи, которые богаты тактильными рецепторами. Биологический смысл боли в том, что она, являясь сигналом опасности, мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Порог болевой чувствительности, например, кожи живота, примерно 20 г/ мм2, кончиков пальцев - 300 г/ мм2. Обоняние и вкус Запахи могут, кроме всего прочего, сигнализировать человеку о нарушениях в ходе технологических процессов и различных опасностях. Существует четыре вида вкусовых ощущений: сладкого, горького, кислого и соленого. Все остальные ощущения — их комбинации. Вкусовые и обонятельные ощущения отражают не только свойства вещества, но и состояние самого организма. Органическая чувствительность Чувствительные нервные окончания имеются во всех внутренних органах, которые также передают информацию в мозг человека об их состоянии. Все перечисленные анализаторы функционируют в сложном взаимодействии. В реальных условиях производства на каждый анализатор человека действует одновременно несколько раздражителей, оказывающих влияние на всю систему анализаторов. Так, например, сильный шум понижает зрение, приводит к нарушению слуха, язвенной болезни. Зрение снижается также от некоторых запахов, температуры, вибрации и т.д. Подробно о конкретном воздействии факторов на соответствующие анализаторы и организм человека в целом будет рассматриваться ниже в соответствующих разделах охраны труда. Двигательный анализатор Его возможности необходимо учитывать при конструировании защитных устройств и органов управления. Оптимальные усилия на органы управления Органы управления Величина усилий, H Для рукояток: • оптимальные • допустимые 20-40 100 Для кнопок, тумблеров, переключателей: • легкого типа • тяжелого типа 1400-1600 6000-12000 Для ножных педалей управления: • используемых редко • используемых часто до 300 20-50 Для рычагов ручного управления машиной: • используемых периодически • используемых часто 120-160 20-40 Руки могут двигаться со скоростью от 0.01 до 8000 см/с. Чаще всего используются скорости 5-800 см/с. При этом вертикальные движения осуществляются быстрее горизонтальных, а движение «к себе» - быстрее, чем «от себя». 1.8. Человек как элемент системы «человек – среда» Труд - целесообразная деятельность человека, в процессе которой он при помощи орудий труда воздействует на природу и использует ее в целях создания предметов, необходимых для удовлетворения своих потребностей. Трудолюбие- черта характера, заключающаяся в положительном отношении личности к процессу трудовой деятельности. Проявляется в активности, инициативности, добросовестности, увлеченности и удовлетворенности самим процессом труда. В психологическом плане трудолюбие предполагает отношение к труду как к основному смыслу жизни, потребность и привычку трудиться. Для его воспитания необходимо, чтобы человек видел и понимал смысл и результаты своего труда. Различают умственный и физический труд. Это две взаимосвязанные стороны человеческой деятельности, социальная форма разделения труда в зависимости от способа воздействия на предмет труда. Умственный труд - аналитико-синтетическая мыслительная деятельность, продуктом которой является определенным образом оформленная информация (текст, расчет, чертеж, сообщение, распоряжение и др.). Физический труд - вид трудовой деятельности, связанный с приложением мускульных усилий человека и направленный на изменение материально-вещественной среды. Любой вид деятельности в определенных пропорциях сочетает элементы умственного и физического труда. В умственном труде физические функции выступают средством получения, оформления информации, в физическом труде умственные функции направлены на выбор, планирование, контролирование соответствующего физического усилия. Научно-технический прогресс, все более полная передача техническим средствам рутинных физических и умственных функций человека в процессе механизации, автоматизации, роботизации и компьютеризации производства, техническое усложнение орудий труда вызывают в конкретных видах трудовой деятельности увеличение удельного веса элементов умственного труда. Между тем не утратил своего значения и сложный физический труд, наблюдается интеграция профессий умственного и физического труда. А это, в свою очередь, повышает значение таких факторов разделения труда, как сложность труда, наличие творческих элементов, отсутствие монотонных, предписанных действий и др. Труд человека в современном автоматизированном и механизированном производстве представляет собой процесс взаимодействия человека и машины. Центральное место здесь принадлежит оператору. В системе «человек-машина» происходит мобилизация психологических функций оператора, при этом задействуются все виды анализаторов и затрачивается его нервная и мышечная энергия. Большая скорость протекания технологических процессов отражается на быстроте реакции человека-оператора к различным внешним раздражителям в зависимости от получаемой им информации. Кроме быстроты физиологической реакции, человек-оператор должен еще обладать умением быстро ориентироваться в сложной производственной обстановке, обеспечивать постоянный контроль и самоконтроль за действиями и поступающими сигналами, что обусловливается его профессиональной подготовленностью и психологическими особенностями. Малейшие ошибки в действиях оператора, вызванные, например, чрезмерным утомлением, могут привести к тяжелым авариям, пожарам, несчастным случаям с людьми. Первым признаком утомления является нарушение возбудительного процесса, выражающееся в уменьшении силы и скорости реакции на сигнал, поступающий извне. Для решения на научной основе вопросов определения методов и путей улучшения и оздоровления условий труда на производстве, а также обеспечения правильного ритма труда, режима отдыха необходимо учитывать требования психологии и физиологии труда. Среди мероприятий, направленных на создание рациональных условий трудового процесса, важную роль играет «режим труда и отдыха» (рис. 1.7). Рис. 1.7. Изменение работоспособности в течение рабочего дня: 1 – период «врабатывания»; 2 – период устойчивой работоспособности; 3 – период снижения работоспособности вследствие утомления Особенно это важно при выполнении однообразной, монотонной работы с ручным управлением (штамповка, резка металлов, сверление и т.п.). Ритмичный труд менее утомителен и обеспечивает большую безопасность. Все нарушения трудового ритма в течение рабочего дня (организационные неполадки, отсутствие нужных деталей, инструментов, технической документации и т.д.) снижают работоспособность и приводят к быстрой утомляемости. Короткие перерывы в стадии пониженной работоспособности, введенные в строго определенное время, являются одним из средств борьбы с производственным утомлением и травматизмом. Кроме того, на утомление влияют: • характер нагрузки (статический, динамический); • интенсивность нагрузки (распределение во времени); • постоянный или ритмический характер нагрузки. Существуют оптимальные характеристики нагрузки. На развитие утомляемости, кроме этого, влияют опасные и вредные производственные факторы, которые в совокупности с психическими особенностями оператора (вниманием, мышлением, волей, эмоциями, памятью, воображением и другими), определяющими его личность, существенно влияют на безопасность труда. 1.9. Основные термины и определения охраны труда Охрана труда – система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. Опасный производственный фактор – такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному, резкому ухудшению здоровья. Вредный производственный фактор – такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению трудоспособности. Несчастный случай на производстве – случай воздействия на работающего опасного производственного фактора при выполнении или трудовых обязательств, или заданий руководителя работ. Результатом несчастного случая является травма – повреждение тканей организма или нарушение его функций внешним воздействием. Профессиональное заболевание – результат воздействия на работающего вредного производственного фактора. Техника безопасности – система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействие на рабочего опасных производственных факторов. Производственная санитария – система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. 2. Правовые и организационные вопросы охраны труда и окружающей среды В разделе рассматриваются основные законодательные положения по охране труда и окружающей среды (ОТ и ОС), изложенные в Конституции РФ, ТК РФ, законы по охране труда и окружающей среды, нормативные документы и правила, методы обучения персонала по охране труда, классификация опасных и вредных производственных факторов, организация труда на предприятиях и в учреждениях, надзор и контроль по ОТ и ОС, ответственность должностных лиц, расследование, регистрация, учет несчастных случаев и профзаболеваний, сертификация предприятий. Важность перечисленных положений вполне очевидна по их назначению. Плодотворная работа по ОТ и ОС возможна только при неукоснительном применении и выполнении основных положений должностными лицами. 2.1. Основополагающие документы по охране труда и окружающей среды Основным законом, определяющим положение по ОТ и ОС в РФ является Конституция РФ, принятая в 1993 году. Статьи, относящиеся к ОТ и ОС: Статья 37, пункт 3. Каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены... Статья 41, пункт 1. Каждый имеет право на охрану здоровья и медицинскую помощь; пункт 2. В РФ финансируются федеральные программы охраны и укрепления здоровья населения; пункт 3. Сокрытие должностными лицами фактов и обстоятельств, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, влечет за собой ответственность в соответствия с федеральными законами. Статья 42. Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением. Статья 58. Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам. Вторым основополагающим документом является Трудовой кодекс РФ, принятый в 2001 г. с изменениями от 30.06.2006 №90-ФЗ Охрана труда – система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия. В главе 34 работодатель обязывается обеспечивать выполнение правил по охране труда (ОТ). В главе 41 и 42 ограничивает применение женского и детского труда и труда подростков. Сфера действия закона распространяется на предприятия всех форм собственности, на работодателей и работников, студентов, военнослужащих, отбывающих наказание в период работы на предприятии. Изложены основные принципы государственной политики в области ОТ, а именно совместное действие органов законодательного и исполнительного контроля, а также профорганов. Перечислены основные направления государственной политики в области ОТ: приоритет жизни и здоровья работников, установление единых нормативных требований, государственное управление труда, включая надзор и контроль, их взаимодействие, общественный контроль, обязательное расследование каждого несчастного случая и профзаболевания на производстве, подготовка специалистов в области ОТ, включая высшее и среднее профобразование. Законом определены гарантии права работников на ОТ, формы обеспечения ее, достоверное информирование работников от работодателя и других органов о состоянии условий труда на рабочем месте, о существующем риске повреждения здоровья и о мерах по защите. Допускается отказ от работы при возникновении опасности для жизни и здоровья до устранения опасности; инспектирование рабочего места по запросу работников. В трудовом договоре должно содержаться указание об условиях труда, вредных и опасных факторах. При обнаружении профзаболеваний от вредных факторов работодатель обязан перевести его на другую работу. Должны быть проведены экспертизы проектов и испытания опытных образцов. Новые и реконструируемые производства могут быть пущены в эксплуатацию только при наличии сертификата безопасности. Работникам предоставляются компенсации и льготы на работах с вредными условиями, которые не устранены при современном техническом уровне. Фонды ОТ формируются на трех уровнях: федеральном, территориальном и на предприятиях, которые расходуются исключительно на ОТ. Предприятия несут ответственность за невыполнение требований по созданию безопасных и здоровых условий труда в форме наложения штрафов. Дополнительные компенсации и льготы определяются коллективным договором или соглашением. Закон РФ о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения от 30.03.99, под которым понимается состояние общественного здоровья и среды обитания людей, когда отсутствует воздействие вредных факторов и имеются благоприятные условия для жизнедеятельности. Пути обеспечения: реализация государственных программ оздоровления среды обитания, соблюдение гигиенических норм и правил, широкое информирование, воспитание санитарной культуры. Санитарное законодательство состоит из закона, в котором установлены права и обязанности граждан, предприятий и организаций. 2.2. Правила и нормы по охране труда и окружающей среды В РФ действуют единые, межотраслевые, отраслевые правила и нормы по ОТ. К ним относятся: а) Государственные стандарты ГОСТ. Система Стандартов безопасности труда и по охране окружающей среды, общие и специальные. Издатель – Государственный комитет по стандартам; б) Санитарные нормы (СН) проектирования промышленных предприятий, санитарные нормы и правила (СанПиН) и гигиенические нормы (ГН); в) Строительные нормы и правила (СН и П). Содержит нормы проектирования промышленных зданий; г) Ведомственные правила, относящиеся к какой-либо конкретной области производства. Основные из них: — Правила устройства электроустановок. (ПЭУ) (Министерство энергетики); — Правила устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных машин; — Правила устройства и эксплуатации сосудов, работающих под давлением; — Типовое положение о порядке разработки, изготовления и испытания опытных образцов и машин, оборудования, приборов и других изделий машиностроения и передача их в серийное производство. Имеются также стандарты (ГОСТы) и специальные правила для отдельных видов производств: литейного, термического и др. Основные положения системы стандартов безопасности труда РФ определены ГОСТ 12.0.001-74. Система стандартов безопасности труда (ССБТ) – комплекс взаимосвязанных стандартов, направленных на обеспечение безопасности труда. Стандарты не отменяют нормы и правила, учрежденные органами надзора. Таблица 2.1 Содержание, классификация и обозначение стандартов Код классификации группировки Наименование классификации группировки Содержание Основополагающие государственные стандарты Структура, терминология, согласование и др. 1 Стандарты общих требований по видам опасных и вредных производственных факторов Предельно-допустимые значения нормируемых параметров, методы измерения, требования безопасности 2 Стандарты общих требований безопасности к производственному оборудованию Требования безопасности к конструкции, методы контроля 3 Стандарты общих требований безопасности к производственным процессам Требования безопасности к размещению элементов технологических систем, к режимам работы и т.д. 4 Стандарты общих требований защиты работающих Требования к конструктивным, эксплуатационным и другим свойствам защиты 5 Стандарты требований к зданиям, сооружениям и строительным объектам Требование безопасности к зданиям, сооружениям и строительным объектам 2.3. Организация работы по безопасности труда Государственное управление по ОТ возложено на органы исполнительной власти. Предприятия обязаны создавать службы по охране труда. На предприятиях с численностью более 10 человек создаются комитеты (комиссии) по ОТ из представителей работодателя и работников или профсоюзов. Ответственность за состояние ОТ возлагается на работодателя. Статьями 212 и 214 определены обязанности по ОТ работодателя и работников. Работодатель обязан проводить обязательное страхование от несчастных случаев (НС) и профессиональных заболеваний (ПЗ) на производстве. Организация работы по ОТ на предприятии должна соответствовать системе управления охраной труда (СУОТ). Ответственность за организацию ОТ на предприятиях несут директор и главный инженер. По подразделениям соответственно: начальники цехов, начальники участков, мастера, начальники отделов, начальники служб (механики, энергетики). Мастер – основная фигура. Руководство работой охраны труда на заводе проводит главный инженер. Главному инженеру подчинен отдел или управление охраны труда. В состав ООТ входят инженеры по ОТ цехов. Инженер по ОТ является центральной фигурой по ОТ в цехе. Обязанности инженера по охране труда в цехе: 1) участвует в расследовании несчастных случаев; 2) участвует в разработке мероприятий по технике безопасности; 3) участвует в проверке внедрения мероприятий; 4) проверяет выполнение правил; 5) участвует в комиссиях по рассмотрению проектов и приемки в эксплуатацию; 6) имеет право давать указания (предписания) об устранении нарушений и недостатков по ТБ; 7) имеет право запрещать работу на отдельных участках, агрегатах, станках при условии явной опасности для жизни и здоровья грудящихся. Отдел охраны труда привлекает коллектив и общественные организации к разработке и внедрению комплексного плана мероприятий по ОТ. Ежегодно администрация совместно с профсоюзом от имени коллектива рабочих и служащих заключает коллективные договора, которые содержат соглашения по ОТ, являющиеся формой планирования мероприятий по ОТ. На администрацию предприятий возлагается проведение инструктажа по технике безопасности и производственной санитарии рабочих и служащих, осуществление постоянного контроля за соблюдением работниками правил безопасности и инструкций по охране труда. 2.4. Административно-производственный контроль по охране труда в организациях Наибольшее распространение на предприятиях получил административно–производственный контроль, при котором производится последовательная проверка состояния охраны труда на трех и более уровнях. Например, в нефтеперерабатывающей и газовой отраслях предусмотрен шести-уровневый контроль (согласно ВРД 39-1.14-021-2001 «Единая система управления охраной труда и промышленной безопасностью в ОАО «Газпром»). Объекты контроля для каждого уровня можно подразделить на группы: • на первом уровне – рабочее место, участок, бригада; • на втором уровне – цех, служба; • на третьем уровне – филиал, производство; • на четвертом и пятом уровнях – организация; • на шестом уровне – акционерное общество. Первый уровень контроля осуществляет каждый работник на своем рабочем месте. Работник ежедневно проверяет состояние рабочего места на соответствие требованиям охраны труда и при выявлении нарушений принимает меры по и устранению, сообщает о нарушениях непосредственному руководителю, старшему смены, бригады, вахты. Руководитель работ (бригадир, мастер, начальник смены), а также уполномоченные лица ежедневно перед началом работ проверяют состояние оборудования, инструментов, приспособлений, рабочего места, физическое состояние работника, состояние спецодежды и СИЗ, наличие и исправность средств коллективной защиты (вентиляция, освещение, средства сигнализации, блокировки и т.д.). Сведения о нарушениях норм, правил, инструкций вносятся руководителем участка в оперативно-технологическую документацию (оперативный журнал или журнал дефектов основного и вспомогательного оборудования). Выявленные нарушения незамедлительно устраняются под непосредственным надзором руководителя участка. Если нарушения, выявленные на первом уровне, не могут быть устранены силами работников участка, то руководитель участка записывает их в Журнал по охране труда цеха и докладывает об этом вышестоящему руководству для принятия мер по устранению нарушений. При выявлении грубых нарушений, которые могут причинить ущерб здоровью или привести к аварии, руководитель участка приостанавливает работы до полного устранения нарушений. Второй уровень административно–производственного контроля осуществляет руководитель цеха, службы не реже 1-го раза в 10 дней. При большом количестве в цехе объектов, участков, бригад или при значительной их разбросанности руководитель цеха письменным распоряжением закрепляет объекты между своими заместителями. Обнаруженные нарушения правил и норм безопасности записываются в Журнал охраны труда цеха (службы). Устранение нарушений производится в установленные сроки под непосредственным руководством начальника цеха (службы). Если выявленные на втором уровне нарушения не могут быть устранены силами цеха, то его руководитель докладывает об этом вышестоящему руководству. При выявлении грубых нарушений, которые могут причинить ущерб здоровью работников или привести к авариям, начальник цеха (службы) приостанавливает работы до полного устранения этих нарушений, о чем информирует вышестоящего руководителя. Выполнение мероприятий на втором уровне контроля осуществляет начальник цеха. Он не реже одного раза в месяц проводит оперативное совещание с начальниками, мастерами, на котором рассматриваются результаты проверок состояния охраны труда, контролирует выполнение мероприятий в соответствии с Журналом охраны труда цеха. Третий уровень административно–производственного контроля осуществляет постоянно действующая комиссия по охране труда и промышленной безопасности (ПДК ОТ и ПБ), назначаемая приказом руководителя филиала, под руководством главного инженера или заместителя филиала по безопасности. В состав ПДК ОТ и ПБ входят главные специалисты по охране труда, а также представители государственного надзора и профсоюзных комитетов. Проверка служб, цехов, участков осуществляется выборочно в соответствии с утвержденным графиком. При этом в течение года должны быть проверены все цеха, службы, участки. Выявленные нарушения правил безопасности оформляются актом обследования. В необходимых случаях издаются приказы по устранению недостатков и наказанию работников, нарушивших требования охраны труда, пожарной и промышленной безопасности. Руководителем филиала, главным инженером или по их поручению главными специалистами принимаются меры по устранению нарушений. Контроль за исполнением замечаний, указанных в акте комиссией третьего уровня, осуществляет руководитель филиала, представитель ПДК ОТ и ПБ, заместители по направлениям деятельности, руководитель службы охраны труда филиала. Руководитель или главный инженер филиала не реже одного раза в квартал проводит совещание с участием специалистов по вопросу состояния охраны труда в организации, выполнения мероприятий, предложенных комиссиями, предписаниями органов государственного надзора, соглашением по охране труда, заслушивается информация начальников цехов, служб, участков. Итоги совещания оформляются протоколом. Четвертый и пятый уровни административно–производственного контроля осуществляются ПДК ОТ и ПБ, назначенной приказом руководителя организации. Руководство ПДК ОТ и ПБ осуществляет главный инженер – первый заместитель генерального директора организации. В состав ПДК ОТ и ПБ входят заместители руководителя по направлениям деятельности, заместитель главного инженера по охране труда, работники производственной службы по охране труда, главные специалисты, руководители производственно–технических отделов, руководители отдела организации труда и зарплаты. ПДК ОТ и ПБ осуществляет свою работу в соответствии с годовым планом работ по охране труда, утвержденным руководителем организации и согласованным с профсоюзным комитетом. Проверка филиалов производится выборочно по графику. О сроках проверки руководитель филиала извещается за две недели. Проверка проводится по утвержденной программе, включающей оценку состояния и эффективности работы по охране труда, промышленной и пожарной безопасности в филиале, выполнение предписаний органов государственного надзора, выполнение решений вышестоящих органов. По итогам проверки составляется акт, который в декадный срок высылается руководителю филиала. Издается приказ с мероприятиями по устранению выявленных недостатков и наказанию виновных должностных лиц. Руководитель организации, председатель ПДК ОТ и ПБ не реже одного раза в квартал проводит совещание с участием заместителей руководителей организации, начальников отделов, профкома и представителей органов госнадзора по выполнению мероприятий охраны труда и производственной безопасности, предложений о поощрении филиалов, работающих без травматизма и нарушений правил и норм. Решение совещания оформляется протоколом. Шестой уровень административно–производственного контроля возлагается на председателя правления ОАО, ответственного за вопросы охраны труда. Заместитель председателя ежегодно рассматривает и утверждает график проведения комплексных и целевых проверок состояния охраны труда в организациях. График согласовывается с Ростехнадзором и отраслевым профсоюзом. В процессе административно-производственного контроля проверяется (на втором и третьем уровнях): • организация работы всех уровней контроля; • ведение журнала по охране труда цеха; • выполнение мероприятий по охране труда, предписаний органов госнадзора, соглашения по охране труда; • своевременность и качество проведения инструктажа по охране труда; • наличие и соблюдение инструкций по охране труда по видам работ, плакатов и знаков безопасности; • соответствие требованиям безопасности зданий и сооружений, рабочих мест, оборудования, приспособлений и инструмента, средств защиты и сигнализации, КИП и А, их состояния; • наличие и ведение технических паспортов на оборудование; • наличие и соблюдение графиков ППР; • исправность ГПМ и сосудов, работающих под давлением; • соблюдение правил складирования заготовок, готовой продукции, взрывопожароопасных материалов; • санитарно–гигиеническое состояние рабочих мест, санитарно–бытовых помещений и устройств; • правильность использования работниками спецодежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты; • соблюдение законодательства о труде; • организация обучения и проверки знаний по охране труда; • наличие и ведение карт аттестации рабочих мест по условиям труда. На четвертом и пятом уровнях контролируется: • выполнение СУОТ в филиалах; • выполнение должностных обязанностей по охране труда; • организация 3-го уровня контроля; • наличие графика проверок, актов и предписаний ПДК ОТ и ПБ, ход выполнения соглашения по охране труда и санитарно–оздоровительных мероприятий; • организация обучения, инструктажа и проверок знаний, графиков проверки знаний у ИТР и рабочих, утвержденных программ по обучению, протоколов проверки знаний; • наличие кабинетов охраны труда, состояние пропаганды вопросов охраны труда; • своевременность расследования несчастных случаев на производстве, учет и анализ травматизма; • лечебно–профилактическое обслуживание работников (медосмотры, лечебное питание, льготы и компенсации). На шестом уровне проводится: • оценка работы всех ступеней контроля; • выполнение должностных обязанностей по охране труда; • график целевых и комплексных программ; • соглашение по охране труда; • выполнение предписаний органов госнадзора; • организация обучения по ОТ и ПБ; • обеспечение СИЗ; • состояние ОТ и ПБ в филиалах организации. 2.5. Государственный надзор и контроль в сфере охраны труда Основными способами защиты трудовых прав и интересов работников являются: - государственный надзор и контроль соблюдения трудового законодательства; - защита трудовых прав профессиональными союзами; - самозащита работниками трудовых прав. Государственный надзор и контроль соблюдения трудового законодательства и иных нормативных правовых актов, содержащих нормы трудового права, во всех организациях Российской Федерации осуществляют органы федеральной инспекции труда. Государственный надзор за соблюдением правил по безопасному ведению работ в отдельных отраслях и на некоторых объектах промышленности наряду с органами федеральной инспекции труда осуществляют специально уполномоченные органы – федеральные надзоры. Внутриведомственный государственный надзор осуществляют федеральные органы исполнительной власти, органы исполнительной власти субъектов РФ и органы местного самоуправления. Высший надзор за точным единообразным исполнением законов о труде на территории РФ осуществляет генеральный прокурор РФ и подчиненные ему прокуроры. Указом президента РФ от 09. 03. 04г. №314 функции по надзору и контролю соблюдения законодательства о труде переданы Федеральной службе по труду и занятости (Роструд). Постановлением правительства РФ от 30.06.04г. № 324 определено, что функции по надзору и контролю в сфере труда являются ключевыми функциями Роструда. Государственные инспекции труда выполняют следующие функции: - осуществляют государственный надзор и контроль соблюдения законодательства РФ о труде и охране труда на соответствующей территории; - расследуют несчастные случаи на производстве, анализируют их причины и разрабатывают предложения по предупреждению таких случаев; - рассматривают дела об административных правонарушениях; - информируют органы исполнительной власти и местного самоуправления о фактах нарушения законодательства о труде; - участвуют в работе по правовому воспитанию, распространению знаний по охране труда; - ведут прием граждан, рассматривают заявления, жалобы и иные обращения граждан о нарушениях их трудовых прав; - готовят отчеты о результатах деятельности инспекций. Государственные инспекторы имеют право: - беспрепятственно в любое время суток при наличии удостоверения установленного образца посещать в целях проведения инспекции организации любой организационно-правовой формы; - осуществлять проверки и расследования причин нарушения законодательства о труде и охране труда; - запрашивать и получать от руководителей и иных должностных лиц организаций, органов исполнительной власти, органов местного самоуправления и работодателей документы и объяснения, информацию для осуществления своих полномочий; - предъявлять работодателям обязательные для исполнения предписания об устранении нарушений законодательства о труде и охране труда с предложениями о привлечении виновных к дисциплинарной ответственности или отстранении их от занимаемой должности; - привлекать к административной ответственности виновных в нарушении законодательства о труде и охране труда; - по результатам проверок передавать материалы по фактам нарушений в правоохранительные органы о привлечении виновных к уголовной ответственности, а также предъявлять иск в суд. Государственные инспекторы имеют также право: - расследовать несчастные случаи на производстве; - выдавать разрешения на строительство, реконструкцию, производство и внедрение новой техники, технологий при проведении предупредительного надзора, выдавать заключения о возможности принятия в эксплуатацию новых или реконструируемых объектов; - требовать от работодателя принятия мер по устранению обнаруженных нарушений и недостатков в оборудовании, сооружениях или организации труда; - запрещать производство и использование средств индивидуальной защиты и средств коллективной защиты работников, не имеющих сертификатов соответствия или не соответствующих нормативным требованиям; - изымать для анализа образцы используемых или обрабатываемых материалов и веществ при условии уведомления об этом работодателя; - приостанавливать работу отдельных производственных подразделений и оборудования при нарушениях требований охраны труда, которые создают угрозу жизни и здоровью работников; - отстранять от работы лиц, не прошедших обучение, инструктаж по охране труда, стажировку на рабочих местах и проверку знаний требований охраны труда. Должностные лица, осуществляющие надзор и контроль за соблюдением законодательства о труде и охране труда, независимы от государственных органов и руководствуются только федеральными законами и Конституцией РФ. Государственные инспекторы несут ответственность за противоправные действия или бездействие. Государственные инспекторы обязаны хранить тайну, ставшую им известной при осуществлении своих полномочий, воздерживаться от сообщения работодателю сведений о заявителе, если проверка проводится в связи с его обращением, а заявитель возражает против сообщения работодателю данных об источнике жалобы. При инспекционной проверке госинспектор труда может уведомлять о своем присутствии работодателя, если только не считает, что это может снизить эффективность контроля. Государственный надзор по безопасному ведению работ в отдельных отраслях промышленности и на некоторых объектах осуществляется Федеральной службой по экологическому, техническому и атомному надзору (бывший Госгортехнадзор), который вправе следить за соблюдением норм по охране труда в организациях угольной, горнорудной, горнохимической, нефте- и газодобывающей, химической, металлургической, нефтегазоперерабатывающей, а также при устройстве и эксплуатации подъемных сооружений, котельных установок и сосудов, работающих под давлением, трубопроводов для пара и горячей воды, объектов, связанных с добычей, транспортировкой, хранением и использованием газа, при ведении взрывных работ в промышленности. На Федеральную службу по техническому надзору возложены следующие функции: - разработка мер по профилактике аварий и производственного травматизма; - установление правил и норм безопасного ведения работ; - осуществление надзора за соблюдением требований безопасности на подконтрольных производствах, объектах и работах; - выдача лицензий на отдельные виды деятельности и аннулирование выданных им лицензий в случае возникновения опасности аварий, угрозы гибели людей. Госэнергонадзор при Министерстве промышленности и энергетики РФ осуществляет контроль технического состояния и безопасного обслуживания электрических и теплоиспользующих установок, рационального и эффективного использования энергии в организациях. Санитарно-эпидемиологический надзор осуществляется Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. Основными задачами службы являются: - профилактика инфекционных и массовых неинфекционных заболеваний населения; - предупреждение вредного влияния неблагоприятных условий труда, быта, факторов окружающей среды на здоровье человека; - гигиеническое воспитание и образование населения. Государственный пожарный надзор при МЧС РФ осуществляет контроль за соблюдением требований пожарной безопасности и пресечение их нарушений. Основными задачами Государственной противопожарной службы являются: - организация разработки государственной политики и нормативного регулирования в области пожарной безопасности; - организация и осуществление пожарного надзора в РФ; - организация и осуществление охраны населенных пунктов, организаций, сельскохозяйственных объектов, иных юридических лиц от пожаров, выполнение других услуг в области пожарной безопасности; - обеспечение и осуществление тушения пожаров; - осуществление подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров для пожарной охраны. Для обеспечения общественного контроля соблюдения законных прав и интересов работников в сфере охраны труда создаются комитеты (комиссии) по охране труда. В их состав на паритетной основе входят представители работодателей, профсоюзов и иных уполномоченных работниками представительных органов. Рекомендации по формированию и организации деятельности совместных комитетов (комиссий) по охране труда, создаваемых на предприятиях, учреждениях и организациях численностью работников более 10 человек утверждены приказом №413 от 29.05.2006 г. Минздрав. соц. развития РФ «Об утверждении типовых положений о комитете (комиссии) по охране труда». Представители работников выдвигаются в комитет, как правило, из числа уполномоченных (доверенных) лиц по ОТ, профессионального союза или трудового коллектива. Численность членов комитета может определяться в зависимости от числа работников на предприятии, специфики производства, структуры и других особенностей предприятия, по взаимной договоренности сторон, представляющих интересы работодателей и работников. Условия создания, деятельности и срок полномочий комитета оговариваются в коллективном договоре или другом совместном решении работодателей и уполномоченных работниками представительных органов. Выдвижение в комитет представителей работников проводится на общем собрании трудового коллектива, а представители работодателя назначаются приказом по предприятию. Представители работников отчитываются о проделанной работе не реже 1 раза в год на общем собрании трудового коллектива. В случае признания их деятельности неудовлетворительной собрание вправе отозвать их из состава комитета и выдвинуть в его состав новых представителей. Комитет может выбирать из своего состава председателя, заместителей от каждой стороны и секретаря. Председателем комитета не рекомендуется избирать работника, который по своим служебным обязанностям отвечает за состояние охраны труда на предприятии или находится в непосредственном подчинении работодателю. Члены комитета выполняют свои обязанности на общественных началах, как правило, без освобождения от основной работы, если иное не оговорено в коллективном договоре. Комитет осуществляет свою деятельность в соответствии с планом работы, который принимается на заседании комитета и утверждается его председателем. Заседание комитета проводится по мере необходимости, но не реже одного раза в квартал. Комитет в своей деятельности руководствуется законодательными и иными нормативными правовыми актами РФ о труде и охране труда, коллективным договором (соглашением по охране труда), нормативными документами предприятия. Комитет по охране труда в организациях осуществляет следующие задачи: - разработку на основе предложений сторон программы совместных действий работодателя, профессиональных союзов и иных уполномоченных работниками представительных органов по улучшению условий и охраны труда, предупреждению производственного травматизма и профессиональных заболеваний; - рассмотрение предложений по разработке мероприятий для подготовки соглашения по охране труда; - анализ условий и охраны труда на предприятии и подготовку соответствующих предложений по решению проблем охраны труда; - информирование работников о состоянии условий и охраны труда на рабочих местах, существующем риске повреждения здоровья и полагающихся работникам средств индивидуальной защиты, компенсациях и льготах. Для выполнения поставленных задач на комитет возлагаются следующие функции: - рассмотрение предложений работодателя, профессиональных союзов и работников по созданию безопасных условий труда на предприятии и разработка рекомендаций, отвечающих требованиям охраны труда; - рассмотрение результатов обследования состояния условий труда на рабочих местах, участие в проведении обследований по обращениям работников и выработка рекомендаций по устранению выявленных нарушений; - изучение причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний, анализ эффективности проводимых мероприятий по охране труда, подготовка информационно-аналитических материалов о фактическом состоянии охраны труда на предприятии; - анализ хода и результатов аттестации рабочих мест по условиям труда, участие в подготовке предприятия к сертификации работ по охране труда; - участие в разработке проекта бюджета фонда ОТ предприятия; - содействие работодателю во внедрении в производство более совершенных технологий, новой техники, автоматизации и механизации производственных процессов с целью повышения безопасности труда; - изучение состояния и использования санитарно-бытовых помещений и санитарно-гигиенических устройств, обеспечения работников спецодеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты, правильности их применения, предоставление лечебно-профилактического питания; - оказание содействия работодателю в организации на предприятии обучения безопасным методам и приемам выполнения работ, проведения качественного инструктажа работников по охране труда, участие в работе по пропаганде охраны труда на предприятии. Для осуществления указанных функций Комитету предоставляются права: - получать от работодателя и службы охраны труда информацию о состоянии условий труда на рабочих местах, производственного травматизма и профессиональных заболеваниях; - заслушивать на своих заседаниях сообщения работодателя по вопросам выполнения обязанностей по обеспечению здоровых и безопасных условий труда и соблюдения прав работников на охрану труда; - участвовать в работе по формированию мероприятий коллективного договора или соглашения по охране труда; - вносить предложения работодателю о привлечении к дисциплинарной ответственности должностных лиц в случае нарушения ими законодательных и нормативных правовых актов по охране труда, сокрытия несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний; - вносить предложения о моральном и материальном поощрении работников за активное участие в работе по созданию здоровых и безопасных условий труда на предприятии. С целью осуществления общественного контроля по охране труда в организациях могут избираться уполномоченные (доверенные) лица по охране труда профессиональных союзов и иных уполномоченных работниками представительных органов. Рекомендации по организации работы уполномоченного (доверенного) лица по охране труда профессионального союза или трудового коллектива утверждены постановлением Минтруда России от 08.04.1994 г. №30. Выборы уполномоченных рекомендуется проводить на общем собрании трудового коллектива организации на срок не менее двух лет. Численность уполномоченных, порядок их избрания и срок полномочий могут быть оговорены в коллективном договоре или другом совместном решении работодателя и представительного органа работников. Не рекомендуется избирать уполномоченными работников, которые по занимаемой должности несут ответственность за состояние охраны труда на предприятии. Уполномоченные периодически отчитываются на общем собрании трудового коллектива. Они могут быть отозваны до истечения срока полномочий, если они не выполняют своих функций. Уполномоченные обязаны содействовать созданию на предприятии здоровых и безопасных условий труда. Им предоставляется право: - контролировать в подразделении, в котором они являются уполномоченными, соблюдение законодательных и нормативных требований охраны труда; - проверять выполнение мероприятий, предусмотренных коллективным договором, соглашением, результатами расследования несчастных случаев; - получать информацию от руководителей предприятия о состоянии условий труда; - предъявлять требования должностным лицам о приостановке работ в случае угрозы жизни и здоровью работников; - выдавать руководителям подразделений представления об устранении выявленных нарушений по охране труда, сокрытии фактов несчастных случаев на производстве; - принимать участие в рассмотрении трудовых споров, связанных с изменениями условий труда, обязательств, установленных коллективным договором и соглашением по охране труда. По поручению профкома участвовать в расследовании несчастных случаев. Работодатель обязан создавать необходимые условия для работы уполномоченных, обеспечивать их правилами, инструкциями, другими нормативными и справочными материалами по охране труда за счет средств предприятия. Уполномоченным рекомендуется предоставлять необходимое время в течение рабочего дня, устанавливать дополнительные социальные гарантии на условиях, определяемых коллективным договором. 2.6. Ответственность должностных лиц за нарушение законодательства, норм и правил по охране труда и окружающей среды Действующее законодательство устанавливает следующие виды юридической ответственности: • дисциплинарная; • материальная; • административная; • уголовная; • гражданско-правовая. Законодательство устанавливает довольно широкий круг субъектов ответственности за нарушения в рассматриваемой сфере: это могут быть как юридические лица (предприятия), так и лица физические - прежде всего так называемые должностные лица предприятий, а также работники, не входящие в круг должностных лиц. Меры каждого из перечисленных видов ответственности многообразны. Например, выговор или увольнение с работы (дисциплинарные санкции), штраф (административная санкция), возмещение вреда (гражданско-правовая санкция), лишение свободы, исправительные работы (уголовная ответственность). Дисциплинарная ответственность работника представляет собой его обязанность понести наказание, установленное нормами трудового права, за совершенный дисциплинарный проступок, коим признается противоправное, виновное невыполнение либо ненадлежащее исполнение работником своих трудовых обязанностей. Меры дисциплинарной ответственности определены ТК РФ: это - замечание, выговор, увольнение с работы по соответствующим основаниям (ст. 192 ТК РФ). Как и любое другое правонарушение (административное, уголовное) дисциплинарный проступок обладает совокупностью признаков: субъект, субъективная сторона, объект, объективная сторона. При наложении дисциплинарного взыскания должны учитываться тяжесть совершенного проступка, обстоятельства его совершения, предшествующая работа и поведение работника. Выбор конкретной меры дисциплинарной ответственности находится целиком в компетенции администрации организации. До применения дисциплинарного взыскания работодатель должен затребовать от работника объяснение в письменной форме. При отказе работника дать объяснение составляется соответствующий акт, а отказ работника не является препятствием для применения дисциплинарного взыскания. За каждый дисциплинарный проступок может быть применено только одно дисциплинарное взыскание. Приказ работодателя о применении взыскания объявляется работнику под расписку, а в случае отказа работника от расписки также составляется соответствующий акт. Если в течение года работник, подвергшийся дисциплинарному взысканию, не совершит нового нарушения, то он считается ненаказанным. Нарушение работником норм и правил по охране труда и по безопасному ведению работ всегда квалифицируется как правонарушение, в том числе дисциплинарное. В частности, отказ или уклонение работника от медицинского освидетельствования, отказ работника от прохождения в рабочее время специального обучения или проверки знаний и навыков по охране труда, если это является обязательным условием допуска к работе безусловно признается дисциплинарным проступком. При этом, как отмечалось выше, работодатель обязан отстранить работника от работы (ст. 76 ТК РФ). Административная ответственность за нарушение законодательства об охране труда регулируется Кодексом Российской Федерации об административных правонарушениях (Федеральный закон от 30 декабря 2001 года N 195-ФЗ. В соответствии с КоАП РФ к наказуемым административным правонарушениям в сфере охраны труда следует отнести следующие составы: Статья 5.27. Нарушение законодательства о труде и об охране труда Статья 8.1. Несоблюдение экологических требований при планировании, технико-экономическом обосновании проектов, проектировании, размещении, строительстве, реконструкции, вводе в эксплуатацию, эксплуатации предприятий, сооружений или иных объектов Статья 8.2. Несоблюдение экологических и санитарно - эпидемиологических требований при обращении с отходами производства и потребления и иными опасными веществами Статья 9.1. Нарушение требований промышленной безопасности или условий лицензий на осуществление видов деятельности в области промышленной безопасности опасных производственных объектов Статья 19.5. Невыполнение в срок законного предписания (постановления, представления) органа (должностного лица), осуществляющего государственный надзор (контроль) Дело об административном правонарушении возбуждается должностным лицом, уполномоченным составлять протокол об административных правонарушениях, либо прокурором, вынесшим соответствующее постановление. По подавляющему большинству административных правонарушений предусмотрено наказание в виде штрафов, налагаемых на должностных лиц и лиц, осуществляющих предпринимательскую деятельность без образования юридического лица (как правило от 1 до 5 тысяч рублей) и на юридических лиц (от 30 до 50 тысяч рублей), а также административное приостановление деятельности (на срок до девяноста суток). Административный штраф - это денежное взыскание с нарушителя (физического лица или с организации (юридического лица). Предупреждение - мера административного наказания, выраженная в официальном порицании физического или юридического лица. Предупреждение выносится в письменной форме. Дисквалификация - новая для российского права и законодательства мера административного наказания. Дисквалификация заключается лишении физического лица права занимать руководящие должности в исполнительном органе управления юридического лица. Дисквалификация назначается судьей. Уголовная ответственность наступает за совершение наиболее тяжких правонарушений, именуемых преступлениями, и поэтому является самым суровым видом правовой ответственности, заключающейся в лишении или ограничении прав и свобод лиц, виновных в совершении преступлений. Уголовная ответственность возникает, если деяние повлекло по неосторожности причинение тяжкого и средней тяжести вреда здоровью человека, а также смерть человека или иные тяжкие последствия при авариях, пожарах и т.д. Уголовная ответственность должностных лиц предприятий (организации) наступает при наличии в их деянии (т.е. действии либо бездействии) состава преступления. 2.7. Обучение и проверка знаний по охране труда В соответствии со ст. 225 Трудового кодекса Российской Федерации все работники организации, в том числе ее руководитель, обязаны проходить обучение по охране труда и проверку знаний требований охраны труда в порядке, установленном Правительством Российской Федерации. Порядок обучения утвержден постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации и Министерства образования Российской Федерации от 13.01.2003 № 1/29 «Об утверждении Порядка обучения и проверки знаний требований охраны труда работников организаций». Работодатель (или уполномоченное им лицо) обязан организовать в течение месяца после приема на работу обучение безопасным приемам и методам выполнения работ всех поступающих на работу лиц, а также лиц, переводимых на другую работу. Обучение по охране труда проводится при подготовке работников рабочих профессий, переподготовке и обучении их другим профессиям. Работодатель (или уполномоченное им лицо) обеспечивает обучение лиц, принимаемых на работу с вредными и (или) опасными условиями труда, безопасным методам и приемам выполнения работ со стажировкой на рабочем месте и сдачей экзаменов, а в процессе трудовой деятельности – проведение периодического обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда. Работники рабочих профессий, впервые поступившие на указанные работы либо имеющие перерыв в работе по профессиям (виду) работ более одного года, проходят обучение и проверку знаний требований охраны труда в течение первого месяца после назначения на эти работы. Порядок, форма, периодичность и продолжительность обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда работников рабочих профессий устанавливается работодателем (или уполномоченным им лицом) в соответствии с нормативными правовыми актами, регулирующими безопасность конкретных видов работ. Ответственность за организацию своевременного и качественного обучения и проверку знаний по охране труда, а также инструктажа работников возлагается на работодателя. Обучение и инструктажи проводятся в соответствии с межотраслевыми (едиными) нормативными правовыми актами по охране труда и ГОСТ 12.0.004-90 ССБТ «Организация обучения безопасности труда. Общие положения». Работодатель обязан определить профессии, должности и виды работ, требующие обучения и инструктаж по охране труда. Кроме того, обучение по охране труда является обязательным требованием при решении вопроса о выдаче вновь созданной организации лицензии, если ее деятельность подлежит лицензированию в соответствии с Федеральным законом от 04.05.2011 №99-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности». Инструктаж по охране труда Для всех вновь поступающих на работу лиц, а также работников, переводимых на другую работу, работодатель (уполномоченное им лицо) обязан проводить инструктаж по охране труда, организовывать обучение безопасным методам и приемам выполнения работ. Инструктаж по охране труда представляет собой мероприятие по кратковременному обучению работников требованиям безопасности труда. По характеру и времени проведения инструктаж подразделяется на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой. Вводный инструктаж проводится со всеми принимаемыми на работу лицами в организацию, а также командированными в организацию работниками и работниками сторонних организаций, выполняющих работы на выделенном участке, и другими лицами, участвующими в производственной деятельности организации. Его проводит специалист по охране труда или работник, на которого приказом работодателя (или уполномоченного им лица) возложены эти обязанности по программе, разработанной на основании законодательных и иных нормативных правовых актов Российской Федерации с учетом специфики деятельности организации и утвержденной в установленном порядке работодателем (или уполномоченным им лицом). Проведение инструктажа регистрируется в журнале регистрации вводного инструктажа с подписью лица инструктирующего и инструктируемого. Первичный инструктаж на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой инструктажи проводятся непосредственным руководителем (производителем) работ (мастером, прорабом, и др.), прошедшим в установленном порядке обучение по охране труда и проверку знаний требований охраны труда. Инструктаж включает в себя ознакомление работников с имеющимися опасными или вредными производственными факторами, изучение требований охраны труда, содержащихся в локальных нормативных актах организации, инструкциях по охране труда, технической, эксплуатационной документации, а также применение безопасных методов и приемов выполнения работ. Первичный инструктаж на рабочем месте проводится до начала самостоятельной работы со следующими лицами: - со всеми вновь принятыми в организацию работниками, включая работников, выполняющих работу на условиях трудового договора, заключенного на срок до двух месяцев или на период выполнения сезонных работ, в свободное от основной работы время (совместители), а также на дому (надомники) с использованием материалов, инструментов и механизмов, выделяемых работодателем или приобретаемых ими за свой счет; - с работниками организации, переведенными в установленном порядке из другого структурного подразделения, либо работниками, которым поручается выполнение новой для них работы; - с командированными работниками сторонних организаций, обучающимися в образовательных учреждениях соответствующих уровней, проходящими производственную практику (практические занятия), и другими лицами, участвующими в производственной деятельности организации. Проведение всех видов инструктажа регистрируется в соответствующих журналах проведения инструктажа (в установленных случаях – в наряде-допуске на производство работ) с указанием подписи инструктируемого и подписи инструктирующего, а также даты проведения инструктажа. Повторный инструктаж проходят все работники, за исключением тех, которые освобождаются от прохождения первичного инструктажа, не реже одного раза в шесть месяцев по программам, разработанным для проведения первичного инструктажа на рабочем месте. Внеплановый инструктаж проводится в следующих случаях: - при введении в действие новых или изменении законодательных и иных нормативных правовых актов, содержащих требования охраны труда, а также инструкций по охране труда; - при изменении технологических процессов, замене или модернизации оборудования, приспособлений, инструмента и других факторов, влияющих на безопасность труда; - при нарушении работниками требований охраны труда, если эти нарушения создали реальную угрозу наступления тяжких последствий (несчастный случай на производстве, авария и т.п.); - по требованию должностных лиц органов государственного надзора и контроля; - при перерывах в работе (для работ с вредными и (или) опасными условиями – более 30 календарных дней, а для остальных работ – более 2-х недель); - по решению работодателя (или уполномоченного им лица). Целевой инструктаж проводится при выполнении разовых работ, при ликвидации последствий аварий, стихийных бедствий и работ, на которые оформляются наряд-допуск, разрешение или другие специальные документы, а также при проведении в организации массовых мероприятий. Конкретный порядок, условия, сроки и периодичность проведения всех видов инструктажей по охране труда работников отдельных отраслей и организаций регулируются соответствующими отраслевыми и межотраслевыми нормативными правовыми актами по безопасности и охране труда. Инструктаж по охране труда завершается устной проверкой приобретенных работником знаний и навыков безопасных приемов работы лицом, проводившим инструктаж. 2.8. Опасные и вредные производственные факторы Опасный производственный фактор – воздействие которого приводит к несчастному случаю – травме. Вредный производственный фактор – воздействие которого приводит к заболеванию и снижению работоспособности. ГОСТ 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. Группы опасных и вредных производственных факторов: физические, химические, биологические, психофизиологические. Группа физических опасных и вредных факторов подразделяется на подгруппы: а) движущиеся машины, механизмы, заготовки, материалы, изделия: напольные и подвесные конвейеры, подъемно-транспортные механизмы, автоматические линии, машины, движущиеся изделия, заготовки, станки, различные материалы; б) повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; в) повышенная или пониженная температура поверхности оборудования и материалов; г) повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; д) повышенный уровень шума на рабочем месте; е) повышенный уровень вибрации; ж) повышенный уровень инфразвуковых колебаний (f < 20 Гц), ультразвука (f > 20000 Гц); з) повышенный или пониженный уровень барометрического давления, влажности воздуха, подвижности воздуха, ионизации воздуха; и) повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека; к) повышенный уровень статического электричества, электромагнитных излучений, напряженности электромагнитного поля, магнитного поля; л) отсутствие или недостаток естественного света; м) недостаточная освещенность рабочей зоны; н) повышенная яркость света; о) повышенная контрастность; п) прямая и отраженная блесткость; р) повышенная пульсация светового потока; с) повышенный уровень ультрафиолетовой радиации; т) повышенный уровень инфракрасной радиации; у) острые кромки и шероховатость заготовок, инструмента; ф) расположение рабочего места на высоте; х) невесомость. Группа химических опасных и вредных производственных факторов подразделяется: а) по характеру воздействия на организм человека: токсические, раздражающие, сенсибилизирующие – повышение чувствительности клеток, канцерогенные – вызывающие злокачественные опухоли, мутагенные – изменение наследственности, влияющие на репродуктивную функцию – воспроизведение удержанного в памяти; б) по пути проникновения в организм человека: через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки. Группа биологически опасных и вредных производственных факторов – микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибки и др.) Группа психофизиологических опасных и вредных производственных факторов. Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на следующие: а) физические перегрузки; б) нервно-психические перегрузки. Физические перегрузки подразделяются на: • статические; • динамические. Нервно-психические перегрузки подразделяются на: • умственное перенапряжение; • перенапряжение анализаторов; • монотонность труда; • эмоциональные перегрузки. Один и тот же опасный и вредный производственный фактор по природе своего действия может относиться одновременно к различным группам. 2.9. Расследование и регистрация несчастных случаев на производстве Расследование и учет несчастных случаев и профессиональных заболеваний производится в соответствии со следующими документами: - Ст. 227-231 Трудового кодекса Российской Федерации; - Постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 24.10.2002 № 73 «Об утверждении форм документов, необходимых для расследования и учета несчастных случаев на производстве, и Положением об особенностях расследования несчастных случаев на производстве в отдельных отраслях и организациях»; - Постановлением Правительства Российской Федерации от 15.12.2000 № 967 «Об утверждении положения о расследовании и учете профессиональных заболеваний». При несчастном случае на производстве работодатель (его представитель) обязан: - немедленно организовать первую помощь пострадавшему и при необходимости доставку его в учреждение здравоохранения; - принять неотложные меры по предотвращению развития аварийной ситуации и воздействия травмирующих факторов на других лиц; - сохранить до начала расследования несчастного случая на производстве обстановку, какой она была на момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью других лиц и не ведет к аварии, а в случае невозможности ее сохранения – зафиксировать сложившуюся обстановку (составить схемы, сделать фотографии и произвести другие мероприятия); - обеспечить своевременное расследование несчастного случая на производстве и его учет в соответствии с настоящей главой; - немедленно проинформировать о несчастном случае на производстве родственников пострадавшего, а также направить сообщение в органы и организации, определенные трудовым Кодексом и иными нормативными правовыми актами. При групповом несчастном случае на производстве (два человека и более), тяжелом несчастном случае на производстве, несчастном случае на производстве со смертельным исходом работодатель (его представитель) в течение суток обязан сообщить соответственно: 1) о несчастном случае, происшедшем в организации: - в соответствующую государственную инспекцию труда; - в прокуратуру по месту происшествия несчастного случая; - в федеральный орган исполнительной власти по ведомственной принадлежности; - в орган исполнительной власти субъекта Российской Федерации; - в организацию, направившую работника, с которым произошел несчастный случай; - в территориальные объединения организаций профсоюзов; - в территориальный орган государственного надзора, если несчастный случай произошел в организации или на объекте, подконтрольных этому органу; - страховщику по вопросам обязательного социального страхования от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний; 2) о несчастном случае, происшедшем у работодателя - физического лица: - в соответствующую государственную инспекцию труда; - в прокуратуру по месту нахождения работодателя - физического лица; - в орган исполнительной власти субъекта Российской Федерации; - в территориальный орган государственного надзора, если несчастный случай произошел на объекте, подконтрольном этому органу; - страховщику по вопросам обязательного социального страхования от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний. О случаях острого отравления работодатель (его представитель) сообщает также в соответствующий орган санитарно-эпидемиологического надзора. Для расследования несчастного случая на производстве в организации работодатель незамедлительно создает комиссию в составе не менее трех человек. В состав комиссии включаются специалист по охране труда или лицо, назначенное ответственным за организацию работы по охране труда приказом (распоряжением) работодателя, представители работодателя, представители профсоюзного органа или иного уполномоченного работниками представительного органа, уполномоченный по охране труда. Комиссию возглавляет работодатель или уполномоченный им представитель. Состав комиссии утверждается приказом (распоряжением) работодателя. Руководитель, непосредственно отвечающий за безопасность труда на участке (объекте), где произошел несчастный случай, в состав комиссии не включается. В расследовании несчастного случая на производстве у работодателя – физического лица принимают участие указанный работодатель или уполномоченный его представитель, доверенное лицо пострадавшего, специалист по охране труда, который может привлекаться к расследованию несчастного случая и на договорной основе. Несчастный случай на производстве, происшедший с лицом, направленным для выполнения работ к другому работодателю, расследуется комиссией, образованной работодателем, у которого произошел несчастный случай. В состав данной комиссии входит уполномоченный представитель работодателя, направившего это лицо. Неприбытие или несвоевременное прибытие указанного представителя не является основанием для изменения сроков расследования. Несчастный случай, происшедший с работником организации, производящей работы на выделенном участке другой организации, расследуется и учитывается организацией, производящей эти работы. В этом случае комиссия, проводившая расследование несчастного случая, информирует руководителя организации, на территории которой производились эти работы, о своих выводах. Несчастный случай, происшедший с работником при выполнении работы по совместительству, расследуется и учитывается по месту, где производилась работа по совместительству. Расследование несчастного случая на производстве, происшедшего в результате аварии транспортного средства, проводится комиссией, образуемой работодателем, с обязательным использованием материалов расследования, проведенного соответствующим государственным органом надзора и контроля. Каждый работник или уполномоченный им представитель имеет право на личное участие в расследовании несчастного случая на производстве, происшедшего с работником. На основании собранных документов и материалов комиссия устанавливает обстоятельства и причины несчастного случая, определяет, был ли пострадавший в момент несчастного случая связан с производственной деятельностью работодателя и объяснялось ли его пребывание на месте происшествия исполнением им трудовых обязанностей, квалифицирует несчастный случай как несчастный случай на производстве или как несчастный случай, не связанный с производством, определяет лиц, допустивших нарушения требований безопасности и охраны труда, законов и иных нормативных правовых актов, и определяет меры по устранению причин и предупреждению несчастных случаев на производстве. Постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 24 октября 2002 г. № 73 утвержден Порядок расследования несчастных случаев на производстве, учитывающий особенности отдельных отраслей и организаций, а также формы документов, необходимых для расследования несчастных случаев на производстве. По каждому несчастному случаю на производстве, вызвавшему необходимость перевода работника в соответствии с медицинским заключением на другую работу, потерю работником трудоспособности на срок не менее одного дня либо повлекшему его смерть, оформляется акт о несчастном случае на производстве в двух экземплярах на русском языке либо на русском языке и государственном языке соответствующего субъекта Российской Федерации. При несчастном случае на производстве с застрахованным составляется дополнительный экземпляр акта о несчастном случае на производстве. Результаты расследования несчастных случаев на производстве рассматриваются работодателем с участием профсоюзного органа данной организации для принятия решений, направленных на профилактику несчастных случаев на производстве. Акт о несчастном случае на производстве подписывается членами комиссии, утверждается работодателем (уполномоченным им представителем) и заверяется печатью, а также регистрируется в журнале регистрации несчастных случаев на производстве. Работодатель (уполномоченный им представитель) в трехдневный срок после утверждения акта о несчастном случае на производстве обязан выдать один экземпляр указанного акта пострадавшему, а при несчастном случае на производстве со смертельным исходом – родственникам либо доверенному лицу погибшего (по их требованию). Второй экземпляр акта о несчастном случае вместе с материалами расследования хранится в течение 45 лет по месту работы пострадавшего на момент несчастного случая на производстве. При страховых случаях третий экземпляр акта о несчастном случае и материалы расследования работодатель направляет в исполнительный орган страховщика (по месту регистрации в качестве страхователя). Расследованию подлежат и квалифицируются как несчастные случаи, не связанные с производством, с оформлением акта произвольной формы следующие случаи: - смерть вследствие общего заболевания или самоубийства, подтвержденная в установленном порядке учреждением здравоохранения и следственными органами; - смерть или повреждение здоровья, единственной причиной которых явилось (по заключению учреждения здравоохранения) алкогольное, наркотическое или токсическое опьянение (отравление) работника, не связанное с нарушениями технологического процесса, где используются технические спирты, ароматические, наркотические и другие аналогичные вещества; - несчастный случай, происшедший при совершении пострадавшим проступка, содержащего по заключению правоохранительных органов признаки уголовно наказуемого деяния. Акт произвольной формы вместе с материалами расследования хранится в течение 45 лет. Тяжелые, групповые и смертельные несчастные случаи подлежат специальному расследованию. Кроме того, работодатель обязан организовать расследование обстоятельств и причин возникновения у работника профессионального заболевания. Работодатель в течение 10 дней с даты получения извещения об установлении заключительного диагноза профессионального заболевания образует комиссию по расследованию профессионального заболевания (далее именуется - комиссия), возглавляемую главным врачом центра государственного санитарно - эпидемиологического надзора. В состав комиссии входят представитель работодателя, специалист по охране труда (или лицо, назначенное работодателем ответственным за организацию работы по охране труда), представитель учреждения здравоохранения, профсоюзного или иного уполномоченного работниками представительного органа. В расследовании могут принимать участие другие специалисты. Работодатель обязан обеспечить условия работы комиссии. По результатам расследования комиссия составляет акт о случае профессионального заболевания по прилагаемой форме. Работодатель в месячный срок после завершения расследования обязан на основании акта о случае профессионального заболевания издать приказ о конкретных мерах по предупреждению профессиональных заболеваний. Об исполнении решений комиссии работодатель письменно сообщает в центр государственного санитарно – эпидемиологического надзора. Акт о случае профессионального заболевания составляется в трехдневный срок по истечении срока расследования в пяти экземплярах, предназначенных для работника, работодателя, центра государственного санитарно - эпидемиологического надзора, центра профессиональной патологии (учреждения здравоохранения) и страховщика. Акт подписывается членами комиссии, утверждается главным врачом центра государственного санитарно – эпидемиологического надзора и заверяется печатью центра. 2.10. Методы анализа производственного травматизма С целью выявления причин и закономерностей травматизма применяют методы анализа: статистический, монографический и экономический. Статистический метод по данным повторяемости (статистика): определяются и сравниваются параметры закона и расследования при помощи методов математической статистики. Монографический состоит в детальном исследовании всего комплекса условий, в которых произошел НС: техпроцесс, рабочее место, оборудование, материалы. Позволяет наиболее полно определить способы предупреждения травматизма. Экономический метод состоит в определении экономического ущерба. Пример Оценка и сравнение уровня травматизма в РФ производится по частоте и тяжести травматизма. Показатель частоты: число НС на 1000 работающих за определенный отрезок времени, коэффициент частоты Кч. , (2.1) где n – число НС за данный период: месяц, квартал, год; N – среднесписочное число работающих за тот же период. Частота профессиональных заболеваний определяется по этой же формуле, но отрезок времени берется длительным (1 год, 5 лет, 10 лет). Показатель тяжести травматизма – средняя продолжительность нетрудоспособности на один НС, коэффициент тяжести , (2.2) где– число дней нетрудоспособности по всем НС за данный период; n – число НС. Установлено, что материальные убытки даже при относительно легких травмах составляют значительную величину. Например, производительность труда бригады после потери одним из ее членов двух пальцев на руке снизилась на 19% и в течение 63 дней была ниже обычной. У бригады, работающей по соседству, производительность труда снизилась на 12%. Общие убытки составили 509 950 долларов США. 3. Нормирование параметров микроклимата 3.1. Контроль микроклимата Нормирование микроклимата ведется в соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Эти нормы распространяются на рабочие места всех видов производственных помещений и являются обязательными для всех предприятий и организаций. Нормы микроклимата делятся на оптимальные и допустимые. Оптимальные показатели микроклимата обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности, являются предпочтительными на рабочих местах. Оптимальные показатели микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы операторского типа, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и т.д.). Допустимые микроклиматические показатели установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут привести к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия. Допустимые показатели микроклимата устанавливаются в тех случаях, когда по технологическим требованиям, технически и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины. Допустимые величины интенсивности теплового облучения от производственных источников, нагретых до теплового свечения (материалов, изделий и прочее), должны соответствовать значениям в табл. 3.1. Оптимальные и допустимые показатели микроклимата приводятся в табл. 3.2 и 3.3. Холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха, равной +10 0C и ниже. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10 0C. Таблица 3.1 Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников Облучаемая поверхность тела, % Интенсивность теплового облучения, не более Вт/м2 50 и более 35 25 – 50 70 Не более 25 100 Таблица 3.2 Оптимальные параметры микроклимата на рабочих местах производственных помещений. (СанПиН 2.2.4.548-96) Период года Категория работ по уровню энергозатрат, Вт Температура воздуха, 0С Температура поверхностей, 0С Относительная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, не более м/с Холодный 1а (до 139) 1б (140-174) 2а (175-232) 2б (233-290) 3 ( более 290) 22 – 24 21 – 23 19 – 21 17 – 19 16 - 18 21 – 25 20 – 24 18 – 22 16 – 20 15 – 19 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 - 40 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 Теплый 1а (до 139) 1б (140-174) 2а (175-232) 2б (233-290) 3 ( более 290) 23 – 35 22 – 24 20 – 22 19 – 21 18 – 20 22 – 26 21 – 25 19 – 23 18 – 22 17 – 21 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 – 40 60 – 40 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от источников излучения, нагретых до белого и красного свечения (раскаленный или расплавленный металл, стекло, пламя и др.) не должны превышать 140 Вт/м2. При этом облучению подвергается не более 25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе лица и глаз. При наличии теплового облучения учитывается категория работы, поэтому при выполнении легкой работы допускается температура до 25 0С. Характеристики работы по энергозатратам приводятся в табл. 3.4. Характеристику производственных помещений по категориям выполняемых работ в зависимости от затраты энергии следует устанавливать в соответствии с ведомственными нормативными документами из категории работ, выполняемых 50% и более работающими в соответствующем помещении. Таблица 3.3 Допустимые параметры микроклимата на рабочих местах производственных помещений Период года Категория работ по уровню энергозатрат, Вт Температура воздуха, 0С Температура поверх-ностей, 0С Относи-тельная влаж-ность воздуха, % Скорость движения воздуха, не более м/с Диапазон ниже оптималь-ных величин Диапазон выше оптимальных величин Для диапазона температур воздуха ниже оптимальных величин, не более Для диапазона температур воздуха выше оптимальных величин, не более Холод-ный 1а (до 139) 1б (140-174) 2а (175-232) 2б (233-290) 3 ( более 290) 20,0-21,9 19,0-20,9 17,0-18,9 15,0-16,9 13,0-15,9 24,1-25,0 23,1-24,0 21,1-23,0 19,1-22,0 18,1-21,0 19-26 18-25 16-24 14-23 12-22 15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 0,3 0,4 0,4 Теп- лый 1а (до 139) 1б (140-174) 2а (175-232) 2б (233-290) 3 (более 290) 21,0-22,9 20,0-21,9 18,0-19,9 16,0-18,9 15,0-17,9 25,1-28,0 24,1-28,0 22,1-27,0 21,1-27,0 20,1-26,0 20-29 19-29 17-28 15-28 14-27 15-75 15-75 15-75 15-75 15-75 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 Рабочей зоной принято считать пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих. Постоянное рабочее место – место, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (более 50% или более 2 ч непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона. Непостоянное рабочее место – место, на котором работающий находится меньшую часть (менее 50% или менее 2ч непрерывно) своего рабочего времени. В производственных помещениях, где допустимые нормативные величины микроклимата невозможно выдержать по технологическим требованиям или экономически нецелесообразно, условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные. Таблица 3.4 Категории работ по энергозатратам Работа Категория Энергозатраты организма (расход энергии при выполнении работ) Характеристика работ Легкая физическая 1 Не более 150 ккал/ч (174 Вт) 1а Не более 120 ккал/ч (139 Вт) Работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением (ряд профессий на предприятиях точного приборо- и машиностроения, на часовом, швейном производстве, в сфере управления и т.д. 1б 121-150 ккал/ч (140-174 Вт) Работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением (ряд профессий в полиграфической промышленности, на предприятиях связи, контроллеры, мастера в различных видах производства и т.п.) Физическая средней тяжести 2 151-250 ккал/ч (175-232 Вт) 2а 151-200 ккал/ч (175-232 Вт) Работы, связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения (ряд профессий в механосборочных цехах машиностроительных предприятий, в прядильно-ткацком производстве и т.п.) 2б 201-250 ккал/ч (223-290 Вт) Работы, связанные с ходьбой и переноской тяжести до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением (ряд профессий в механизированных, литейных, прокатных, кузнечных, термических, сварочных цехах машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.) Тяжелая физическая работа 3 Более 250 ккал/ч ( более 290 Вт) Работы, связанные с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие значительных физических усилий ( ряд профессий в кузнечных цехах с ручной ковкой, литейных цехах с ручной набивкой и заливкой машиностроительных и металлургических предприятий и т.п.) В этих случаях используются защитные мероприятия, например, системы местного кондиционирования воздуха, спецодежда, оборудуются помещения для отдыха и обогрева, регламентируется рабочее время, т.е. устанавливаются перерывы в работе, сокращается продолжительность работы, увеличивается отпуск, уменьшается стаж работы и т.д. Для оценки общего воздействия параметров микроклимата на возможность перегрева работающих рекомендуется использовать интегральный показатель тепловой нагрузки среды (ТНС), который является эмпирическим показателем, характеризующим общее воздействие на человека температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и теплового облучения. ТНС-индекс рассчитывается по уравнению: ТНС=0,7tвл+0,3tш , (3.1) где tвл – температура влажного термометра, 0С; tш – температура внутри зачерненного шара, 0С. tвл определяется аспирационным психрометром; tш измеряется термометром, резервуар которого помещен в центр зачерненного шара. Эта температура отражает влияние температуры воздуха, температуры поверхностей и скорости движения воздуха. Рекомендуемые значения ТНС-индекса приведены в табл. 3.5. Таблица 3.5 Рекомендуемые значения ТНС-индекса Категория работ по уровню энерогозатрат Величина интегрального показателя, 0С 1а (до 139 Вт ) 1б (140 - 174 Вт) 2а (175 - 232 Вт) 2б (233 - 290 Вт) 3 (более 290 Вт) 22,2 - 26,4 21,5 - 25,8 20,5 - 25,1 19,5 - 23,9 18,0 - 21,8 Наиболее точным прибором для измерения относительной влажности является аспирационный (вентиляционный) психрометр (рис. 3.1). В его состав входят: два термометра 1 и 2, которые защищены с боков от теплового излучения и механических повреж­дений никелированными желобками. Резервуары термометров окружены двойными никелированными гильзами (трубками) 4 и 5, через которые с по­стоянной скоростью (4 м/с) проходит воздух. Перемещение воздуха достигается при помощи вентилятора 6 и соединительной трубки 7. Вентиля­тор приводится в действие пружиной, которая заводится ключом 8, наличие у психрометра металлических трубок 4, 5 с воздушной прослойкой между ними предохраняет резервуары термометров от теплового излучения, а относительно большая скорость движения воздуха около резервуара сокращает время на установление температурного равновесия и обеспечивает стабильный режим испарения, независимо от скорости движения окружающего воздуха. При по­мощи психрометров определяется относительная влажность воздуха при температурах до - 5°С. Если температура ниже, то применяют гигрометры. Рис. 3.1. Аспирационный психрометр Скорость воздушного потока определяется чашечными и крыльчатыми анемометрами. Крыльчатый анемометр состоит из металлического корпуса, в котором смонти­рованы колесо с лопатками и счетный механизм, соединенный с осью колеса. Счетный механизм имеет несколько стрелок и циферблат, деления которого со­ответствуют метрам пути. Для включения и выключения счетчика имеется рычажок, так называемый арретир. У чашечного анемометра воспринимающей частью является небольшая крестовина с четырьмя полыми полушариями, об­ращенными выпуклыми поверхностями в одну сторону. Крестовина с полушариями под действием воздушного потока движется в сторону выпуклости полушарий. Вращение крестовины передается счетному механизму. Крыльчатый анемометр применяется при определении скорости воздушного потока от 0,5 м/с до 16 м/с, чашечный анемометр применяется для измерения скорости воздуха от 9 м/с до 20 м/с. Скорость менее 0,5 м/с измеряется электроанемометрами. Контроль микроклимата ведется в соответствии с требованиями Сан ПиН 2.2.4.548-96, для чего применяются термометры, психрометры, анемометры и актинометры. Температура и относительная влажность измеряется аспирационным психрометрами, скорость движения воздуха – электротермоанемометрами, чашечными и крыльчатыми анемометрами, интенсивность теплового потока – актинометрами. Актинометры представляют из себя блок термопар, соединенных с гальванометром, который отградуирован в кал/см2мин или Вт/см2. Температура поверхности измеряется контактными (типа электрометров) или дистанционными (пирометрами и др.) приборами. 3.2. Отопление и кондиционирование производственных помещений Для поддержания требуемой температуры воздуха в холодный период года в помещениях применяют отопление, которое в зависимости от теплоносителя может быть водяным, паровым и воздушным. Горячая вода на отопление может подаваться от собственной котельной или от центральной котельной. Пар для отопления используют в тех случаях, если он поступает в помещение для технологических потребностей. Воздух нагревается радиаторами или стальными трубами, по которым движется горячая вода или пар. В помещениях с большим пылевыделением применяют трубы, так как их легко очистить от грязи. Нагревательные приборы не должны приводить к испарению ядовитых или пожароопасных веществ. В пожарном отношении водяная система более безопасна, так как температура воды 40-60 °С, а пара – 120-150°С, что в некоторых случаях может привести к самовозгоранию пыли. Для воздушного отопления применяют калориферы, которые состоят из секций стальных труб или электронагревателей. В первом случае используется тепло пара или воды, во втором – электроэнергии. Вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха через радиатор калорифера, после чего он поступает в помещение. В производствах и складах, где имеются вещества, реагирующие с водой, применяется воздушное отопление электрокалориферами. Для защиты помещения от холодного воздуха около ворот устанавливают тепловые завесы, при этом теплый воздух от калориферов подается вдоль линии ворот. Назначение установок кондиционирования – поддерживать в заданных пределах метеорологические условия (микроклимат) в помещениях и выполнять некоторые специальные требования. Различают два вида кондиционеров: *0 установки полного кондиционирования воздуха, когда в заданных пределах поддерживается температура, относительная влажность, скорость движения воздуха и некоторые особые требования, например дезодоризация (устранение неприятного запаха); *1 установки неполного кондиционирования обеспечивают только часть этих параметров. Кондиционер состоит из следующих основных частей (рис. 3.2.): I – отделение, где смешивается наружный воздух с рециркуляционным. Рециркуляция применяется при низкой температуре наружного воздуха, при этом воздух из помещения не выбрасывается в атмосферу, а частично поступает, пройдя очистку, обратно в помещение. Рециркуляционный воздух не должен содержать вредных примесей. Поступающий в I отделение воздух очищается фильтром 1 и при необходимости нагревается калорифером 2; II отделение – промывная камера, где воздух увлажняется, и при необходимости охлаждается распылением вода из форсунок 3; III отделение второго подогрева, где воздух подогревается калорифером 4 для достижения требуемых значений температуры и относительной влажноcти. Рис. 3.2. Схема кондиционера Кондиционирование применяют как для поддержания заданных пределов микроклимата, так и по требованиям технологического процесса, если последние не допускают значительных колебаний температурного режима. 3.3. Нормирование и контроль вредных веществ на рабочих местах Нормирование вредных веществ ведется в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и ГН 2.2.5.1313–03 «ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны», где приводятся предельно допустимые концентрации 1307 наименований вредных веществ. Предельно допустимой концентрацией (ПДК) считается такая концентрация, которая в течение всего трудового стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Вредные вещества, выделяющиеся при выполнении производственных процессов, по-разному воздействуют на организм человека, т.е. характер их действия различен. Вещества могут быть: общетоксичные, вызывающие отравление всего организма; раздражающего действия, вызывающие раздражение дыхательных путей; концерогенные, вызывающие раковые заболевания; мутагенные, приводящие к изменению наследственности; вещества, влияющие на репродуктивную (детородную функцию). Вредные вещества по степени воздействия делятся на следующие классы: 1 – чрезвычайно опасные; 2 – высоко опасные; 3 – умеренно опасные; 4 – мало опасные. В ГОСТе также указывается агрегатное состояние вещества в условиях производства в виде аэрозоля или пара. Указываются также особенности действия на организм. Например, ПДК диоксида кремния 1мг/м3. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (по заключению Росмпотребнадзора) сумма отношений фактических концентраций каждого из них ( K1, K2, ... Kn) в воздухе к их ПДК (ПДК1, ПДК2, ... ПДКn) не должна превышать единицы. (3.2) В производстве систематически ведется контроль воздушной среды для определения степени загрязненности газами и аэрозолями. Количество аэрозоля в воздухе (пыли, дыма, тумана) определяется весовым и различными физическими методами. Из физических методов чаще используют световой, когда о количестве аэрозоля судят по ослаблению луча света, проходящего через аэрозоль. Однако в практике, как правило, применяют весовой метод, хотя он наиболее трудоемок и требует значительного времени при небольших концентрациях примеси. При весовом методе определенный объем воздуха протягивается через специальные фильтры и по разнице веса фильтров до и после протяжки воздуха определяют концентрацию аэрозоля. Газовую составляющую примесей определяют экспрессными и лабораторными методами. При экспрессном методе определенный объем воздуха протягивается через индикаторную трубку, которая заполнена реактивом, изменяющим цвет при взаимодействии с определенным газом, и по длине столба реактива, изменившего цвет, оценивают концентрацию данной примеси. При лабораторных методах определения газовой составляющей используют хроматографы, спектрофотометры, различные специальные приборы. 3.4. Виды производственной вентиляции Вентиляция – это организованная подача и удаление воздуха из производственных помещений. Назначение вентиляции: • удаление вредных газов, паров, пыли из рабочих помещений; • удаление избыточных тепло- и влаговыделений, т.е. создание нормального микроклимата; • подача в помещение и на рабочие места чистого воздуха; • сбор и утилизация удаляемых из помещения веществ. По принципу перемещения воздуха вентиляция делится на естественную (аэрация) и механическую. При смешанной вентиляции применяется естественная и механическая вентиляции. По назначению вентиляция делится на приточную и вытяжную. По месту действия вентиляция делится на общую и местную. Общая или общеобменная вентиляция предназначена для обмена воздуха во всем помещении. Местная вентиляция предназначена для удаления загрязненного воздуха непосредственно от источников его образования и подачи чистого воздуха на рабочие места. В производстве, как правило, применяется общеобменная вентиляция, а для удаления пыли от источников образования – местная вентиляция, например при шлифовке, заточке. Кроме того, применяются воздушные души, воздушные тепловые завесы, местные отсосы, например бортовые отсосы гальванических ванн. Одной из характеристик вентиляции производственных помещений является кратность воздухообмена, которая определяется по формуле: (3.3) где Vвент – объем воздуха, поданного в помещение вентиляционными системами в течение часа, мЗ/ч; Vпом – объем помещения, мЗ. Кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется весь объем воздуха внутри помещения. 3.4.1. Естественная вентиляция Естественное поступление воздуха через не плотности в стенах, оконных переплётах в строительных наружных конструкциях зданий и сооружений, а также через поры материалов называется инфильтрацией воздуха. Естественное удаление воздуха называется эксфильтрацией воздуха. Инфильтрация и эксфильтрация организуют в помещении определенный воздухообмен не обусловленный расчетными данными. Естественное удаление воздуха из помещения наружу и поступление его внутрь осуществляются под воздействие ветра и разности плотностей наружного и внутреннего воздуха. Разность плотностей создается разностью температур наружного и внутреннего воздуха. На наветренной стороне здания давление воздуха больше, чем внутри здания и воздух входит в помещение. При обдувании ветром здания, ветер, встречая на своем пути препятствие в виде здания, затормаживается, меняет свое направление и плавно обтекает здание. При этом на заветренной (подветренной) стороне здания и на кровле создается разрежение – пониженное давление. И воздух выходит из помещения. Таким образом, за счет разницы давлений воздух с наветренной стороны входит во все проемы и во все не плотности в строительных конструкциях в помещение. Через все не плотности воздух с заветренной стороны здания выходит из помещения наружу. Такой естественный воздухообмен называется проветриванием (сквозняком) или неорганизованным воздухообменом. Инфильтрация наружного воздуха повышает затраты на его подогрев. Эксфильтрация внутреннего воздуха в холодный период года увлажняет наружные ограждения и уменьшает их теплозащитные свойства. В общем случае естественный воздухообмен в производственных помещениях со значительными избытками явного тепла происходит под влиянием разности температур внутреннего и наружного воздуха и действия ветра. Организованный естественный воздухообмен называется аэрацией. При аэрации воздухообмены могут достигать в час миллионов кубических метров. В зимний период аэрация позволяет создать 20 – кратный воздухообмен, в теплый период 50 кратный воздухообмен. Аэрация устраивается в цехах с большими избытками тепла не (менее 100 ккал\м3.ч.: мартеновские, прокатные, электросталеплавильные цехи, кузницы, термические, листопрокатные и конвейерные литейные цехи и пр. Ширина цеха не должна превышать 80 м). Аэрация может функционировать с механической вентиляцией: местные вытяжные и приточные установки. Комбинированная аэрация: естественный приток, механическая вытяжка или механический приток, естественная вытяжка. Аэрация осуществляется через регулируемые отверстия в наружных ограждениях. На рис. 31 показана схема аэрации однопролетного цеха. В теплый период года, когда среднесуточная температура наружного воздуха выше +10 град., наружный воздух поступает в помещение через проемы в нижней части здания. Расстояние от отметки чистого пола до низа проема не более 1,8 м. В холодный период года, когда среднесуточная температура наружного воздуха +10 град. и ниже, наружный воздух поступает в помещения через верхние проемы. В этом случае холодный наружный воздух, поступающий в рабочую зону, нагревается и достигает её с расчётными параметрами. Рис.31. Организация естественного воздухообмена: а - обтекание здания ветром; б – аэрация однопролётного цеха: 1 - тёплый период года; 2 - холодный период года Удаляется воздух из цеха через отверстия в верхней части помещения. Если здание имеет фонарь, то удаляется воздух через фрамуги фонаря. При отсутствии на здании фонаря для удаления воздуха устраиваются вытяжные шахты либо устанавливаются крышные вентиляторы. Воздух также может удаляться через дефлекторы. Под действием ветра воздух, поступающий в здание с наветренной стороны, опрокидывает из верхней зоны в рабочую зону циркуляционные потоки, вобравшие в себя тепло, пыль, газы: при этом санитарно-гигиенические показатели в рабочей зоне ухудшаются. Для регулирования естественного воздухообмена в зависимости от направления и действия ветра площади приточных и вытяжных отверстий следует регулировать, что с эксплуатационной точки зрения не представляется возможным. Для предотвращения задувания ветром помещения перед вытяжными отверстиями на фонаре устанавливаются ветрозащитные щиты. Щит, установленный перед отверстием фонаря, создаёт разряжение на его створках и воздух при всех случаях выходит из помещения. Разработаны также не задуваемые фонари, например, фонарь конструкции В.В.Батурина. Рис. 32. Фонарь конструкции В.В.Батурина При аэрации естественный воздухообмен обусловливается разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха. Наружный воздух, как более плотный, входит в помещение через нижние отверстия. Нагревается в помещении и удаляется из него через верхние отверстия. Над любым источником тепла возникает тепловая струя. Воздух, прилегающий к источнику, нагревается от него и поднимается вверх. Взамен воздуха, поднявшегося вверх, на его место к источнику тепла непрерывно подтекают новые объемы воздуха. Над источником тепла формируется тепловая струя, устремленная вверх помещения. Тепловая струя достигает потолка и расстилается по нему во все стороны. В помещение, с одной стороны, поступают приточные струи, с другой стороны возникают конвективные струи над источниками тепла. В помещение возникает циркуляция воздушных потоков. В результате охлаждения и для питания тепловых и приточных струй часть воздуха возвращается из верхней зоны вниз, а часть, равная притоку удаляется наружу. Установлено, что если у помещения демонтировать потолок, то и в этом случае воздух из верхней зоны будет возвращаться в нижнюю для питания струй и полностью выходить из помещения не будет. На рисунке представлены картины течения при аэрации одно, двух и трех пролетного цехов. В двух пролетном цехе наружный воздух поступает в цех через боковые отверстия, взаимодействует с конвективными потоками и выходит через отверстия в фонаре. В трех пролетном цехе, в котором средний цех холодный и имеет более низкую высоту, воздух поступает в средний пролет и распределяется по горячим пролетам. Удаляется воздух через отверстия в фонарях горячих цехов. Рис. 33. Движение воздушных потоков при аэрации: а- одно пролетный цех; б – двух пролетный цех; в- трех пролетный цех Вместе с тем имеет место и другая качественная картины естественного воздухообмена, в частности, И.А.Шепелёва (рис 34). Рис. 34. Схема температурного перекрытия В аэрируемом помещении происходит расслоение воздуха по высоте. Возникают две зоны: нижняя, питаемая холодным наружным воздухом, и верхняя, питаемая конвективными потоками, восходящими над нагретым оборудованием. Возникающее расслоение воздуха получение название «температурного перекрытия». На уровне температурного перекрытия возникают скачки температур и концентраций. Причиной возникновения перекрытия является встречное движение воздушных фронтов: фронта приточных струй и фронта тепловых струй. В объеме каждой из зон происходит автономная циркуляция. Уровень температурного перекрытия обусловливается размерами вытяжных и приточных аэрационных отверстий, т.е. воздухообменом. С уменьшением площади аэрационных проёмов (с уменьшением воздухообмена) высота температурного перекрытия снижается до уровня расположения тепло источника. С увеличением площади проемов (с увеличением воздухообмена) высота температурного перекрытия увеличивается и может достигнуть уровня верхних вытяжных проемов. Впервые наблюдал явление температурного перекрытия и дал это название Е.В. Кудрявцев (частичная вентиляция промышленных и общественных помещений. Известия АН СССР. 1948. №3). Температурное перекрытие моделировал и В.В. Батурин при изучении аэродинамики цеха электролиза алюминия. 3.4.2. Механическая вентиляция При механической вентиляции воздухообмен достигается разностью давлений, создаваемых вентиляторами. Основные элементы механической вентиляционной системы: устройство для отбора наружного воздуха (шахта), воздуховоды, вентиляторы, газо- и пылеочистные установки. Воздухозаборные устройства размещают там, где воздух наиболее чистый: на стене здания, на некотором расстоянии от стены или на крыше здания. Воздуховоды, обычно цилиндрические, выполняются из стального листа. На фланцах, где стыкуются секции воздуховода, ставятся резиновые прокладки. Вентиляторы делятся на два основных типа: осевые и радиальные (центробежные). В осевых вентиляторах воздух перемещается вдоль оси крыльчатки. Преимущества осевого вентилятора – компактность и возможность реверса, т.е. изменения направления воздушного потока. В центробежных вентиляторах лопасти турбины отбрасывают воздух к стенкам вентилятора, откуда он через патрубок поступает в воздуховод. Преимущество радиальных вентиляторов – более высокая производительность по сравнению с осевыми. 3.5. Очистка газовых выбросов Существующие методы очистки промышленных выбросов воздуха можно классифицировать следующим образом: 1. Гравитационное осаждение. 2. Сухое инерционное и центробежное улавливание. 3. Мокрое пылеулавливание. 4. Электростатическое осаждение. 5. Фильтрация. 6. Звуковая и ультразвуковая коагуляция. Как правило, в очистных установках реализуется несколько методов пылеулавливания. Гравитационное осаждение – сравнительно мало распространенный метод, так как требует значительных производственных площадей под оборудование. Инерционное осаждение основано на стремлении частиц пыли сохранять первоначальное направление движения при изменении направления потока. При центробежном улавливании частицы пыли стремятся удалиться от центра вращения. На этом принципе работают широко применяемые циклоны. Принцип мокрого пылеулавливания применяется как дополнение к гравитационному, инерционному и центробежному способу очистки. В этом случае более крупные капли воды поглощают мелкие и крупные частицы пыли, смывая их в осадок. Электростатическое осаждение основано на том, что электрические поля высокого напряжения сообщают частицам заряд, под действием которого частицы перемещаются к противоположно заряженному электроду и оседают. Метод фильтрации основан на разделении газа и дисперсной фазы при прохождении через пористую преграду. Звуковая и особенно ультразвуковая обработка выбросов способствует передаче энергии движущимся частицам, повышает их энергию, увеличивает число соударений и способствует коагуляции частиц, что упрощает последующее пылеотделение. Основной характеристикой пылеочистных аппаратов является эффективность пылеулавливания, т.е. степень очистки, которой называется отношение веса пыли, уловленной аппаратом, к весу поступившей в него пыли за то же время. Степень или коэффициент очистки Е определяется уравнением: (3.5) где К1 – начальная концентрация пыли, мг/м3; К2 – конечная концентрация пыли, мг/м3. Коэффициент очистки зависит от вида пылеочистного устройства, вида и дисперсности пыли. Особенно большое значение имеет фракционный состав пыли, так как с увеличением мелких фракций ухудшается эффективность работы очистителя. Поэтому введено понятие фракционной эффективности, как отношения весов уловленной и поступившей пыли данной фракции. Этот коэффициент имеет большое значение, так как определяет работу аппаратов с пылями различного фракционного состава. При сравнении работы двух пылеуловителей, работающих в одинаковых условиях, но имеющих разную эффективность, например 85% и 95%, можно считать, что второй работает эффективнее на 10%, но если пересчитывать на загрязнение атмосферы, то окажется, что второй в три раза эффективнее первого, так как Характеристика пылеуловителя должна включать не только коэффициент очистки, но и фракционную степень очистки, при этом необходимо знать кривую распределения пыли, отнесенную к размерам частиц или скоростям седиментации (осаждения), химический анализ пыли, влажность и т.д. 3.6. Пылеочистительные установки Наиболее простым аппаратом является пылеосадительная камера, работающая на гравитационном принципе (рис. 3.5). Рис. 3.5. Пылеосадительная камера Рис. 3.6. Лабиринтная пылеосадительная камера Недостаток этих устройств – большая занимаемая площадь и невысокая эффективность очистки. С целью сокращения площади и повышения эффективности применяют пылеосадительные камеры лабиринтного типа (рис. 3.6). Камеры лабиринтного типа имеют перегородки, которые заставляют поступающий газ периодически менять направление. Следовательно, в этих камерах в дополнение к гравитационному принципу очистки добавляется инерционный. Основным условием хорошей работы пылеосадительной камеры является равномерное движение газа через камеру, так как всякое увеличение скорости будет способствовать выносу частиц пыли из камеры. Для предупреждения этого явления перед входом в камеру устанавливают сетки, перегородки и т.д. Следует отметить, что воздуховоды с небольшой скоростью движения также работают как пылеосадительные камеры, поэтому для лучшей очистки их следует располагать наклонно. Пылеосадительные камеры просты в изготовлении, требуют незначительных эксплуатационных затрат, потеря давления воздушного потока вследствие малой скорости незначительна, но из-за невысокой эффективности их применяют для предварительной очистки. В инерционных пылеосадителях воздушной поток резко изменяет направление движения. Инерционные камеры различной конструкции приведены на рис. 3.7. а) б) Рис. 3.7. Инерционный пылеосадитель Эффективность инерционных пылеосадителей невелика, поэтому их так же, как и пылеосадительные камеры, применяют для предварительной очистки с последующей очисткой в каком-либо другом аппарате. Центробежные пылеосадители – циклоны наиболее широко применяются в промышленности. Преимущества циклонов заключается в высокой эффективности очистки и сравнительно небольшой занимаемой площади. Схема циклона приведена на рис. 3.8. Запыленный воздух поступает в верхнюю часть циклона по касательной к цилиндру, и поэтому воздушный поток начинает вращаться. Пылевые частицы центробежной силой отбрасываются к стенкам циклона и ссыпаются в нижнюю часть аппарата, а очищенный воздух удаляется через центральную трубу. Для нормальной очистки воздушному потоку достаточно сделать 3-5 оборотов. Эффективность удаления пыли увеличивается с уменьшением диаметра циклона, что следует из уравнения: (3.6) где F – центробежная сила, кг; G – вес частицы пыли, кг; U2 – окружная скорость, м/с; r – радиус вращения, м. Но уменьшение диаметра циклона приводит к уменьшению его пропускной способности. Поэтому необходимо устанавливать несколько небольших циклонов в один аппарат. Такие очистные устройства, содержащие несколько циклонов небольшого диаметра, называются мультициклонами (рис. 3.9). Рис. 3.9. Мультициклон Рис. 3.10. Насадка мультици клона На рис. 3.10. показано устройство небольшого циклона, он содержит спиральную поверхность, проходя которую воздушный поток начинает вращаться, и центральную трубу, через которую удаляется очищенный воздух. Важнейшим условием нормальной работы мультициклона является равномерность подачи воздуха к каждому циклону. Эффективность мультициклона достигает 95%. Основным недостатком мультициклонов является то, что они легко забиваются пылью из-за небольшого диаметра циклонов. Поэтому необходимо выдерживать температурный режим, чтобы избежать образования конденсата и налипания пыли. Температура подаваемого на очистку воздуха должна быть на 10 0С ниже температуры циклона, для этого корпус циклона накрывают теплоизоляцией или устанавливают его в теплом помещении. Мокрое пылеулавливание осуществляется в скрубберах. Скруббер – это пылеочистительный аппарат, основанный на взаимодействии очищаемого газа с водой (рис. 3.11). Мокрое пылеулавливание осуществляется также в башнях орошения, различных камерах, мокрых циклонах. При удалении частиц пыли с помощью воды основная задача - получить максимальный контакт частиц пыли с каплями воды. Рис. 3.11. Скруббер Эту задачу успешно решает скруббер Вентури, основная часть этого аппарата – сопло Вентури. На рис. 3.12 приведена схема этого аппарата. Рис. 3.12. Скруббер Вентури: 1 – сопло Вентури; 2 – подача воды; 3 – каплеуловитель Запыленный воздух поступает в сопло со скоростью 15-20 м/с и в узкой части сопла разгоняется до скорости 60-150 м/с. В результате увеличения скорости резко возрастает турбулентность потока, что способствует лучшему перемешиванию капель воды и частиц пыли, с последующим их удалением. В дальнейшем скорость потока уменьшается, и воздух поступает в каплеуловитель. Эти устройства просты, надежны в работе, занимают мало места и характеризуются высокой эффективностью, которая достигает 98%. В электрофильтрах (рис. 3.13) частицы пыли получают заряд у электрода с напряжением 40-100 кВ и осаждаются на другом электроде, где они теряют заряд и ссыпаются в нижнюю часть аппарата. Коэффициент очистки составляет 89-95%. Более тонкая очистка достигается в масляных, бумажных и тканевых фильтрах. На рис. 3.14. приведена схема рукавного фильтра. Их коэффициент очистки достигает 99%. Запыленный воздух поступает в аппарат и проходит через батарею матерчатых рукавов, где пыль остается, а очищенный воздух удаляется из аппарата. Рукава, чтобы не забивались пылью автоматически,стряхиваются. Пыль ссыпается в нижнюю часть аппарата, откуда удаляется шнеком. Рис. 3.14. Рукавный фильтр: 1 – встряхивающее устройство; 2 – матерчатые фильтры-рукава; 3 – шнек 3.7. Расчет механической вентиляции Расчет воздухообмена, т.е. количества приточного и удаляемого воздуха для производственных помещений, производится в соответствии СНиП 2.04.05-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Количество воздуха, необходимое для обеспечения нормируемых параметров воздушной среды в производственных помещениях, определяется расчетом для удаления избытков тепла и влаги, уменьшения концентрации вредных паров, газов и пыли до допустимых пределов. При расчете необходимо учитывать возмещение воздуха, удаляемого местной вентиляцией, и воздуха, используемого на технологические нужды, например на сушку, горение и т.д. Если в помещении отсутствуют вредные пыле-, газовыделения, а также избытки тепла и влаги, то расчет ведется исходя из минимального количества воздуха, подаваемого вентиляцией на одного человека. Если производственные помещения допускают возможность естественного воздухообмена, а объем помещения < 20 м3 на одного человека, то минимальное количество наружного воздуха, подаваемого на одного человека составляет 30 м3/ч. При объеме помещения на одного человека 20 м3 минимальное количество воздуха, подаваемого на одного человека, составляет 20 м3/ч. При отсутствии естественной вентиляции в данных условиях минимальное количество воздуха, подаваемого на одного человека, составляет 60 м3/ч. Расход приточного воздуха для систем вентиляции и кондиционирования принимают наибольший исходя из условия выполнения санитарно-гигиенических норм или норм взрывопожарной безопасности в зависимости от периода года. Плотность приточного и удаляемого воздуха принимается в расчетах 1.2 кг/м3. По избыткам явной теплоты расчет производится по формуле: (3.7) Избытки явной теплоты – это разность тепловых потоков, поступающих в помещение и уходящих из него. По массе выделяющихся вредных веществ расчет производится по формуле: (3.8) При одновременном выделении в помещении нескольких вредных веществ однонаправленного действия на человека воздухообмен рассчитывается как сумма расхода воздуха по каждому из этих веществ. По избыткам влаги (водяного пара) расчет ведется по формуле: (3.9) По избыткам полной теплоты расчет ведется по формуле: (3.10) В некоторых случаях допускается нормирование по кратности воздухообмена, тогда расчет ведется по формуле: (3.11) Если нормируется удельный расход приточного воздуха, то расчет ведется по формулам: (3.12) (3.13) В формулах (3.7)–(3.13) приняты обозначения: Lw,z – расход воздуха, удаляемого из помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, м3/ч; Q, Qh,f – избыточный, явный и полный тепловой поток в помещении, Вт; С – теплоемкость воздуха равная 1,2 кДж/м3°С; tw,z – температура воздуха, удаляемого местными отсосами, общеобменной вентиляцией, °С; tl – температура. воздуха вне обслуживаемой зоны, удаляемого из помещения, °С; tin – температура воздуха, подаваемого в помещение, °С; W – избытки влаги в помещении, г/ч; dw,z – влагосодержание воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, г/кг; dl – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой ими рабочей зоны, г/кг; din – влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг; Jw,z – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, общеобменной вентиляцией и на технологические нужды, кДж/кг; Jl – удельная энтальпия воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой или рабочей зоны, кДж/кг; Jin – удельная энтальпия воздуха, подаваемого в помещение кДж/кг; mPO – масса каждого из вредная веществ, поступаюших из воздуха помещения, мг/м3; qw,z , ql – концентрация вредного вещества в воздухе удаляемого соответственно из рабочей зоны и за пределы рабочей зоны помещения, мг / м3; qin – концентрация вредного вещества в воздухе, подаваемого в помещение, мг/ м3; VP – объем помещения, м3;для помещений высотой 6м и более следует принимать VP = 6А; A – площадь помещения, м2; N – число людей, рабочих мест, единиц оборудования; п – нормируемая кратность воздухообмена, ч-1; k – нормируемый раcход приточного воздуха на 1м2 площади пола помещения м3 /чм2; m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, 1 рабочее место или единицу оборудования, м3/ч. Энтальпия (теплосодержание) воздуха – количество тепла, содержащегося в 1 кг воздуха, ккал/кг или 4.2 кДж/кг определяется по формуле: J = 0.24t+(597+0.44t)d/1000, (3.14) где t – температура воздуха, 0С; d – влагосодержание воздуха, г/кг. Влагосодержание воздуха можно вычислить по формуле: d = W / G, (3.15) где W – содержание влаги в воздухе, г; G – масса сухой части воздуха, кг. Влагосодержание воздуха можно выразить через парциальное давление водяного пара Рп и парциальное давление сухой части воздуха Рв: d = 623Рп / Рв или d = 623Рп / ( Рбар – Рп). (3.16) Pбар = Pп + Рв – барометрическое давление влажного воздуха. Концентрация qin по санитарным нормам qin <= 0.3qПДК. При выделении нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на человека, количество подаваемого воздуха принимается по тому вредному веществу, для которого требуется наибольший объем воздуха. При выделении нескольких веществ одновременного действия должно выполняться условие (3.2.): (3.17) Если в производственном помещении выделяется оксид углерода СО, а в приточном воздухе окись углерода отсутствует, то необходимое количество приточного воздуха LCO определяется по формуле: , (3.18) где k,  – коэффициенты в данном случае k = 5,  = 0,8; qПДК – предельно допустимая концентрация для окиси углерода по ГИ 2.25.1313-03составляет 20 мг/м3. Количество оксида углерода mPO = mCO выделяемого печью, работающей на природном газе, составляет: mCO = BP / 100, (3.19) где В – расход природного газа, кг/ч;  – количество отходящих газов, образующих при сжигании 1 кг топлива, кг/кг , для газовых печей  = 15кг/кг; Р – содержание оксида углерода в отходящих газах принимается 3-5%. Расход топлива (кг/ч) рассчитывается по формуле: ( 3.20) где  - удельный расход топлива на 1 кВт мощности, принимается 0.58 кг / ч; К – коэффициент режима работы печи с учетом разогрева и регулирования процесса горения, принимается 1.2-1.5; N – мощность печи, кВт. Избыточное тепло, поступающее от некоторого технологического оборудования и процесса можно определить по формуле: QUЗ = QN - + QМЕХ + QНП. ( 3.21) QN – тепловыведение печей по формуле :  QN =0.278 QН BK, ( 3.22) где В – расход топлива кг / с; QН – низшая теплотворная способность топлива, кДж / кг;  – доля тепла, идущего в цех, зависит от конструкции печи;  – коэффициент одновременной работы всех печей, равной 0.5-0.8; К – количество печей. QМЕХ – тепловыделение при работе технологического оборудования (электродвигатели различных механизмов) рассчитывается по формуле: QМЕХ = NМ2345, (3.23) где NM – мощность установленных электромоторов, кВт; 2 – коэффициент использования установленной мощности 0.7-0.9; 3 – коэффициент одновременной работы, 0.5-0.8; 4 – коэффициент загрузки, 0.5-0.8; 5 – коэффициент преобразования электроэнергии в тепловую, 0.8-1,0. QНП – тепловыделение (кВт) от нагретых поверхностей определяется по формуле: QНП = F( tНП – tУД ) 10-3, (3.24) где  – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2, определяется по формулам: для цилиндрических поверхностей:  = 8.1+0.045 ( tНП - tУД ); для плоских поверхностей:  = 8.4+0.06 ( tНП – tУД ); F – площадь нагретых поверхностей,м2; tНП – температура нагретых поверхностей, 0С; tУД – температура воздуха, удаляемого из помещения, определяется по формуле: tУД= tНОРМ + ( 2 ... 5) °С , (3.25) tУНОРМ – нормируемая температура в помещение согласно ГОСТ 12.1.005-88. Избытки влаги в помещении определяются по формуле: W = WЛ + WИСП, (3.26) где WЛ – количество влаги, выделяемой людьми, (кг/ч) определяется по формуле: WЛ = GЛ q10-3, (3.27) где GЛ – количество влаги, выделяемой одним рабочим, зависит от тяжести труда, г/ч; q – число работающих в цехе; WИСП – количество влаги, испаряющейся в цехе с открытой не кипящей поверхности воды определяется по формуле: (3.28) где а – фактор гравитационной скорости воздуха; V – скорость движения воздуха над источником испарения, м/с; Р2 – давление насыщенного водяного пара при температуре воды,мм.рт.ст.; Р1 – давление водяного пара в помещении, мм.рт.ст.; F – площадь поверх нести испарения, м2. (3.29) где В – барометрическое давлением мм.рт.ст.; tВ – температура вовдуха в месте расположения установки, 0С; tПВ – температура поверхности воды, 0С. 4. Производственное освещение Исследованиями установлено, что 80% всей внешней информации человек получает через органы зрения, поэтому создание нормальных условий освещения является важным фактором, обеспечивающим безопасность труда в процессе производства. Сохранность зрения человека связана с состоянием нервной системы. Поэтому правильно организованное и рассчитанное освещение на производстве способствует снижению травматизма и повышению производительности труда. Степень усталости глаз зависит от степени напряжения процессов, сопровождающих зрительное восприятия предметов. К ним относятся: аккомодация – способность глаз приспосабливаться к ясному видению предметов, находящихся на различном расстоянии, посредством изменения кривизны хрусталика; конвергенция – способность глаз при рассмотрении близких предметов принимать положение, при котором зрительные лучи пересекаются на фиксированном предмете. Ближайшая точка конвергенции 100-110 мм; адаптация – изменение чувствительности глаза в зависимости от воздействия на него раздражителей. Адаптация резко меняется в зависимости от изменения уровня освещенности, поэтому частая переадаптация приводит к утомлению зрения, всего организма и тем самым притупляется реакция человека на внешние раздражители, что ведет к несчастным случаям. 4.1. Основные светотехнические величины Осветительные условия на рабочих местах характеризуются количественными и качественными показателями. К количественным показателям относятся: • световой поток; • сила света; • освещенность; • яркость. Качественными показателями освещенности являются: • коэффициент пульсации светового потока; • показатель ослепленности; • спектральный состав света. 1. Световой поток – мощность световой энергии, оцениваемой по световому ощущению, которое оно производит на глаз. Измеряется в люменах. 2. Сила света – пространственная плотность светового потока, отнесенная к единице телесного угла, кд, J = F / w, (4.1) где F – световой поток, лм; w – телесный угол, в который излучается световой поток. Телесный угол (w) – часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезанной им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего. w = S / R2, (4.2) где S – площадь сферы; R – радиус шара. Яркость (L) – отклонение силы света в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению. Единица измерения яркости – кандела на квадратный метр (кд/м2).Собственного наименования не имеет. При прочих заданных условиях яркость определяет зрительное ощущение, которое, однако, ей не пропорционально. L = J/Scos (4.3) 3. Освещенность – отношение светового потока к освещаемой поверхности, лк: E = F/S. (4.4) 4. Коэффициент пульсации: Kn = (Emax – Emin)100/2Eср , (4.5) где Emax , Emin – максимальное и минимальное значения освещенности за период ее колебания. Коэффициент пульсации освещенности характеризует относительную глубину колебаний освещенности из-за изменения светового потока разрядных ламп при питании их переменным током. 5. Показатель ослепленности характеризует слепящее действие осветительной установки: P = (S – 1)1000, (4.6) где S – коэффициент ослепленности. S = V1 / V2, (4.7) где V1 – видимость объекта наблюдения при экранировании блеских источников света; V2 – видимость объекта наблюдения при наличии блеских источников света в поле зрения. Освещенность измеряется объективными приборами – люксметрами Ю-16, Ю-116, Аргус – 01, Аргус – 12, ТКА – ЛЮКС. 4.2. Требования к освещению К освещению производственных помещений предъявляются следующие требования: 1. Освещение должно быть достаточным для выполнения данного вида работы, т.е. отвечать требованиям (СП 52.13330-2011). 2. Освещение должно быть равномерным. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличающиеся между собой по яркости, то при переводе взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к переутомлению зрения. 3. На рабочей поверхности не должно быть теней, особенно движущихся. Наличие теней создает неравномерное распределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажающиеся размеры и формы объектов различения, что повышает утомляемость, снижается производительность труда и может привести к травмам. 4. Уровень освещенности должен быть постоянным. 5. Для различения цветов должен быть обеспечен необходимый спектральный состав света. 6. Освещение не должно быть дополнительным источником опасностей и вредностей, т.е. быть взрыво-, пожаро- и электробезопасным. 7. Затемнение рабочих мест и проходов под мостовыми кранами должно компенсироваться светильниками, установленными на них. При проведении сварочных работ внутри замкнутых пространств (резервуаров, котлов, цистерн, отсеков судов и т.д.) освещение должно осуществляться светильниками, расположенными снаружи или с помощью переносных ламп, в которых предусмотрены меры против ослепленности и электробезопасности. Лица, работающие внутри замкнутых объектов, должны обеспечиваться ручными фонарями с индивидуальным источником питания. Стационарно установленные светильники местного освещения питаются напряжением не более 36 В, а переносные не более 12 В. На предприятиях автомобильного транспорта при осмотре машин используются лампы с предохранительной сеткой и напряжением до 36 В, а в осмотровых канавах – не более 12 В. Для осмотра аккумуляторных батарей используются переносные лампы напряжением не более 36 В. Шнур должен быть заключен в шланг. 4.3. Классификация освещения В зависимости от источника света освещение может быть трех видов: *2 естественное; *3 искусственное; *4 совмещенное. Классификация освещения приведена на схеме. Естественное освещение Естественное освещение применяется в помещениях с постоянным пребыванием людей. Оно осуществляется за счет отраженного света небосвода через световые проемы в конструкции здания. Оно может быть боковым, если световые проемы расположены в боковых конструкциях здания, и верхним, если световые проемы расположены в перекрытии или через фонари. Боковое освещение может быть односторонним, когда световые проемы расположены с одной стороны здания, и двухсторонним, если световые проемы расположены с двух сторон здания. Если световые проемы расположены в боковых конструкциях здания и вверху через световые фонари, то такое освещение называется комбинированным. Искусственное освещение Искусственное освещение подразделяется на рабочее, охранное, аварийное и дежурное. Рабочее освещение предусматривается для всех помещений, зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Рабочее освещение бывает двух систем: общее и комбинированное. В системе комбинированного освещения на долю общего должно приходиться 10% освещенности при тех источниках света, которые применяются для местного освещения, но не менее 200 лк при разрядных лампах и 75 лк при лампах накаливания. Создание общего освещения в системе комбинированного более 500 лк при разрядных и 150 лк при лампах накаливания допускается только при наличии обоснования. Местное освещение применяется в дополнении к общему для создания концентрации светового потока непосредственно на рабочих местах. Светильники местного освещения должны иметь непросвечиваемые отражатели. Для общего освещения, как и в системе комбинированного, следует применять разрядные лампы независимо от типа источника местного освещения. Аварийное освещение подразделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности Оно применяется в случае отключения рабочего освещения, связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов, если может вызвать: пожар, взрыв или отравление людей. 1. При длительном нарушении технологического процесса. 2. В помещении, где недопустимо прекращение работы таких объектов, как электростанции, связь, водоснабжение, теплофикация, и в которых недопустимо прекращение работ. 3. При нарушении режима детских помещений. Освещение безопасности питается от независимого источника и составляет не менее 5% от общего освещения, но не менее 2 лк внутри здания и 1лк на территории предприятия. Эвакуационное освещение применяется на путях эвакуации людей в помещениях или в местах производства работ вне здания при аварийном отключении рабочего освещения. Оно применяется в помещениях или в местах производства работ вне зданий в следующих случаях: *5 в местах опасных для прохода людей; в проходах и лестничных клетках, где эвакуируются более 50 человек; *6 в основных проходах, где работают более 50 человек; *7 в производственных помещениях, где отсутствие рабочего освещения может привести к травматизму; *8 в производственных помещениях без естественного света. Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территории наименьшую освещенность в размере 5% общего рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри здания и 1 лк на территории предприятия. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц: в помещениях – 0.5 лк, на открытых территориях – 0.2 лк. Светильники освещения безопасности могут быть использованы для эвакуационного освещения. Для аварийного освещения применяются лампы накаливания или люминесцентные лампы, если температура воздуха не менее +5°С и напряжением не менее 90% от номинального. Лампы высокого давления ДРЛ, ДРИ и др. могут применяться при условии их мгновенного или быстрого повторного зажигания как в холодном, так и в горячем состоянии. Охранное освещение применяется при отсутствии специальных технических средств охраны для освещения границ территории в ночное время. Источники света могут быть любые. Дежурное освещение предусматривается внутри помещений вне рабочего времени. В качестве источников света могут быть использованы часть светильников рабочего или аварийного освещения. Совмещенное освещение Совмещенное освещение – это освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Оно применяется в следующих случаях: 1) в помещениях, где выполняются работы 1-3 разрядов зрительной работы; 2) в производственных или других помещениях в случае, когда по условиям технологии организации производства требуются объемно-планиро-вочные решения, которые не позволяют обеспечить нормированные значения КЕО (многоэтажные здания большой ширины, многопролетные здания и др.); 3) в соответствии с нормативными документами по проектированию зданий отдельных отраслей промышленности. Общее искусственное освещение должно обеспечиваться разрядными источниками света. Освещенность от системы общего искусственного освещения должна составлять не менее 200 лк при разрядных лампах и 100 лк при лампах накаливания. 4.4. Нормирование освещения Впервые нормы освещения производственных помещений в нашей стране были установлены в 1928 г. и с тех пор постоянно совершенствуются. В настоящее время утвержден и действует СП 52.13330-2011 «Естественное и искусственное освещение». СНиПом установлены нормы для искусственного, естественного и совместного освещения. Для искусственного освещения нормируется освещенность в люксах в зависимости от характеристики и разряда зрительной работы, которые определяются минимальным размером объекта различения, характеристиками фона, контраста объекта различения с фоном и от системы освещения (комбинированное и общее). Объект различения – рассматриваемый предмет, отдельная часть его или дефект на обрабатываемой поверхности, которые требуется различать в процессе работы. Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается светлым при коэффициенте отражения поверхности более 0.4, средним 0.2-0.4 и темным менее 0.2. Контраст объекта различения с фоном – отношение абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона. Контраст может быть большим при К более 0.5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при К – от 0.2 до 0.5 и малым при К менее 0.2. При расстоянии от глаза до объекта различения до 0.5 м разряд зрительной работы определяется по минимальному размеру объекта различения «d». а при расстоянии от глаза до предмета более 0.5 м по отношению d/1 (1 – расстояние от предмета до глаза). В цехах с полностью автоматизированным технологическим процессом предусматривается освещение для наблюдения за работой оборудования, а для ремонтно-наладочных работ дополнительно включаются светильники общего и комбинированного освещения. Для естественного и совмещенного освещения нормируется коэффициент естественного освещения в процентах (КЕО). (4.8) где EВН – освещенность внутри помещения, лк; EНАР – освещенность снаружи помещениям, лк. КЕ0 естественного и совмещенного освещения нормируется в зависимости от характеристики и разряда зрительной работы, которые как и при искусственном освещении определяются по минимальному размеру объекта различения, а также в зависимости от вида освещения, т.е. при верхнем или комбинированном освещении и при боковом освещении. Естественное освещение при боковом освещении нормируется; минимальное значение КЕ0. в точке расположенной на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов, а при верхнем и комбинированном освещении нормируется среднее значение КЕ0. при пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности или пола. Первая и последняя точка принимается на расстоянии 1 м от поверхности стен или осей колонн. Нормированное значение КЕ0 для зданий, расположенных в различных районах следует определять по формуле: (4.9) где N – норма группы обеспеченности естественным светом, принимается по СП 52.13330-2011; КЕ0 – значение принимается по СП 52.13330-2011; m – коэффициент светового климата по СНиП. 4.5. Источники искусственного света Для создания искусственного освещения используются различные источники света, а именно: *9 лампы накаливания; *10 разрядные лампы, люминесцентные (ЛБ, ЛД, ЛТБ, ЛХБ, ЛДЦ), ртутные, галогенные, натриевые высокого давления типа ДНТС и ксеноновые типа ДКСТ. Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп. Для местного освещения следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается, так как у них большая доля ультрафиолетового излучения в спектре, высокое давление в спектре и большая единичная мощность (5-50Вт). Разрядные лампы – это приборы, в которых излучение оптического диапазона спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и паров металлов, а также за счет явления люминесценции. Поскольку СП 52.13330-2011применение ламп накаливания ограничено, все же отметим преимущества и недостатки их перед разрядными лампами. К преимуществам относится их инерционность, компактность, включение в сеть без дополнительных устройств, независимость от окружающей среды и температуры, возможность работы при постоянном и переменном токе. К недостаткам можно отнести малый КПД (3-4%), малый срок службы, малая световая отдача, преобладание в спектре излучений желто-красной части спектра. Разрядные лампы по сравнению с лампами накаливания обладают рядом преимуществ, а именно: высокая экономичность, высокая светоотдача, более высокий срок службы, возможность получения необходимого спектрального состава и др. Однако разрядные лампы обладают и недостатками. Они безинерционные, что приводит к пульсации светового потока, а это, в свою очередь, приводит к стробоскопическому эффекту. Пульсация светового потока ухудшает условия зрительной работы, а стробоскопический эффект ведет к увеличению опасности травматизма и делает невозможным выполнение некоторых производственных операций. Стробоскопический эффект – это явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или меняющихся объектов в мелькающем свете. Он возникает при совпадении кратности характеристик движения объекта и изменения светового потока в осветительных устройствах с газоразрядными лампами. Для стабилизации светового потока необходимо или двухфазное и трехфазное включение в сеть, или балластное, емкостное или индуктивное сопротивление. Напряжение при зажигании газоразрядных ламп выше, чем в сети, поэтому требуется применять сложные пусковые приспособления. К другим недостаткам этих ламп относятся большие габариты, работа только на переменном токе, длительное разгорание до 10-15 мин, в том числе и при повторном включении, у ксеноновых ламп в спектре много ультрафиолетовых лучей, поэтому их использование внутри помещений неразрешается. Люминесцентные лампы при напряжении меньше 95% от номинального не дают зажигания. Максимальное значение спектрального состава дают лампы ЛБ, а наибольшую световую отдачу дают лампы мощностью 40 Вт. Лампы ДРЛ более компактны по сравнению с ЛЛ при одной выходной мощности, но плохая цветопередача и значительная пульсация ограничивает их применение. Лампы ДРЛ к окружающей среде не критичны. Гигиенические исследования привели к выводу, что их применение к работам высокой точности нежелательно. 4.6. Виды светильников Для создания нормальных осветительных условий в производственных помещениях применяются светильники различных типов. Основными функциями светильников являются: необходимое светораспределение, предохранение глаз от действия большой яркости источника света, предохранение источника света от загрязнения и т.д. По распространению светового потока в пространстве (отношение потока излучаемого светильником в нижнюю полусферу к полному потоку) разделяются на 5 классов: прямого света, преимущественно прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света. Доля светового потока в нижнюю полусферу соответственно составляет 80%, 60-80%, 40-60%, 20-40% и менее 20%. По кривой силы света установлены 7 типовых кривых силы света: концентрированная, глубокая, косинусная, полуширокая, широкая, равномерная и синусная. Степень защиты глаз от светящего действия обеспечивается защитным углом или светорассеивающими стеклами. Рис. 4.1. Расчетная схема От конструктивного исполнения светильников зависит их надежность, долговечность в данных условиях среды, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, а также удобство обслуживания. В пожаро- и взрывоопасных зонах неправильно выбранные светильники могут привести к тяжелым и трагическим последствиям, поэтому в этих зонах используются светильники двух исполнений: взрывонепроницаемые и повышенной надежности. Для запыленных помещений в зависимости от количества и характера пыли применяются полностью или частично защищенные, а также пыленепроницаемые светильники. Для защиты от воды используются незащищенные, каплезащищенные, дождезащищенные, брызгозащищенные и струезащищенные. Таким образом, выбор типа светильников по конструктивному исполнению производится в зависимости от состояния воздушной среды и класса помещений по взрыво-, пожароопасности. 4.7. Расчет освещения Расчет искусственного освещения Для расчета искусственного освещения используются три метода: *11 метод использования светового потока; *12 точечный метод; *13 метод ватт или по удельной мощности. Расчет освещения любым из методов начинается с выбора типа светильника. Расчет освещения по методу использования светового потока Этот метод применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, когда освещенность создается как за счет источников света так и за счет отражения от стен, потолка, пола. Расчет освещения этим методом можно вести двумя путями: 1. Определение количества светильников по принятой мощности лампы. 2. По принятому числу светильников определить мощность лампы. При расчете освещения для определения числа светильников расчетная формула имеет вид: (4.10) а при определении мощности лампы: (4.11) где N – число светильников; n – число ламп в светильнике, принимается в зависимости от типа светильника; Е – нормированная освещенность, принимается по СП 52.13330-2011, лк; S – освещаемая поверхность, м2; Z – коэффициент минимальной освещенности, равный Еср/Емин = 1.1-1.15; FЛ – световой поток лампы, лм., принимается по таблице; К – коэффициент запаса;  – коэффициент использования светового потока, принимается по таблице. Коэффициент использования светового потока определяется по показателю помещения, который рассчитывается по формуле: (4.12) где Н – высота подвеса светильника, м; А, В – длина и ширина помещения, м. Определив показатель помещения и приняв коэффициенты отражения от стен, потолка и пола, из таблицы находим . Расчет освещения точечным методом Этим методом рассчитывается освещение как угодно расположенных освещаемых поверхностей комбинированного и локализованного освещения, когда освещенность обеспечивается только за счет источников света. Отсутствие отражательной способности имеет место в помещениях с большим объемом и площадью и когда стены, потолки и пол имеют большую поглощательную способность, т.е. при малом отражении (литейные, кузнечные и др. цеха). В общем случае освещенность в точке, расположенной на горизонтальной поверхности, определяется по уравнению: (4.13) где J – сила света от источника на данную точку рабочей поверхности, кд; H – высота подвеса светильников, м. На практике расчет освещения производят по графикам пространственных изолюкс (графики условной освещенности), которые приведены в справочной литературе для каждого типа светильников. Расчет начинается с выбора светильника. Затем на плане помещения принимают расположение светильников с учетом расположения рабочих мест. Определяется высота подвеса светильников исходя из условия высоты здания и принятого оборудования. На плане помещения принимают точку в любом месте, но расположенную на рабочем месте. От этой точки определяется расстояние L до проекции светильников на горизонтальную поверхность. При этом следует иметь в виду, что освещенность в любой точке помещения определяется ближайшими 3-4 светильниками. Определив L до каждого из 3-4 светильников по графику изолюкс для принятых светильников определяем условную освещенность(«e») от каждого из 3-4 светильников. После чего по формуле (4.14) определяем световой поток лампы, а по величине светового потока принимаем мощность лампы, которую необходимо ставить в светильник. Fл =1000EK / e, лм, (4.14) где E – нормированная освещенность, лк;  – коэффициент, характеризующий влияние других светильников и их отражающую способность,  = 1.05-1.15. Метод удельной мощности Этот метод прост, но и наименее точен, поэтому его применяют редко и только для ориентировочных расчетов. Он позволяет определить мощность лампы для создания необходимой освещенности Рл = рS / N , (4.15) где р – удельная мощность осветительной установки, Вт/м2; S – освещаемая поверхность, м2; N – число ламп в светильнике. Расчет естественного освещения Расчет естественного освещения заключается в определении площади световых проемов и производится на стадии проектирования здания. Расчет может производится как аналитическими, так и графическими методами. Расчетное значение КЕО выражается в процентах и определяется: а) при боковом освещении по формуле (4.16) б) при верхнем освещении по формуле (4.17) в) при комбинированном ( верхнем и боковом) освещении по формуле где – значение КЕО в расчетных точках при боковом освещении, создаваемом прямым светом участков неба, видимых через световые проемы; 0 – коэффициент ориентации световых проемов, учитывающий ресурсы естественного света по кругу горизонта; – геометрический КЕО участка фасада противостоящего здания, видимого из расчетной точки; bФ – средняя относительная яркость фасадов противостоящих зданий; Y0 – коэффициент ориентации фасада здания, учитывающий зависимость яркости от ориентации по сторонам горизонта; – коэффициент, учитывающий изменение внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий; – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхности помещения и подстилающего слоя при открытом горизонте(отсутствии противостоящих зданий); – значение КЕО в расчетных точках при верхнем освещении, создаваемом прямым светом неба; - значение КЕО в расчетных точках при верхнем освещении, создаваемом светом, отраженным от внутренних поверхностей помещения; ,– общий коэффициент светопропускания и коэффициент запаса заполнения светового проема; – суммарное значение КЕО в расчетных точках при боковом и верхнем освещении; Расчет КЕО графическим методом производится с помощью графиков А.М. Данилюка, которые пригодны для определения КЕО при легкой сплошной облачности, т.е. при диффузионном распространении светового потока. 5. Защита от производственной вибрации Проблема возникла в связи с бурным развитием механизации и автоматизации производственных процессов, увеличением скоростей на стационарных и транспортных установках, широким внедрением пневматического и электрифицированного инструмента, а также оборудования робототехники. По отрицательному воздействию на человека производственная вибрация прочно занимает второе место после электрической опасности, вызывая при большой интенсивности и в определенной области частот сотрясение мозга, разрыв тканей, нарушение сердечной деятельности и нервной системы. Кроме того, локальная вибрация рук может вызывать отрицательные необратимые явления (особенно при охлаждении), мышечные и костные деформации, нарушение кровообращения, чувствительности кожи. В результате может наступить профессиональное трудноизлечимое заболевание – виброболезнь. 5.1. Источники и основные параметры производственной вибрации Причины производственной вибрации – неуравновешенные силовые воздействия механизмов. Основными источниками вибрации являются: *14 вращающиеся роторы тепловых и электрических машин; *15 возвратно-поступательные узлы и механизмы. К ним относятся, например: поршни, кривошипные узлы, ползуны тепловых машин или соленоиды электромагнитных устройств; *16 ударные механизмы. К ним относятся в основном: зубчатые передачи, муфты сцепления (кулачковые, пальцевые), а также подшипники скольжения из-за наличия в них технологических зазоров. Основные параметры вибрации: *17 амплитуда смещения Аm – максимальное смещение колеблющейся точки от положения равновесия; *18 амплитуда виброскорости Vm, м/с – максимальная скорость колеблющейся точки; *19 уровень виброскорости Lv, дБ – гигиенический параметр вибрации. Вводится для сравнения с пороговым значением V0. (5.1) где Vm – среднеквадратичное (действующее на человека) значение вибро-скорости на практике, определяемое прибором, измеряющим вибрацию, м/с; V0 = 510-8 м/с – пороговое значение виброскорости. Стандартизованная международная величина; *20 амплитуда виброускорения аm, м/с2; *21 уровень виброускорения: __ где аm – среднеквадратичное значение виброускорения, м/с2; а0 – пороговое значение виброускорения а0 =3.10-4, м/с2. *22 период колебательного процесса Т, с; *23 частота вращения n, об/мин; *24 циклическая частота колебаний , с-1,Гц , =1/Т; *25 угловая частота w = 2 рад/с, Гц. 5.2. Нормирование вибрации Производственная вибрация подразделяется на техническую – это вибрация самого оборудования, и гигиеническую – это вибрация опорных поверхностей рабочих мест, фундаментов оборудования, кабин транспортных машин, ручек управления и инструмента, воздействующая непосредственно на человека. Гигиеническая вибрация действует на человека в виде общей вибрации на весь организм и локальной вибрации, действующей главным образом на руки человека. В свою очередь общая вибрация подразделяется на: *26 транспортную, которая возникает в салоне или кабине машины при работе двигателя; *27 транспортно-технологическую, которая возникает в кабине управления при работе грузоподъемных машин, выполняющих технологические операции в стационарном положении. *28 технологическую, которая возникает при работе стационарных машин, станков, насосных агрегатов и другого оборудования. В соответствии с ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» производится следующее нормирование гигиенической вибрации. Таблица 5.1 Нормы гигиенической вибрации ср, Гц 1 2 4 8 16 31,5 63 125 250 500 1000 1, Гц 0,8 1,4 2,8 5,6 11,2 22,4 45 90 180 335 710 2, Гц 1,4 2,8 5,6 11,2 22,4 45 90 180 335 710 1400 Весь нормируемый частотный диапазон вибрации заключен в 11 октавных полюсах со следующими среднегеометрическими значениями – ср: Частотные полосы (спектры) сформированы по принципу 1/2 = 2, и начиная с 8-ой полосы, третий знак сделан кратным 5 или 0. Среднегеометрическая частота ср в каждой полосе определена по формуле : _____ ср = 12, где 1 и 2 – граничные частоты, при этом отношение 1/2 = 2. При больших частотах  > 1400 Гц любая вибрация действует отрицательно на человека и не нормируется (не допускается). Гигиеническое нормирование – это допустимый уровень виброскорости Um, воздействующий на человека при общей и локальной вибрациях. Полоса с частотой СР = 63 Гц считается базовой, при этом вибрации в других полосах сравнивают с вибрацией в базовой полосе. Из рис. 5.1 и 5.2 видно, что наибольшую опасность представляет общая вибрация, действующая на весь организм, так как допустимая область общей вибрации и по абсолютным значениям уровней виброскорости и по площади занимаемой на графике значительно меньше тех же параметров в локальной вибрации. Некоторые критические величины вибрации, действующие на человека: f = 0.7 Гц – морская болезнь, f = 6...9 Гц – резонанс внутренних органов, f = 25 Гц – резонанс головы человека. Рис. 5.1. Общая вибрация Рис. 5.2. Локальная вибрация в производственных помещениях По направлению действия на человека различают вибрацию вертикальную, действующую вдоль тела по позвоночнику – ось Z, горизонтальную, действующую перпендикулярно грудной клетке – ось Х, и горизонтальную, действующую по плечевому поясу – ось Y. Наибольшую опасность представляет вибрация, действующая по оси Y по плечевому поясу, например, в кабинах транспортных машин, в которых вибрация распространяется в горизонтальном направлении по осям X и Y. При локальной вибрации, действующей на руки при работе, например с пневмомолотком, ось Z совмещается с направлением усилия работающего (сверху вниз), а ось X совмещается с осью обхвата рукой рукоятки, ось Y в этом случае не нужна. 5.3. Анализ простейшей колебательной системы В общем виде для одномассовой колебательной системы существуют шесть степеней свободы, n = 6, из которых три степени имеют продольные направления вдоль осей Х, Y и Z, а другие три имеют крутильные направления относительно соответствующих осей. Рассмотрим простейшую одномассовую колебательную систему с одной степенью свободы, действующей по оси X, с пружиной растяжения, жестко закрепленной на одном конце (рис. 5.3.). Рис. 5.3. Колебательная система: 1 – упругий элемент – пружина растяжения с коэффициентом жесткости К, Н/м; 2 – масса колебательной системы m, кг; 3 – сопротивление колебательной системы с коэффициентом сопротивления , Hс/м; х, v – смещение и скорость колебательного процесса, мм, мм/с; 4 – сила внешнего воздействия FВ, H Определим силы, действующие в колебательной системе. Сила инерции из 2-го закона Ньютона: FU = ma, (а - ускорение массы, м/с2). Сила упругости пружины FУП = ХК, H. Сила сопротивления колебательной системы FС = . Коэффициент сопротивления системы определяется, Нс/м. где  – коэффициент трения колебательной системы, включает в себя внешнее трение (вязкость масла в подшипниках, трение в электромагнитном поле) и внутреннее трение (трение в металлах, из которых изготовлены детали машины). Сила внешнего воздействия: FВ = Fmsin (t + 0). где Fm – амплитуда внешней силы, H;  – угловая частота колебательного процесса, Гц; t – время, с; 0 – начальная фаза колебательного процесса, град. Произведем сложение всех сил, результат представим в дифференциальной форме. Начальную фазу 0 не учитываем. (5.2) Это уравнение простейшей колебательной системы. Решение этого уравнения после подстановки в него величины смещения х в комплексной форме х = АМejt дает выражение для определения амплитуды виброскорости колебательного процесса, м/с. (5.3) Знаменатель представляет собой полное сопротивление системы - импеданс, Hc/м. , ( 5.4) где  – активное сопротивление; m – k/ – реактивное сопротивление; m – инерционная составляющая реактивного сопротивления; k/ – упругая составляющая реактивного сопротивления. Определим амплитуду виброскорости в различных областях работы машины.  Резонансная область работы машины,  =  0 . Известно, в резонансе реактивное сопротивление равно 0, т.е. инерционная и упругая составляющие равны между собой, m0 – k/0 = 0, отсюда где  0 – резонансная угловая частота вращения машины. При этом условии Z =  . Из формулы (5.3) следует Vm = Fm /  , подстав ляя , получаем (5.5)  Зарезонансная область работы машины, т.е.  >  0 . Тогда m. В случае незначительной величины  полное сопротивление принимается равным инерционному: Z = m , тогда, подставляя Z в (5.3), получим: Vm = F / m. (5.6)  Дорезонансная область работы машины, т.е.  < 0 . Тогда m. При  близкой к нулю Z = k / , а выражение (5.3) принимает вид: Vm = Fm/к, (5.7) Из (5.5), (5.6), (5.7) следуют выводы: Во всех областях работы вращающихся машин для снижения вибрации, т.е. для уменьшения величины Vm, следует, прежде всего уменьшать величину внешней силы Fm . В резонансной области снижение вибрации достигается увеличением активного сопротивления: либо за счет увеличения жесткости колебательной системы k , либо за счет увеличения коэффициента трения  внешнего, например, в подшипниках, или внутреннего в металлах, из которых изготавливается машина (5.5). В зарезонансной области снижение вибрации достигается увеличением массы колебательной системы m , как правило, увеличением массы фундамента (5.6). В дорезонансной области снижение вибрации достигается увеличением жесткости колебательной системы k (5.7). Увеличение частоты вращения машины  в дорезонансной и резонансной областях работы приводит к увеличению вибрации (5.5 и 5.7). Увеличение частоты вращения машины в зарезонансной области работы приводит к уменьшению вибрации (5.7). Сделанные выводы по снижению вибрации в различных областях работы машины можно представить графически на рис. 5.4. Рис. 5.4. Резонансные характеристики колебательной системы: 1 > 2 > 3> 4 = 0; Xст = Fm/K – статический прогиб ротора машины при  = 0 Из рис. 5.4 следует, что наибольший эффект снижения вибрации достигается в резонансной области увеличением активного сопротивления . В до и зарезонансных областях – увеличением параметров К и m – соответственно. 5.4. Способы защиты от вибрации Согласно ГОСТ-26568-85 «Вибрации. Средства и методы защиты» снижение вибрации и защита от нее достигается двумя направлениями: *29 средствами снижения вибрации в источнике вибрации; *30 методами защиты от вибрации на путях распространения. 5.4.1. Основные пути снижения вибрации в источнике • Статистическое балансирование коротких роторов машин. • Динамическое балансирование длинных роторов машин. • Центрирование осей вращения многоопорных роторов. • Снижение оборотной, низкочастотной и высокочастотной вибраций ро-торов. Все виды балансировок роторов машин или других вращающихся тел и их центровка должны производиться согласно ГОСТ 22061-76А «Балансировка роторов. Методы и нормы» и в данной дисциплине не рассматриваются. Снижение оборотной вибрации (ОВ) Оборотная вибрация – вибрация, которая возникает при частоте, равной частоте вращения машины, т.е. Вб = ВР. Рассмотрим пример вибрации опорного подшипника ротора машины, рис. 5.5. Рис. 5.5. Схема измерения вибрации: Vx, Vy, Vz – вертикальная, осевая, и поперечная составляющие вибрации Если составляющая Vx больше нормированного значения и больше значений Vy и Vz, следует проводить балансирование ротора машины (статическое, динамическое или смешанное ). Если значения Vy и Vz больше нормированных величин и больше Vx следует проводить радиальное или торцевое центрирование совмещенных роторов машины соответственно. Снижение низкочастотной вибрации Низкочастотная вибрация (НЧ) – это вибрация с частотой, равной половине частоты вращения, т.е. Вб=ВР / 2. Основными источниками низкочастотной вибрации являются подшипники скольжения при нарушении в них гидродинамического процесса смазки в масляном клине из-за резкого изменения нагрузок в машине либо изменения температуры масла, или из-за увеличения внутренних конструктивных зазоров в подшипниках. При этом цапфа ротора в подшипнике смещается от центра вращения на величину эксцентриситета, вокруг которого ротор получает дополнительное вращение с частотой, равной половине основной частоты вращения ротора. Это дополнительное вращение называется прецессией с частой вращения , которая и является причиной низкочастотной вибрации: т.е. Вб = ВР / 2. Например. Если частота вращения ВР = 314 Гц, 3000 об/мин, то частота вибрации равна Вб = 157 Гц, 1500 об/мин. Для снижения НЧ - вибрации следует: *31 оптимизировать статические и динамические нагрузки на все подшипники скольжения роторов, не допуская резких изменений нагрузок в машине; *32 не допускать изменений температур масла в системе смазки машины ниже нормированных значений; *33 величины внутренних зазоров в подшипниках скольжения поддерживать нормативными; *34 в случае появления низкочастотной вибрации даже при соблюдении пунктов 1, 2, 3 применять на конкретном подшипнике «лимонную» расточку внутреннего диаметра, при которой боковые зазоры ХБ выполняются увеличенными вдвое от величины верхнего зазора ХВ, т.е. ХБ = 2Хв. Например, если ХВ = 0.002d, то ХБ = 0,004d (d – диаметр цапфы подшипника). Снижение высокочастотной вибрации (ВЧ) Высокочастотная вибрация ВЧ – это вибрация с частотой, вдвое превышающей частоту вращения, т.е. Вб = 2ВР. ВЧ возникает из-за нарушения поперечной жесткости в сечениях ротора, что приводит к неравенству осевых моментов инерции JX  JY, вызывающее двойное возмущение за один оборот ротора. Например. Если частота вращения ВР = 314 Гц ( = 50 Гц), то частота вибрации будет Вб = 628Гц, ( = 100 Гц). Например, в электроэнергетике часто источником высокочастотной вибрации являются роторы электрических машин, изготовленные с нарушением концентричности наружного диаметра или при ремонте их с заменой секций электрообмоток. В этом случае для выравнивания поперечной жесткости и снижения высокочастотной вибрации на бочке ротора в соответствующих сечениях выполняют фальшпазы. 5.4.2. Методы зашиты от вибрации на путях ее распространения Применяются как для снижения вибрации самого оборудования, так и для снижения гигиенической вибрации на опорных поверхностных машинах. Согласно ГОСТ 26568-85 методы защиты от вибрации на путях распространения подразделяются на: *35 вибродемпфирование; *36 виброгашение; *37 виброизоляцию; *38 организационные мероприятия и средства индивидуальной защиты от вибрации. Вибродемпфирование Снижение вибрации происходит за счет перевода колебательной энергии в тепловую при помощи увеличения активного сопротивления системы , в основном за счет. увеличения внешнего и внутреннего трения  (5.5). На стадии проектирования метод реализуется при выборе материалов, из которых изготавливаются детали ротора и статора. Коэффициенты внутреннего трения (внутренних потерь)  конструкционных материалов чугуна и стали имеют низкие значения, изменяются в диапазоне:  = 0,001-0,01 для СтЗ...Ст40, Cr10...Cr45. Эти материалы виброактивны и практически не снижают вибрацию. Применение легированных материалов с высоким коэффициентом  = 0,02 – 0,1 с использованием марганца Мn, хрома Сr, никеля Ni, титана Ti, кобальта Со, а также полимерных материалов приводит к погашению колебательной энергии этими материалами и снижению вибрации оборудования. На стадии эксплуатации применяются листовые или мастичные материалы на резиновой основе для покрытия ими наружных поверхностей машин, такие как лента «Изол», антивибрит, мастика ВД-17, батил-каучук. Надежность покрытия и эффективность работы этих материалов зависит от качества обработки наружных поверхностей оборудования перед покрытием. Хорошими вибродемпфированными свойствами обладает гальванопокрытие ( = 0,01) и различные смазки ( = 0,02 – 0,04). Эффективность вибродемпфирования достигается на всех режимах работы, но особенно в резонансной области при равенстве нулю реактивного сопротивления колебательной системы. Виброгашение Снижение вибрации осуществляется за счет увеличения реактивного сопротивления системы В дорезонансной области эффект достигается за счет увеличения жесткости колебательной системы К, например корпуса машины, путем выбора соответствующей конфигурации корпуса (сферическая форма обладает максимальной жесткостью) или введением дополнительных ребер жесткости. В зарезонансной области виброгашение реализуется увеличением массы колебательной системы, как правило за счет увеличения массы фундамента машины М. Выбор массы фундамента производится по формуле: (5.8) где М – масса фундамента машины, кг; т – масса самой машины, кг; fф – собственная частота фундамента, Гц; fp – рабочая (вынужденная) частота машины, Гц. Анализ формулы (5.8.) показывает: если ф / р = l – резонанс на фундаменте. Недопустимый режим работы, М   ; если fф / fр = 1,41 – тяжелый режим работы фундамента, M = 40m. если fф / fр = 3...4 – оптимальная область работы фундамента, при fф/fр = 3,М  5 т, при fф / fр = 4, M  2.7 m; В теплоэнергетике для снижения вибрации паровых турбин могут применяться динамические виброгасители в виде вертикальных удлиненных шпилек, устанавливаемые на противоположенных разъемах машин. Некоторое уменьшение вибрации достигается за счет противофазного колебательного процесса шпилек при работе турбины. Эффект зависит от правильного выбора масс виброгасящих шпилек с соответствующими частотами собственных колебаний. Виброизоляция Осуществляется введением в колебательную систему дополнительных упругих элементов в виде пружин сжатия или растяжения, резиновых прокладок или воздушных прослоек. Эффект достигается за счет перевода колебательной энергии в энергию упругих элементов и рассеивания ее в окружающую среду. Эффективность виброизоляции оценивается коэффициентом передачи Кп: где Vф, Vм – виброскорости фундамента и машины. Чем меньше Кп, тем меньше вибрация фундамента. Величина Кп определяется: (5.9) где fр – рабочая (вынужденная) частота вращения машины; fо – собственная частота колебания машины на виброизоляторах, определяется по известному выражению: где k – жесткость виброизолятора (резины, пружины), Н/м; m – масса машины, кг. Если, например, станок стоит на пружинных виброизоляторах, то жесткость колебательной системы принимается равной жесткости пружин. Анализ формулы (5.9.) показывает: если fр / fо = 1 – наступает резонанс. Кп =  . Применение виброизоляции бессмысленно; если fр / fо = 1,41, Кп = 1. Эффект от применения виброизоляции отсутствует; если fр / fо = 3..4, Кп = 1/8 .. 1/15, оптимальная область применения виброизоляции. При этом, если Кп < 1/15, наступит потеря устойчивости из-за того, что низкое значение Кп достигается при малой жесткости виброизолятора. Если Кп > 1/8, то виброизоляторы будут иметь большие габариты и металлоемкость. Если коэффициент передачи известен, то можно определить снижение вибрации на фундаменте машины, дБ. ,. (5.10) Например. Если Кп = 0,1, то Lv = 20 дБ – есть снижение вибрации на фундаменте. Организационные мероприятия и средства индивидуальной защиты от вибрации - Чередование времени работы и отдыха работниками вибрационных профессий (шахтеры, машинисты энергоустановок, обрубщики). В течение рабочего дня 3 отдыха по 30 мин. - Обязательное чередование технологических операций и приемов при работе с виброинструментом. - Выполнение физиотерапевтических процедур: гимнастика, ультрафиолетовое облучение и ручные ванны. - Применение специальной обуви от общей вибрации. ГОСТ 12.4.024-76. - Применение рукавиц, перчаток, вкладышей от локальной вибрации. ГОСТ 12.4.024-74. 5.5. Расчет виброизоляторов 5.5.1. Расчет резинового виброизолятора Расчет резинового виброизолятора сводится к определению величины статической деформации под действием массы машины, например, станка и необходимой высоты резиновой прокладки, Хст и h, м. Расчет ведется в наиболее опасном резонансном режиме:  = о , о = , где k = – коэффициент жесткости резиновой прокладки, Н/м; F – внешняя сила, Н; Xст – искомая статическая деформация резиновой прокладки,м; о – собственная угловая частота колебаний машины, установленной на резиновый виброизолятор, Гц. где т – масса машины, кг; q – ускорение свободного падения, м/с2. Подставим величины К и m в выражение для определения о, получим где 0 – собственная циклическая частота колебаний машины на резиновой прокладке, Гц. Отсюда определим величину Xст , м: (5.11) Из (5.11) следует чем больше масса объекта, тем меньше собственная частота колебаний машины на виброизоляторе о и тем больше деформация резиновых прокладок Xст . Для определения необходимой высоты (толщины) резиновой прокладки h воспользуемся законом Гука. где L и l – длина испытываемого образца материала и его удлинение под действием растягивающей силы, м;  – допускаемое напряжение на сжатие, Па; Е – модуль упругости, предел прочности материала, Па. Заменим l = XСТ , L = h . Тогда получим (5.12) Например, для резины №56: Е = 35105 Па, СЖ = 4105 Па. Площадь одной прокладки S, м определяется по формуле: где N – число прокладок, равное числу опорных поверхностей машины. Условия надежности работы машины на резиновых прокладках *39 Отстройка от резонанса. Должно выполнятся неравенство  где  – длина волны колебательного процесса, мм, i – номер гармоники колебательного процесса, i = 1,2,4..(рис. 5.6), h – высота прокладки, мм. Рис. 5.6. Гармоники колебательного процесса Условие устойчивости h < = a/8, где а – наименьшая сторона прокладки, мм (рис. 5.7). Рис. 5.7. Виброизолятор резиновый 5.5.2. Расчет пружинного виброизолятора Сводится к определению основных параметров пружины сжатия или растяжения: диаметра проволоки d, коэффициента жесткости К и n числа витков пружины (рис. 5.8). Рис. 5.8. Пружинный виброизолятор Диаметр проволоки пружины, м: (5.13) где Fmax – максимальное усилие, действующее на одну пружину; кр – 4105 Па – допускаемое напряжение на кручение для стальной пружины из материала 60Г; Dср – средний диаметр пружины. Коэффициент жесткости К, Н/м определяется формулой (5.14) где Есдв= 81010, Па – предел прочности (модуль упругости) на сдвиг для стали СтбОГ; nP = n – 1,5 – рабочее число витков, шт; п – полное число витков пружины, шт; DCP – средний диаметр пружины, м; d – диаметр проволоки, м. Условие устойчивой работы на пружине сжатия с опорными поверхностями где H и DHAP – полная высота и наружный диаметр пружины. 6. Защита от производственного шума Одной из важных проблем безопасности является в настоящее время защита от шума. Внедрение в промышленность новых технологических процессов (плазменная резка, напыление, штамповка, взрыв и др.), рост мощности и быстро­ходности оборудования, механизация производственных процессов привели к то­му, что человек на производстве и в быту подвергается воздействию высоких уровней шума. Для нормального существования, для того, чтобы не ощущать себя изоли­рованным от мира, человеку нужен шум 20-30 дБ (шум листвы). При работе в уч­реждениях человек испытывает шум 50-70 дБ, на заводах 80-100 дБ, в метро шум достигает 95 дБ, а на оживленных улицах 80-90 дБ. Количество людей, работаю­щих в условиях повышенного шума (>85 дБ) составляет в США – 5,2 млн че­ловек (30 %), в Великобритании – 2 млн человек (12 %), в ФРГ – 3,5 млн (13 %), у нас 5-7 млн. человек (13-19 %). Такой уровень шума отрицательно влияет на общее состояние организма, вызывает быстрое утомление, способствует снижению производительности труда (на 10-50%), увеличению числа ошибок, росту травматизма и ведет к потере слу­ха. Неврит слуховых нервов – профессиональное заболевание от воздействия шу­ма, у нас занимает с 1983 года 3 место после виброболезни и заболеваний дыха­тельных путей. В России ежегодно заболевают невритом слуховых нервов при­мерно 1000 человек, а в Н.Новгороде – 20 случаев в 1985 году, 8 случаев - в 1988 году. Неблагоприятно действует на слух и громкая музыка. Прослушивание му­зыки более чем 24 часа в неделю при уровне звука 88 дБ ведет к серьезному нару­шению слуха. Во время рок-концертов в центре зала уровни звука достигают 106-108 дБ, а вблизи оркестра почти 120 дБ. Музыка может вызвать поразительные физические явления: изменение пульса и дыхания, повышенную секрецию эндок­ринных желез, что изменяет содержание сахара в крови. Кроме того, музыка ока­зывает сильное психическое воздействие (нервно-чувствительное возбуждение, вызывающее эйфорию, истерию, галлюцинации, склонность к вандализму и т.п.) Часто возникает необходимость защиты не только от шума, но и от ультра- и инфразвука. 6.1. Физические характеристики шума Шум – это совокупность звуков различной интенсивности и частоты. Звук представляет собой упругие колебания, распространяющиеся волнообразно в твердой, жидкой или газообразной среде. Звуковая волна характеризуется длиной волны λ, м: (6.1) где С – скорость звука, м/с. Скорость звука в воздухе ~ 340 м/с, в жидкости –1500 м/с, в металлах – 5000 м/с. f – частота звука, Гц. Звуковые волны передают энергию, которая оценивается как интенсивность звука I, Вт / м 2. (6.2) где W – звуковая мощность источника, Вт; S – площадь поверхности, м2. Звуковая мощность различных источников колеблется в очень широких пределах, например стартовый двигатель ракеты «Сатурн» – 108 Вт, реактивный самолет – 104 Вт, двигатель автомобиля – 10-2 Вт, голос – 10-5 Вт, шепот – 10-9 Вт. Ухо человека не может определять звуковую мощность в абсолютных еди­ницах, но может сравнивать мощность различных источников звука. Именно поэтому, а также учитывая большой диапазон мощностей различных источников в акустике для оценки мощности и интенсивности звука, применяются логарифмиче­ские уровни Lw и LI, дБ. (6.3), (6.4) где W0 = 10-12 Вт, I0 = 10-12 Вт/м2 – пороговые значения мощности и интенсив­ности звука, соответственно. При прохождении звуковой волны в пространстве образуется звуковое дав­ление Р, Па. Это разность между мгновенным значением полного давления и сред­ним значением в невозмущенной среде. Интенсивность звука связана со звуковым давлением соотношением (6.5) где  – плотность среды, кг/м2; С – скорость звука, м/с. На слух действует средний квадрат звукового давления Р2, Па. (6.6) Это усредненное значение за период Tо = 30 – 100 мс для органов слуха человека. Уровень звукового давления определяется (6.7) где Ро = 2∙10-5 Па – пороговое звуковое давление на частоте 1000 Гц. При нормальных атмосферных условиях, когда акустическое сопротивление среды (С) постоянно LI = Lр. Снижение шума ΔL определяется разностью начального и конечного уровней, дБ. (6.8) Суммарный уровень шума от нескольких источников находится сложением интенсивностей звука I ∑ = I 1 + I 2 + I 3 + ... + I N (6.9) и определяется выражением (6.10) где Li – уровень шума, создаваемый i-м источником. Когда имеется N – одинаковых источников, суммарный уровень шума мож­но определить по формуле L = L1 + 10∙lg N, где L1 – уровень шума одного источника. При этом устранение одного источника не дает существенного снижения шума. Если имеется несколько разных по уровню шума источников, то суммиро­вание можно проводить по формуле L = L1 +ΔL , где L1 – уровень шума наибольшего источника, а ΔL – поправка, которая определяется в зависимости от разности уровней первого и второго источников (L1 – L2) по графику (рис. 6.1). ΔL 3 2 1 5 10 15 L1 – L2 Рис. 6.1. Величина поправки в зависимости от разности уровней шума 1 и 2 источников Из рис. 6.1 видно, что суммирование источников шума имеет смысл, если они отличаются по уровню не более чем на 10 дБ. 6.2. Действие шума на человека Слух вместе со зрением играет первостепенную роль, как на работе, так и на отдыхе; слух в сочетании с речью дает нам возможность общаться друг с другом, выражать свое мнение, учиться, развлекаться и наслаждаться жизнью. Орган слуха анатомически делится на три части: наружное, среднее и внут­реннее ухо. Наружное и среднее ухо предназначены для восприятия звуковых волн и преобразования акустической энергии в механическую, а внутреннее ухо преоб­разует механическую энергию в серию нервных импульсов, отражающих акусти­ческие события. Ушная раковина благодаря своей форме помогает передавать большое ко­личество звука в наружный слуховой проход. В конце этого прохода имеется ба­рабанная перепонка, которая колеблется под действием звуковой волны как мем­брана. В полости среднего уха, заполненной воздухом, находится несколько не­больших косточек, соединенных с барабанной перепонкой. Их называют слухо­выми косточками. К ним относятся молоточек, наковальня и стремечко. Молото­чек соединен с барабанной перепонкой и вместе с наковальней увеличивает в три раза силу, воздействующую на стремечко. Стремечко соединено с частью перего­родки, разделяющей среднее и внутреннее ухо, которую называют овальным око­шечком. Кроме того, в среднем ухе есть две мышцы, которые воздействуют на мо­лоточек и стремечко. Мышцы сокращаются под действием сильных звуков и сни­жают амплитуду перемещения косточек, ограничивая тем самым интенсивность звука, поступающего во внутреннее ухо. Внутреннее ухо можно разделить на две части: полукружные каналы, яв­ляющиеся органами равновесия, и улитку, являющуюся органом слуха. Спираль­ная часть улитки, заполненная жидкостью, разделена на две части перепонкой ос­нования улитки. В верхней части перепонки расположено приблизительно 30000 чувствительных ресничных клеток, регистрирующих движение перепонки основа­ния улитки и преобразующих это движение в нервные импульсы, поступающие по слуховому нерву в центр слуха мозга. Чувствительность перепонки основания улитки меняется в зависимости от частоты. Ухо человека благодаря сложному устройству рычагов, перегородок, кана­лов, перепонок и ресничных эпителиальных клеток может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот от 20 Гц до 20000 Гц, а по интенсив­ности от 10-12 до 102 Вт/ м2. Порог слуха молодого человека в диапазоне частот 1000 - 4000 Гц составля­ет примерно 0 дБ, что соответствует звуковому давлению 2-10-5 Па. Для частоты выше и ниже этих пределов порог восприятия звуков меняется (рис. 6.2): Порог на частоте 100 Гц приблизительно в 100 раз выше (20 дБ), чем порог на частоте 1000 Гц. Ухо менее чувствительно к звукам низкой частоты. За порог физической боли принимают приблизительно 120 дБ. Громкость звуков оценивается в фонах. За фоны приняты уровни звукового давления при частоте 1000 Гц. Чтобы определить, во сколько раз один звук громче другого, используются числа громкости – соны. 1 сон = 40 фон, 2=50, 4=60. Таким образом, если уровень громкости возрастает на 10 дБ, то создается ощущение, что громкость увеличилась в 2 раза. Основное физиологическое действие шума заключается в повреждении внутреннего уха. Избыточные шумы, воздействующие даже в течение небольших периодов, вызывают повреждения внутреннего уха, которые обратимы на началь­ном этапе. Такое слуховое утомление называют временным смещением порога слышимости. Это приводит к временному повышению порога чувствительности слуха. Восстановление слуха может протекать от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от степени повреждения. L дб фоны 140 болевой 120 порог 100 80 область 60 слышимости 40 20 порог 0 слышимости 100 1000 10000 Гц Рис. 6.2. Кривые равной громкости Длительное воздействие избыточного шума может привести к постоянному повреждению слуха, к потере слуха. Постоянная потеря слуха, вызванная шумом, происходит при повреждении и фактическом отмирании ресничных эпителиаль­ных клеток в улитке. Потеря слуха, вызванная шумом, сначала происходит на час­тотах 4000 Гц, а затем и более низких частотах. Производственный шум не является единственной причиной потери слуха. Удары по голове или воздействие ударных волн от взрывов могут разорвать бара­банную перепонку, повредить ресничные клетки или же нарушить расположение слуховых косточек. Различные заболевания могут оказать неблагоприятное воз­действие на среднее ухо и нервные ресничные клетки в улитке. Некоторые лекар­ства, такие как хинин, стрептомицин, могут вызвать ожог среднего уха и привести к глухоте. Кроме того, уши, как и все другие органы тела, подвергаются старению. Старение также зависит от частоты воздействующих шумов и начинается с высо­ких частот. Обычно это явление происходит в возрасте 30 лет у мужчин и 35 лет у женщин. У большинства людей потеря слуха к 60 годам составляет 10 дБ на часто­те 1000-2000 Гц. На больших частотах потеря слуха еще значительней. Чрезмерный шум вреден и опасен для здоровья, но что значит чрезмерный? Воздействие шума, превышающего 90 дБ в течение восьми часов, ежедневно, пять дней в неделю приводит к постоянному повреждению слуха, если воздействие про­должается 30-40 лет. Например, при уровне шума 100 дБ у 14% людей через 5 лет ухудшается слух, через 10 лет – у 32% и через 20 лет – у 49%. Полагают, что воздействие шума ниже 80 дБ в течение любого периода времени не вызовет повреждение слуха. Однако шум, даже когда он не велик (50 -60 дБ), оказывает значительную нагрузку на нервную систему, раздражает, осо­бенно людей, занятых умственным трудом. Такой уровень шума (60 дБ) во время сна оказывает такое же воздействие на организм, как и 100 дБ во время работы. При высоких уровнях шума более 90 дБ возникает естественный рефлекс защиты, мышцы сокращаются и снижается чувствительность уха. Не рекомендуется под­вергаться воздействию шума, превышающего 135 дБ, без специальной защиты ор­ганов слуха и при любых обстоятельствах не допускается воздействие шума более 150 дБ, что обычно приводит к необратимому повреждению слухового аппарата (разрыву барабанной перепонки, смещению или поломке слуховых косточек). Шум воспринимается весьма субъективно. Одному человеку он может по­казаться слишком громким, а другому нормальным. Степень чувствительности к шуму у каждого человека различна. Имеет значение и конкретная ситуация, и со­стояние здоровья, и настроение, и окружающая обстановка. Например, шум водо­пада и реактивного двигателя одинаковы и по частоте и по интенсивности, а вос­принимается людьми неодинаково. Шум вредит не только слуху. Установлено, что шум способен повысить кровяное давление, причинить вред сердечнососудистой системе, вызывать язвы и даже способствовать инфекционным заболеваниям. Кроме того, возможны из­менения электрической проводимости кожи, электрической активности головного мозга, сердца и скорости дыхания, а также общей двигательной активности. Такой комплекс изменений, возникающий при длительном воздействии шума, принято называть «шумовой болезнью». Для шумовой болезни характерно повышение раздражительности, появление тошноты, усталости, возникает чувство беспокой­ства, бессонницы, теряется аппетит. В условиях шума ухудшается общение людей, в результате возникает ино­гда чувство одиночества и неудовлетворенности, что может привести к несчаст­ным случаям. Шум может заглушить предупредительные сигналы механизмов, различные распоряжения и предупреждения голосом. С целью определения пригодности человека к определенным профессиям и для оценки отклонения слуха от нормы проводят испытания слуха, называемые аудиометрией. Состояние слуха определяется с помощью аудиометра. Испытуемый, находясь в тихом помещении, через наушники слушает подаваемые чистые тона разной интенсивности, а по показаниям приборов отмечается наименьшая интен­сивность, при которой подводимый тон едва различается ухом. Результаты изме­рений изображаются на графике, называемом аудиограммой. 6.3. Классификация и нормирование шума В зависимости от характера частотного спектра различают шум широкопо­лосный и тональный. При тональном шуме в спектре имеются ярко выраженные дискретные тона. Широкополосный шум характеризуется наличием звуков раз­личной частоты. На практике спектры получают с помощью фильтров, которые выделяют в исследуемом сигнале определенные полосы частот. Δf = f2 – f1 , (6.11) где f2 и f1 – верхняя и нижняя частота соответственно. Наибольшее распространение получили октавные фильтры. Октавной по­лосой считается полоса частот, у которых f2 /f1 = 2. Обозначается октавная полоса среднегеометрической частотой fс.г . Принято спектр слышимых звуков делить на 9 октавных полос со среднегеометрическими часто­тами: 31,5, 63,125, 250, 500, 1000, 2000,4000 и 8000 Гц. По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБ и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБ. Непостоянные шумы подразделяются на колеблющиеся, прерывистые и импульсные. Допустимые уров­ни шума установлены ГОСТ 12.1.003-83. «Шум. Общие требования безопасности», в зависимости от характера шума для различных помещений, а также СН 2.2 4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Широкополосный, постоянный шум нормируется предельным спектром (ПС) – это совокупность допустимых уровней звукового давления в октавных поло­сах частот (табл. 6.1). Таблица 6.1 Предельно допустимые уровни шума Вид трудовой деятель-ности Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами Уровни звука и экви-валент-ные уровни звука, дБА 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Творческая деятель-ность, проекти-рование, программи-рование обучение и т.д. 86 71 61 54 49 45 42 40 38 50 На постоян-ных рабочих местах в производст-венных помещениях и на территории предприя-тий 107 95 87 82 78 75 73 71 69 80 Каждый предельный спектр имеет свой индекс, где цифра указывает допус­тимый уровень звукового давления в октавной полосе 1000 Гц. Для тонального и импульсного шума допустимый уровень звукового давления принимается на 5 дБ меньше установленной для данной частоты в предельном спектре. Для ориентировочной оценки шума используются допустимые уровни звука LА, дБА. Уровень звука измеряется шумомером на частотной характеристике «А». При этом чувствительность прибора на низких частотах ниже, чем на высоких, что позволяет получить как бы среднее значение уровня шума. Уровень звука связан с предельным спектром соотношением LА=ПС + 5 дБ. (6.12) Для непостоянных шумов допустимое значение устанавливается эквива­лентным уровнем звука Lэкв, дБА. Эквивалентный уровень звука измеряется специальными интегрирующими шумомерами на частотной характеристике «А». 6.4. Акустический расчет Акустический расчет выполняется при проектировании новых предприятий, цехов, жилой застройки и т.п. с целью определения ожидаемых уровней звукового давления. Это позволяет уже на этапе проектирования сравнить расчетные значения с допустимыми и в случае не­обходимости предусмотреть меры по снижению шума. Когда расчетная точка находится на открытом пространстве, уровни звуко­вого давления определяются во всех октавных полосах частот по формуле: L = LW +10  lg Ф – 10  lgS – ΔL, (6.13) где LW – уровень звуковой мощности источника шума, дБ, берется из паспорта машины, справочников или определяется расчетом; Ф – фактор направленности, при равномерном излучении шума =1; S – площадь поверхности, на которую распространяется звуковая энергия, определяется расстоянием r от источника шума до расчетной точки. Если источ­ник на ровной поверхности, S = 2πr2, м2; ΔL – потери шума на пути распространения при наличии препятствий и за счет поглощения шума в атмосфере. При отсутствии препятствий и расстоянии до расчетной точки не более 50м величина ΔL равна нулю. В помещениях расчет уровня звукового давления производится по выражению: (6.14) где В – постоянная помещения. где SПОВ – площадь поверхности поглощения, м2; αСР – средний коэффициент поглощения внутренних поверхностей помещения. 6.5. Способы снижения шума Из выражений для акустического расчета следуют основные способы снижения шума: уменьшение шума в источнике, изменение направленности излучения, рациональная планировка, акустическая обработка помещений и уменьшение шума на пути распространения. Уменьшение шума в источнике – наиболее рациональный способ снижения шума. Для снижения механического шума на этапе проектирования оборудования и технологических процессов рекомендуется заменять ударные процессы и механизмы безударными, например, штамповку – прессованием, клепку – сваркой, возвратно-поступательное движение механизмов – равномерно-вращательным. Применение косозубых зубчатых передач вместо прямозубых дает снижение шума механизмов примерно на 5 дБ. Повышение точности изготовления деталей, уменьшение зазоров снижают шум на 5-10 дБ. Замена подшипников качения на подшипники скольжения уменьшает шум на 10-15 дБ. Заменой металлических деталей на пластмассовые, текстолитовые или капроновые можно уменьшить шум на 10-15 дБ. При выборе материала для изготовления деталей необходимо учитывать, что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а, следовательно, и различна звучность. Например, чугун менее звучный, чем сталь. Сплавы меди, марганца, магниевые обладают высоким внутренним трением. В процессе эксплуатации необходимо исключить вибрацию путем балансировки вращающихся деталей, применением виброизоляции, прокладок и упругих вставок в соединениях и т.д. Аэродинамический шум, возникающий в результате нестационарных процессов в воздухе, при работе систем охлаждения или пневмосистем уменьшают путем снижения скорости воздушного потока. Это достигается за счет рационального размещения вентиляторов, улучшением их аэродинамических характеристик, уменьшением скорости вращения и т.п. Электромагнитный шум возникает вследствие колебаний элементов электрических устройств (трансформаторы) под действием переменного магнитного поля. Для снижения шума необходимо уменьшать магнитную индукцию, более плотно прессовать сердечники, применять оптимальные по мощности трансформаторы. Акустическая обработка помещений – это установка звукопоглощающих облицовок и штучных звукопоглотителей из звукопоглощающих материалов (ЗПМ). Интенсивность шума зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Рабочее место может оказаться в зоне преимущественно прямого звука, когда IПР >> IОТР (точка 1). В этом случае звукопоглощающая облицовка не дает эффекта L = 0 (рис. 6.3). Рис. 6.3. Схема акустической обработки помещений Когда расчетная точка находится в точке 2, где IПР = IОТР, можно путем звуко­поглощения снизить шум на 2-3 дБ. Максимальный эффект акустическая обработка помещений дает, когда рас­четная точка будет в точке 3, где IПР < IОТР. В этом случае снижение шума определяется по формуле: ΔL = 10  lg (6.16) где B2 и B1 – постоянные помещения после и до акустической обработки. B1 определяется по СНиП II-23-03-2003. (6.17) Для того, чтобы получить максимальное снижение шума, надо: 1) использовать звукопоглощающие материалы с коэффициентом поглоще­ния ОБЛ = 0,6-0,2; 2) облицовывать как можно большую площадь (потолок и стены). Свойствами поглощения звука обладают все строительные материалы. Од­нако ЗПМ принято называть те, у которых αОБЛ > 0,2 (кирпич, бетон имеют αОБЛ =0,01 – 0,05). Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энер­гии колеблющихся частиц воздуха в теплоту вследствие потерь на трение в порах материала. Поэтому ЗПМ должен обладать пористой структурой, поры должны быть открыты со стороны падения звука и соединяться между собой (незамкнутые поры). Наиболее распространенными звукопоглощающими материалами являются ультратонкое стекловолокно, плиты минераловатные, винипор, различные жест­кие плиты на цементном связующем типа «Акмигран», «Силакпор» и другие. Звукопоглощающие свойства пористого материала зависят от толщины слоя (в), частоты звука f (рис. 6.4). а) б) Рис. 6.4. Зависимость звукопоглощения от толщины слоя ЗПМ (а) и частоты звука (б): λ = cм /f – длина волны; См – скорость звука в материале Толщина слоя определяется и должна быть 100 - 200 мм. Максимальное звукопоглощение обеспечивается для звуков средней и высокой частоты (6-8 дБ). Для увеличения поглощения на низких частотах и для экономии материала между ЗПМ и стеной оставляется воздушный зазор. На эффективность звукопоглощающих облицовок влияет также высота и конфигурация помещения. Облицовка более эффективна при относительно не­большой высоте (4-6 м), в этом случае стены не облицовывают. В помещениях вы­соких и вытянутых облицовка стен дает больший эффект. Кроме того, акустическая обработка помещений меняет спектр шума в по­мещении за счет большей эффективности облицовок на высоких частотах. Шум делается более глухим и менее раздражающим, улучшается слышимость оборудо­вания, речи. Если потолок и стены выполнены из стекла, для снижения шума применя­ются штучные поглотители различных конструкций, подвешиваемые к потолку равномерно по помещению на определенной высоте. Уменьшение шума на пути его распространения, реализуется также за счет применения звукоизолирующих ограждений, экранов и глушителей. Шум из помещения 1, где находится источник шума I проникает в тихое поме­щение 2 тремя путями (рис. 6.5): 1) через ограждение, которое под дейст­вием переменного давления падающей на него волны излучает шум в тихое поме­щение; 2) через неплотности и отверстия; 3) посредством вибраций, возбуждаемых в строительных конструкциях. Рис. 6.5. Звукоизолирующее ограждение В первом и во втором случаях воз­никают воздушные звуки; в третьем – структурные звуки. Сущность звукоизоляции заключается в том, что падающая на ограждение звуко­вая энергия отражается в гораздо большей степени, чем проникает через ­него. Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости τ : (6.18) где IПР – интенсивность проникающего звука; IПАД – интенсивность звука падающего на ограждение. Эффективность звукоизоляции определяется по формуле (6.19) На основании теоретических и практических исследований установлено, что эффективность звукоизоляции однослойного ограждения можно определить следующим образом: (6.20) где m – масса 1 м2 ограждения; f – частота звука, Гц. Из уравнения следуют два важных вывода: 1) звукоизоляция тем выше, чем тяжелее ограждение, она меняется по так называемому закону массы: (6.21) где m1 и m2 – начальная и конечная массы ограждения, т.е. при увеличении массы ограждения в 2 раза эффективность звукоизоляции возрастает на 6 дБ. 2) звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты. Причем с увеличением частоты вдвое она возрастает на 6 дБ: (6.22) где f1 и f2 – частоты звука, на которых определяется эффективность звукоизоляции. Более эффективным способом повышения звукоизоляции является применение многослойных ограждений. В этом случае ограждение представляет собой конструкцию, составленную из нескольких жестких и упругих слоев. Упругим сло­ем может быть и воздушная прослойка, заполненная ЗПМ. Наличие неплотностей и отверстий в ограждении резко снижает звукоизо­ляцию. Метод звукоизоляции является более эффективным по сравнению с методом звукопоглощения, когда необходимо снизить шум в помещениях, соседних с поме­щением источника шума. При этом звукоизоляция снижает шумна 25-30 дБ. Звукоизолирующие кожухи применяются для изоляции наиболее шумных машин и механизмов. Кожухи изготавливаются обычно из дерева, металла и пластмассы. Внут­реннюю поверхность кожуха облицовывают звукопоглощающим материалом. Очень важно исключить при этом все неплотности и отверстия. Кожух должен плотно закрывать источник шума. Для отвода теплоты кожухи снабжают венти­ляционными устройствами с глушителями. Экраны используются для защиты работающих от непосредственного (прямого) шума. Они устанавливаются между источником шума и рабочим ме­стом (рис. 6.6). Рис. 6.6. Акустический экран Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Эффективность экрана зависит от длины волны: чем больше длина волны, тем меньше область тени за экраном. Поэтому их применяют в основном для защиты от высокочастотных шумов. Важ­но также расстояние от источника шума до экранируемого рабочего места, чем оно меньше, тем больше эффективность экрана. Экран оказывается эффективным тогда, когда отсутствуют отраженные волны (т.е. либо на открытой местности, либо в облицованном помещении). Для повышения эффективности экраны обли­цовывают звукопоглощающим материалом. В шумных цехах пульты управления размещаются в звукоизолированных кабинах. Для снижения аэродинамического шума применяются глушители шума. Выбор глушителя зависит от спектра шума, величины требуемого снижения шума, конструкции установки и условий ее работы. Применяются глушители двух типов: абсорбционные (активные) и реактив­ные. Активные глушители – это глушители, в которых используется звукопоглощающий материал (трубчатого типа и пластинчатые) (рис. 6.7). Рис. 6.7. Трубчатый (а) и пластинчатый (б) глушители Абсорбционные глушители обеспечивают снижение шума на 25-30 дБ в широком диапазоне частот. Они применяются в вентиляционных, компрессорных, газотурбинных установках. Глушители реактивного типа применяются для снижения шума с ярко вы­раженными дискретными составляющими. Это шум ДВС, поршневых компрессо­ров и т.п. Реактивные глушители устанавливаются на трубопроводах сравнительно небольших размеров, когда длина волны звука значительно больше диаметра тру­бопровода (рис. 6.8 и 6.9). Рис. 6.8. Камерный глушитель Рис. 6.9. Экранный глушитель Эффективность камерных глушителей зависит от степени расширения (F1/ F1). В экранных глушителях звук отражается обратно к источнику. Для снижения шума в широком диапазоне частот применяют комбиниро­ванные глушители, в конструкции которых имеются элементы активных и реак­тивных глушителей. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) Средства индивидуальной защиты применяются в тех случаях, когда другие способы защиты малоэффективны, это крайняя мера защиты. Обычно их исполь­зуют на таких операциях, как ковка, штамповка, зачистка, испытание ДВС. К СИЗ относятся: вкладыши (мягкие тампоны) L =5 – 20 дБ, наушники при f = 1000 Гц – до 22 дБ, шлемы при шуме > 120 дБ. Эффективность СИЗ от шума увеличивается с ростом частоты звука. 6.6. Защита от инфразвука Инфразвук представляет собой колебания, распространяющиеся в упругой среде с частотой < 20 Гц. Распространение инфразвука в воздушной среде проис­ходит на очень большие расстояния от источника из-за малого поглощения его энергии. Инфразвук характеризуется теми же параметрами, что и слышимый звук. Источниками инфразвука являются аэродинамические установки (мощные вентиляторы, поршневые компрессоры, ДВС, реактивные двигатели), работающие с числом оборотов менее 20 в секунду. Инфразвук возникает при движении боль­ших потоков газов или жидкости. При сильном ветре более 10 м/с возникают инфразвуковые колебания. При обдувании потоком воздуха больших предметов возникают колебания с частотой 2 Гц. При движении с большой скоростью гро­моздких транспортных средств также возникает инфразвук. Инфразвуковые волны оказывают значительное воздействие на состояние и поведение людей. Диапазон частот 2-17 Гц считается наиболее физиологически активным для человека из-за резонансных явлений со стороны внутренних орга­нов. Частота 7-8 Гц совпадает с ритмом биотоков мозга, что вызывает нервно-психические явления ( ухудшается настроение, появляется ощущение растерянно­сти, тревоги, испуга, страха). При высоких уровнях интенсивности инфра­звука (110 дБ) – чувство слабости, полное безразличие, как после сильного нервного потря­сения. Даже очень слабые инфразвуки, порождаемые городским транспортом, служат одной из причин нервной усталости жителей больших городов. Различные внутренние органы человека имеют собственные частоты коле­баний в диапазоне 6-9 Гц. При уровнях инфразвука 120-125 дБ происходит на­рушение вестибулярного аппарата. При уровне 130 дБ возникает ощущение тря­ски, вибрации внутренних органов. Инфразвуки с уровнями более 150 дБ совер­шенно не переносятся человеком и могут привести к смертельному исходу. Допустимые уровни инфразвука установлены санитарными нормами СН 2274-80 и составляют для октавных полос частот 2,4,8,16 Гц – 105 дБ, и для октавы 32 Гц – 102 дБ. Защита от инфразвука включает следующие мероприятия: • изменение режима работы технологического оборудования; • увеличение его быстроходности; • ограничение скорости движения транспортных средств; • снижение скорости истечения в атмосферу сжатых газов (авиа- и ракетные дви­гатели, ДВС и т.д.); • применение глушителей шума (реактивных), настроенных на низкую частоту. Применение звукоизоляции для защиты от инфразвука является весьма сложной инженерной задачей, поскольку требуются весьма мощные строительные конструкции с массой одного квадратного метра 105 -106 кг. 6.7. Защита от ультразвука Ультразвук – это механические колебания упругой среды частотой более 20 кГц. Низкочастотный ультразвук довольно хорошо распространяется в воздухе, а высокочастотный – практически не распространяется. В упругих средах (воде, металле) ультразвук мало поглощается и способен распространяться на большие расстояния. Особенностью ультразвука является способность распространения звуковых волн направленными пучками. Это обеспечивает на относительно небольшой площади очень большое ультразвуковое давление, что нашло практическое применение. Ультразвук применяется для очистки и обезжиривания деталей, при сварке и пайке, в дефектоскопии, при техническом контроле и т.д. Промышленные ультразвуковые установки работают с частотами 18-30 кГц и создают интенсивность 60-70 кВт/м2. При обслуживании таких установок рабочие подвергаются воздействию ультразвука, распространяющегося по воздуху или непосредственно (контактное воздействие) при соприкосновении с твердыми и жидкими телами. Контактное воздействие является наиболее опасным, так как ведет к поражению нервной и сосудистой систем в местах контакта. При длительной работе на ультразвуковых установках могут произойти функциональные изменения центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, слухового и вестибулярного аппарата. Ультразвук неблагоприятно влияет на обмен веществ и терморегуляцию. Он воздействует не только через слуховой аппарат, но и способен проникать через тело человека. Допустимые уровни ультразвука установлены ГОСТ 12.1.001-89.Ультразвук. ОТБ. Они нормируются в третьоктавных полосах частот (табл. 6.2). Таблица 6.2 Допустимые уровни ультразвука fcr 12.5 кГц 16 кГц 20 кГц 25 кГц 31 и выше кГц Lдоп, дБ 80 90 100 105 110 Характеристикой ультразвука, передаваемого контактным путем, является пиковое значение виброскорости в диапазоне 105-109 Гц и ее уровень (6.23) где V0 = 510-6 м/с – пороговое значение виброскорости; V – действующее значение виброскорости. Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта не должны превышать 110 дБ. Для защиты от контактного воздействия ультразвука применяются дистанционное управление; блокировка, отключающая установку при вспомогательных операциях (загрузка, выгрузка); специальный инструмент с виброизолирующими рукоятками; защитные перчатки с воздушной прослойкой. Для локализации ультразвука обязательным является применение звукоизолирующих кожухов, экранов. При необходимости ультразвуковые установки размещаются в отдельных помещениях, которые облицовываются звукопоглощающими материалами. К работе на ультразвуковых установках допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие обязательный медицинский осмотр. 7. Электробезопасность Электрификация практически всех отраслей народного хозяйства страны, увеличение числа людей, связанных с использованием электроэнергии, значительно повысили актуальность проблемы защиты человека от поражения электрическим током. По отрицательному воздействию на человека электрический ток занимает первое место. При прохождении через тело человека электрический ток, этот «коварный и невидимый мститель», может привести к тяжелым физическим травмам или к неизлечимым болезням с поражением центральной нервной системы и сердца человека. Несмотря на относительно небольшое количество электротравм в промышленности (от 1 до 3,5%) от общего количества несчастных случаев (НС), число смертельных НС составляет от 40 до 60%. При этом 80% всех НС, связанных с электротоком, происходят на электроустановках с напряжением до 1000 В. В настоящий период в условиях стихийного перехода экономики к рыночным отношениям наибольшее количество поражений электрическим током наблюдается в жилищно-коммунальном хозяйстве (до 35%), в сельской местности (до 32%) и в строительстве (до 16%). 7.1. Основные причины высокого электротравматизма в современных рыночных отношениях Основными причинами высокого травматизма на предприятиях в настоящее время являются: - низкая трудовая, производственная и исполнительная дисциплины; - низкий уровень организации труда. Работы без снятия напряжений и без установки переносных заземлителей; - снижение качества изоляции электрических сетей и оборудования; - отсутствие единых мероприятий по безопасности работ и снижение эффективности инспекторской деятельности на предприятиях с разными формами собственности; -снижение ответственности руководителей за техническую безопасность в приватизированных и аукционированных предприятиях; - бездумное сокращение инженерных служб и охраны труда, ответственных за исправное состояние оборудования и производственную безопасность. 7.2. Действие электрического тока на человека Электрический ток вызывает термическое, механическое, биологическое, электролитическое и комплексное действие на организм человека. Термическое действие проявляется в нагреве ткани, через которую протекает ток, до температуры 60-70 и более градусов, вызывая ожоги тела. Механическое действие проявляется в разрывах, расслоениях мышечных тканей, суставов, кровеносных сосудов или других органов от перегрева крови. Биологическое действие проявляется в непроизвольном сокращении тканей мышц и сухожилий в живом организме. Электролитическое действие проявляется в разложении крови на заряженные частицы-ионы с изменением ее физико-химического состава. Комплексное действие электрического тока, как правило, вызывает общее поражение организма. 7.3. Виды несчастных случаев, связанных с электрическим током Электрические ожоги – наиболее распространенная травма (до 65%).В зависимости от тяжести поражений электрические ожоги разделяются на четыре степени, начиная от покраснения кожи до обугливания тканей. • Металлизация кожи – проникновение в кожу мельчайших частиц металла вследствие разбрызгивания его при горении электрической дуги. • Электрические знаки – представляют собой пятна серо-желтого цвета на коже человека, возникающие при касании тела с токоведущими частями. Электрические знаки безболезненны и со временем исчезают бесследно. • Механические повреждения – следствие судорожных сокращений мышц под действием электрического тока. При этом возникают разрывы тканей, вывихи суставов, переломы костей или ушибы при падении с высоты. • Электрофтальмия – воспаление наружных оболочек глаза под действием ультрафиолетового излучения от электрической дуги. При этом возникает резь, слезоточение, частичное ослепление и светобоязнь. Болезнь обычно продолжается несколько дней. Электрический удар – это возбуждение нервной системы и мышц организма электрическим током. Последствия электрического удара могут быть самыми различными: от легкого испуга до наступления клинической смерти. Электрические удары вызывают до 85% смертельных поражений от электрического тока. Клиническая смерть характеризуется отсутствием у пострадавшего внешних признаков жизни: дыхания, биения сердца, реакции на внешние раздражители и т.д. Но в этот период жизнь ещё не угасла, обморочные процессы в течение 3-5 минут продолжают протекать, хотя и на очень низком уровне, после чего, главным образом вследствие кислородного голодания, наступает биологическая смерть, сопровождающаяся полным прекращением обмена веществ в организме и распадом белковых структур. Поэтому важно в период клинической смерти начать оказывать пострадавшему помощь, т.е. посредством искусственного дыхания обогащать его кровь кислородом, а путём массажа сердца обеспечивать в организме кровообращение и тем самым снабжение клеток организма кислородом. Таким образом, может быть приостановлено развитие биологической смерти, и жизнь человека – спасена. 7.4. Параметры электрического тока, действующие на человека Основным поражающим фактором является количество электричества, проходящее через тело человека, определяемое силой тока. Наименьший переменный ток частотой 50 Гц, который человек начинает ощущать, составляет 0,6-1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. При увеличении силы тока до 10-15 мА возникают судороги, и человек не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. Этот ток называют пороговым неотпускающим током. Ток 50 мА вызывает фибрилляцию сердца – хаотическое сокращение сердечной мышцы, нарушается кровообращение в организме. Дальнейшее увеличение тока вплоть до 100 мА приводит к остановке дыхания и полной остановке сердца. Действия переменного и постоянного токов сведены в табл. 7.1. Таблица 7.1 Действие электрического тока на человека Действие электрического тока ~50 Гц U = 250 В τ=2 с постоянный ток Пороговый ощутимый, мА 0,6…1,5 5…7 Пороговый неотпускающий, мА 10…15 50…70 Фибрилляционный, мА 50 - Смертельный, мА 100 300 Из приведенных данных следует, что переменный ток промышленной частоты f = 50 Гц напряжением до 250 В опаснее постоянного тока одинакового напряжения, так как переменный ток вызывает многократное раздражение молекулярных структур организма человека. Сила переменного тока Ih = 100 мА, прошедшего через тело человека, является величиной смертельной. Электрическое сопротивление тела человека – Rh, Oм. Электрическое сопротивление тела человека колеблется у разных людей в зависимости от физического состояния в широких пределах (от 1 до 100 кОм) и определяется, главным образом, сопротивлением наружного слоя кожи – эпидермиса. Сопротивление внутренних органов, омываемых органической жидкостью, невелико (от 300 до 500 Ом). Таким образом, верхний слой кожи – эпидермис является защитной оболочкой всего организма, обладает механической прочностью, плохо проводит тепло и электричество. В сухом незагрязненном и неповрежденном состоянии удельное сопротивление эпидермиса достигает ρ = 105 …106 Ом/ м. Сопротивление человека Rh зависит от силы тока In, приложенного напряжения U и длительности прохождения тока τ, т.е. Rh = f(Ih, U, τ). Рассмотрим эти зависимости. Зависимость Rh = f(Ih). Электрическое сопротивление тела человека уменьшается под действием тока за счет расширения кровеносных сосудов и деформации в них диэлектрических компонентов. Рассмотрим рис. 7.1, на котором упрощено представлены два участка кровеносного сосуда без воздействия и под воздействием электрического тока, при этом диэлектрические компоненты крови смоделированы пузырьком воздуха. Рис. 7.1. Кровеносный сосуд: а – при отсутствии электрического тока; б – под действием электрического тока; 1 – кровеносный сосуд; 2 – пузырек воздуха до деформации; 3 – пузырек воздуха деформированный под действием тока Ih2; 4 – сечение для движения крови при Ih1 = 0; 5 – сечение для движения крови при Ih2 > 0 Таким образом, из рис. 7.1 видно, что под действием электрического тока в результате деформации диэлектрического тела – пузырька воздуха сечение, через которое движется кровь и электрический ток, увеличивается F2 > F1, а следовательно, сопротивление тела человека в целом уменьшается Rh2 < Rh1. Зависимость Rh = f(U) с увеличением приложенного напряжения сопротивление тела человека уменьшается, что также следует из рис. 7.1, а именно, если U2 > U1, то Rh2 < Rh1. При этом имеются следующие зависимости между напряжением U и сопротивлением тела человека Rh. Если U = 2000 В, то Rh = 200 Ом; U = 110 В, то Rh = 10 кОм; U = 10 В, то Rh = 40 кОм. Зависимость: Rh = f(τ) Зависимость сопротивления Rh от времени действия электрического тока  поясняется на графиках, изображенных на рис. 7.2. Рис. 7.2. Зависимость сопротивления тела человека от времени действия переменного и постоянного токов Из рис. 7.2 видно, что сопротивление тела человека Rh под действием переменного или постоянного токов резко снижается с увеличением времени действия τ. В качестве расчетного сопротивления в нашей стране принято сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом при напряжении прикосновения Uпр = 50 В и времени действия электрического тока τ = 2 с. Род тока (переменный ~ или постоянный =) Влияние рода тока на опасность поражения человека поясняется на графиках, изображенных на рис. 7.3. Рис. 7.3. Влияние рода тока на опасность поражения человека Из рис. 7.3 следует, что степень опасности (ОП ) поражения человека переменным или постоянным током зависит от величины напряжения тока, при этом выделяется 3 области. 1 область. При напряжении U < = 250 В. Наиболее опасное действие оказывает переменный ток, так как он многократно пересекает тело человека, вызывая повышенное раздражение тканей. Кроме того, в области относительно малого напряжения сопротивление кожи человека под действием постоянного тока выше, чем под действием переменного тока. 2 область. Напряжение 250 < U < = 500 В. Здесь опасность поражения человека от действия переменного и постоянного токов считается одинаковой. Сопротивление тела человека Rh в этой области выравнивается при действии переменного или постоянного токов из-за пробоя верхнего слоя кожи-эпидермиса более высоким напряжением. 3 область. Напряжение U > 500 В. В этой области более опасным для поражения человека становится постоянный электрический ток из-за уменьшения емкостного сопротивления тела Хh при больших напряжениях. При переменном токе на больших напряжениях U > 500 В появляется дополнительное реактивное сопротивление, приводящее к сравнительно меньшей опасности. Частота переменного тока, f, Гц. Зависимость опасности поражения человека (ОП,%) от частоты переменного тока иллюстрируется графиком на рис. 7.4. Рис. 7.4. Зависимость опасности поражения человека от циклической частоты переменного тока: 1 – область увеличения опасности; 2 – область снижения опасности Из рис. 7.4 следуют выводы. При увеличении циклической частоты переменного тока от 1 до 60 Гц опасность поражения человека электрическим током возрастает из-за повышения частоты раздражающих действий в молекулах живой ткани. Максимальная опасность (ОП 100%) достигается при частоте f = 60 Гц. При дальнейшем увеличении частоты до 1000 и более Гц опасность поражения от переменного тока в целом уменьшается. Но остается опасность поражения тела человека от термического ожога. Эти выводы можно объяснить с помощью рис. 7.5, на котором условно представлены в упрощенном виде состояние молекулы клетки живой ткани под действием переменного тока с частотами f =1,60 и 1000 Гц. f1 = 1 Гц f2 =60 Гц f3 = 1000 Гц Рис. 7.5. Молекула клетки ткани человека: 1 – зона поражения электрическим током; 2 – зона вне действия электрического тока Известно, что с увеличением частоты переменного тока амплитудное значения тока уменьшается А1 > А2 > A3 при f1 < f 2 < f3. В области 1 (рис. 7.5) амплитуды тока А1 и А2 при частотах f1 и f2 захватывают весь объем молекулы клетки, при этом отрицательные процессы в ней становятся необратимыми. В области 2 при дальнейшем увеличении частоты до f = 1000 Гц и более амплитуда тока А3 становится меньше размера молекулы (рис. 7.5). В незатронутых током областях восстанавливается нормальное функционирование клетки и в целом организма человека. При дальнейшем увеличении частоты тока, например до 500 Гц и более, опасность поражения непосредственно от электролитического влияния уменьшается, но остается опасность термического ожога. Значения нормированных (допустимых) величин параметров электрического тока: силы тока Ih, напряжения прикосновения Uпр, частоты переменного тока f и временя его действия τ, приведены в табл. 7.2. Таблица 7.2 Значения кратковременно допустимых токов и напряжений Характеристика электроустановки Норми- руемая величина Продолжительность воздействия, с 0,1 0,2 0,5 0,7 1,0 3,0 3-10 Электроустановка нап-ряжением до 1000 В с изолированной и заземленной нейтралью Выше до 35 кВ с изолированной нейтралью при частоте f =50 Гц. Uпр, В Ih, мА 500 500 250 250 100 100 75 75 50 50 36 6 36 6 Тоже при частоте f = 400 Гц Uпр, В Ih, мА --- --- 500 500 200 200 40 140 100 100 36 8 36 8 Из табл. 7.2 видно, что допустимые значения напряжения прикосновения Uпр и тока, протекающего через человека Ih, при частоте f = 400 Гц за время действия τ от 0,2 до 1 с по сравнению с током частотой f = 50 Гц, увеличены вдвое. Кроме рассмотренных параметров, на исход поражения человека электрическим током оказывают влияние следующие факторы: путь тока в теле человека, его физическое состояние, а также параметры микроклимата. Путь тока в теле человека существенно влияет на исход поражения. Опасность поражения увеличивается, если на пути тока оказываются жизненно важные органы – сердце, легкие, головной мозг. Из наиболее распространенных путей тока в теле пострадавшего наиболее опасны: рука – рука, правая рука – ноги, менее опасен путь тока нога – нога. Физически здоровые люди имеют большое электрическое сопротивление и легче переносят электрические травмы, чем больные и слабые. При наличии заболеваний, в первую очередь, болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, легких и других органов людей не допускают к работе на электроустановках. При наличии в производственном помещении повышенной влажности, высокой температуры окружающей среды и низкого парциального давления воздуха опасность поражения человека электрическим током увеличивается. 7.5. Растекание тока в земле Растекание тока в земле происходит от случайно расположенного или преднамеренно установленного проводника – заземлителя. Процесс растекания тока рассмотрим на примере полусферического заземлителя, расположенного на поверхности земли, (рис. 7.6). Рис. 7.6. Заземлитель полусферический На поверхности земли выберем произвольную точку А с элементарным участком dх. Потенциал в точке А определяется интегрированием напряженности электрического поля Е от Х до . , где величина ЕА в точке А определяется из выражения ЕА = jАρr – напряженность электрического поля, В/м. Здесь величина – плотность тока, А/м2. Подставив величины ЕА и jА в исходное выражение, получим . Решение определенного интеграла дает величину , следовательно потенциал в точке А или в любой другой точке X выразится формулой: (7.1) При замене расстояния х на радиус r определим потенциал на самом полусферическом заземлителе. (7.2) Из выражений (7.1) и (7.2) следует: φхх = φз r , тогда потенциал в любой точке можно выразить так: φх = φз r/х. (7.3) Из выведенных значений (7.1) и (7.2) следует: - потенциал на самом полусферическом заземлителе φз зависит от величины стекаемого в землю тока IЗ, удельного сопротивления грунта ρr и радиуса полусферы r; - потенциал на поверхности земли φх вокруг полусферического заземлителя изменяется по гиперболическому закону 1/х, уменьшается при этом от максимального значения φз до нуля по мере удаления от заземлителя на расстояние х = 20 м (рис. 7.6). Растекание тока от стержневого вертикального заземлителя Рис. 7.7. Заземлитель стержневой вертикальный Разбиваем заземлитель по длине λ на бесконечно малые участки длиной dy. Элементарный потенциал в точке А на поверхности земли на расстоянии х от центра заземлителя, создаваемый элементом dy, определяется: , где m = – расстояние точки А от элемента dy. Величина элементарного тока dIЗ, проходящего через участок dy, выра-жается Подставляя величины m и dIЗ в исходное выражение dφА, получим: Проведем интегрирование в пределах от 0 до  Подставим решение интеграла, а также заменив φА на φХ, получим выражение для определения потенциала от стержневого заземлителя в любой точке на поверхности земли: (7.4) Если принять расстояние х равным радиусу заземлителя r, который значительно меньше длины его, т. е. r << λ, то можно определить потенциал на самом заземлителе в виде: (7.5) Из выражений (7.4) и (7.5) следуют выводы: - Потенциал на самом стержневом вертикальном заземлителе φз зависит от величины стекаемого тока Iз, удельного сопротивления грунта r, длины заземлителя и его радиуса r. Причем с изменением длины  потенциал изменяется значительно и незначительно – с изменением радиуса r . - Потенциал на поверхности земли вокруг стержневого заземлителя φХ изменяется по логарифмическому закону f(ln). Причем на начальном участке потенциальная кривая изменяется круче по сравнению с изменением потенциала от полусферического заземлителя f(1/x) (рис. 7.6). 7.6. Напряжение шага Разность потенциалов между двумя точками, находящимися на поверхности земли на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжением шага – Uш. Рассмотрим поставленный вопрос на примере полусферического заземлителя, приведенного на рис. 7.8. Напряжение шагаUш, В в общем виде с учетом формулы (7.3) можно выразить так: где а – расстояние шага человека, м, принимаемое в расчетах равным 0,8 м; r – радиус заземлителя, м; х – расстояние ступни до заземлителя, м. Рис. 7.8. Напряжение шага от полусферического заземлителя Преобразуя предыдущее выражение, получим: Коэффициент шага  будет (7.6) Следовательно, напряжение шага можно выразить формулой Uш = φз* (7.7) Проведем анализ формул (7.6) и (7.7). Если принять х = r (человек находится в положении 1 на рис. 7.8), то параметры  и Uш принимают свои максимальные значения (7.8) (7.9) При этом опасность поражения человека в положении, при котором одна ступня находится непосредственно на заземлителе, а другая на расстоянии шага, становится максимальной. Если принять х > 20 м, при котором значение потенциала заземлителя φз становится равным (или близким) к нулю, (рис. 7.6 и 7.8), то напряжение шага на ступнях человека отсутствует, т.е. Uш = 0. Если принять а = 0 – ступни ног человек держит вместе, то параметры  и Uш также обращаются в нуль, следовательно, опасность поражения отсутствует. Человек стоит на эквипотенциальной кривой – на линии равного потенциала, например, на линии с потенциалом φ2, как на рис. 7.9. В этом положении ввиду равенства между собой потенциалов φ2’ и φ2’ напряжение шага равно нулю, несмотря на то, что величина шага а > 0. Человек находится в зоне действия протяженного заземления (участка электрического проводника, металлического стержня или трубопровода и под напряжением), расположенного на поверхности земли (рис. 7.10). Рис. 7.9. Эквивалентные кривые на поверхности земли Наиболее резко потенциал падает вдоль оси заземлителя в сечении Б-Б, а наиболее плавно – перпендикулярно оси по линии, проведенной через его середину в сечении А-А. Отсюда следует, что человек, находящийся в положении 1, подвергается меньшей опасности от напряжения шага по отношению к человеку, находящемуся в положении 2 относительно заземлителя, (рис. 7.10). Рис. 7.10. Изменение потенциала вокруг протяженного заземления: П1 – менее опасное положение человека; П2 – более опасное положение человека; а – расстояние шага; 1– заземлитель; 2 – эквипотенциальные кривые Напряжение шага при наличии стержневого вертикального заземлителя определяется аналогичным образом, как и в рассмотренном случае с полусферическим заземлителем. При этом максимальное значение напряжения шага определяется формулой (7.10) Меры защиты от напряжения шага - Максимальная опасность от напряжения шага возникает тогда, когда одна ступня человека находится на самом заземлителе, а другая на расстоянии а. - Повышенная опасность сохраняется при нахождении человека вблизи заземлителя на расстоянии х  10 м. - Опасность отсутствует при нахождении человека от заземлителя на расстоянии х > 20 м. - В зоне действия напряжения шага ступни ног необходимо держать вместе. Удаляться из зоны следует «гусиным» шагом, т.е. перемещать ступни ног, не отрывая друг от друга. - По отношению к заземлителю необходимо располагаться «фронтом» (грудью или спиной), держа обе ступни на эквипотенциальной кривой. - В случае протяженного заземлителя находиться в середине длины, а не на его концах. 7.7. Напряжение прикосновения Разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения Uпр. Рассмотрим пример, в котором напряжение прикосновения возникает между корпусом электроустановок (ЭУ) и основанием, на котором стоит человек. На рис. 7.11 представлены три электроустановки, соединенные с вертикальным стержневым заземлителем и расположены на разном расстоянии от него. При замыкании фазного проводника на корпус любой электроустановки на корпусе возникнет потенциал φк, близкий по значению потенциалу на заземлителе φз ввиду малого сопротивления заземляющих проводников и самого заземлителя. Можно принять φк = φз. При растекании тока от заземлителя на поверхности земли ( на основании) образуется потенциал φос, зависящий от формы потенциальной кривой и расстояния Х (рис. 7.11). Рис. 7.11. Напряжение прикосновения: 1, 2, 3 – электроустановки с замыканием фазных проводников на корпусы; 4 – заземлитель стержневой; Uпр – напряжение прикосновения человека, касающегося корпуса ЭУ-2; φз - потенциал заземлителя, φос- потенциал основания Тогда напряжение прикосновения, исходя из его определения, можно выразить: (7.11) Выражения в скобках представляет величину, называемую коэффициентом прикосновения . Напряжение прикосновения в общем виде выразится (7.12) Анализ формул (7.11) и (7.12) показывает: - если расстояние Х между человеком, обслуживающим электроустановку, и заземлителем равняется или больше 20 м (х => 20 м, положение 3 на рис.7.11), то потенциал на основании равен нулю, φос = 0. Напряжение прикосновения при этом становится максимальным и равным потенциалу заземления т.е. UПРmax = φз; - если расстояние Х равно нулю (Х = 0, положение 1), то потенциал на основании равен потенциалу на заземлителе, т.е.  = 0, Uпр= 0. Таким образом, рассмотрев явления напряжения шага и прикосновения, можно сделать следующие дополнительные выводы: - опасность поражения человека зависит от расстояния его от заземлителя. С уменьшением этого расстояния опасность поражения от напряжения шага возрастает, а от напряжения прикосновения уменьшается и, наоборот, с увеличением расстояния опасность поражения от напряжения шага уменьшается, но от напряжения прикосновения увеличивается; - в целом напряжение прикосновения опаснее напряжения шага, так как, во-первых, максимальное значение коэффициента прикосновения равняется единице mах = 1, а максимальное значение коэффициента шага всегда меньше единицы mах < 1. Во вторых, протекание тока по пути «рука-нога» в случае попадания человека под напряжение прикосновения всегда опаснее, чем по пути «нога-нога» при напряжении шага. Методы защиты от напряжений прикосновения и шага Для снижения опасности поражения человека от напряжения прикосновения в производственных помещениях заземлители должны устанавливаться возможно ближе к электрическим установкам с учетом расположения рабочих мест. В производственных помещениях для снижения опасности поражения от напряжения прикосновения и от напряжения шага одновременно применяется техническая мера защиты – выравнивание потенциала основания. Для этого используется контурное заземление с установкой групповых заземлителей в виде сетки. Вертикальные заземлители располагаются на расстоянии друг от друга равном или меньшем их длины, т.е. S <= L. Схема расположения групповых заземлителей представлена на рис. 7.12. При замыкании фазы на корпус ЭУ, соединенной с групповыми заземлителями, происходит растекание тока от них по взаимно пересекаемым потенциальным кривым 1 (рис. 7.12), потенциалы от которых, складываясь, образуют суммарный групповой потенциал гр.. В результате на поверхности помещения появляется более или менее одинаковый во всех точках потенциал основания ос ~ const, равный потенциалу на корпусе ЭУ. Следовательно, напряжения прикосновения и шага становятся близкими к нулевым значениям, Uш ~ 0 и Uпр ~ 0. Чтобы уменьшить шаговое напряжение за пределами контура, вдоль проходов или проездов в грунт закладывают дополнительные металлические шины 2, как показано на рис. 7.12, благодаря чему спад потенциала происходит по более пологой кривой 3. Рис. 7.12. Контурное заземление с групповыми заземлителями: 1 – естественные потенциальные кривые; 2 – металлические шины; 3 – пологие потенциальные кривые 7.8. Анализ опасности поражения в электрических сетях Анализ опасности поражения в электросетях практически сводится к определению величины тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых может оказаться человек при эксплуатации электрических сетей и установок. Опасность поражения при этом будет зависеть от ряда внешних факторов: схемы самой сети, режима ее нейтрали, схемы включения человека в электрическую сеть, сопротивление изоляции и емкости токоведущих частей относительно земли. 7.8.1. Опасность поражения в однофазных и двухпроводных сетях Рассмотрим простейшую однофазную двухпроводную сеть, изолированную от земли, у которой емкость проводников относительно земли можно принять равной нулю (рис. 7.13). Такой может быть воздушная сеть напряжением до 1000 В небольшой протяженности до 400 м, применяемая, например для питания электрифицированного инструмента, ручных переносных ламп или сварочных трансформаторов. Рис. 7.13. Прикосновение человека к фазному проводнику в нормальном режиме Рис. 7.14. Эквивалентная схема замещения: r1, r2 - сопротивления изоляции фазного и нулевого проводников, Ом; Ih, Rh - ток и сопротивление человека, А, Ом; UФ, UПР - фазное и напряжение и напряжение прикосновения, В; I1, I2 - токи утечки фазного и нулевого проводников При однофазном касании ток через человека определяется известной формулой: Rh Из эквивалентной схемы замещения, представленной на рис. 7.14, фазное напряжение можно выразить: UФ =UПР + I2 r2 , здесь I2 = Ih + I1 , . Подставив эти значения, получим: Преобразуем далее: Отсюда искомое напряжение прикосновения выразится: а ток, проходящий через человека, будет равен (7.13) В том случае, если сопротивления изоляции r1 и r2 равны между собой, т.е. r1 = r2 = rиз, формула 7.13 принимает вид: (7.14) Анализируя формулы (7.13) и (7.14), можно сделать следующие выводы: - чем выше сопротивление изоляции фазного и нулевого проводников, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводнику; - прикосновение человека к проводнику с большим сопротивлением изоляции более опасно (7.13); - для снижения опасности поражения следует монтировать фазные и нулевые проводники с одинаковым и возможно большим сопротивлением изоляции rиз (7.14). Пример: принимаем: UФ =220 В, r1 = r2 = rиздоп = 0,5 М Ом = 5105 Ом, Rhрасч = 1000 Ом тогда: Ток h = 0,44 м А меньше порогового ощутимого значения, равного 0,6 м А. Рис. 7.15. Прикосновение человека к фазному проводнику в аварийном режиме: rЗМ - сопротивление замыкания нулевого проводника, Ом В аварийном режиме при замыкании нулевого проводника на землю ток через человека при однофазном касании, как на рис. 7.14, определяется формулой: (7.15) Поскольку сопротивление rЗМ очень мало по сравнению с сопротивлением r1, r2 и Rh, то опасность поражения человека в этом случае очень высока. Пример: принимаем UФ =220 В, rЗМ ~ 0, Rhрасч = 1000 Ом, тогда . Полученное значение выше величины смертельного тока, равного 100 м А. Опасность поражения человека в однофазных сетях с заземленным нулевым проводником, применяемых в сетях с релейной защитой для отключения ЭУ, зависит от величины сопротивления заземленного нулевого проводника r0. Ток через человека в этом случае будет равен . 7.8.2. Опасность поражения в трехфазных трехпроводных сетях Трехфазные трехпроводные сети широко применяются в сетях переменного тока напряжением 1000 < U < 1000 В с силовыми нагрузками. Источники или приемники трехфазного тока, обмотки которые соединены звездой, имеют нейтральные или нулевые точки (рис. 7.16) Рис. 7.16. Нейтральная и нулевая точки и проводники обмоток ЭУ: 1 – нейтральная точка - изолирования нейтраль; 2 – нейтральный проводник; 3 – нулевая точка; 4 – нулевой проводник; 5 – глухозаземленная нейтраль сопротивлением r0 По условиям техники безопасности согласно «Правилам устройства электроустановок» при эксплуатации электросетей существует два режима нейтрали: изолированный и глухозаземленный. Нейтральная точка 1, изолированная от земли, называется изолированной нейтралью. Нулевая точка 3, присоединенная непосредственно к заземлителю через малое сопротивление r0, называется глухозаземленной нейтралью (рис. 7.16). При соединении обмоток электроустановок треугольником нейтральная точка и нейтраль отсутствуют. Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы. На рис. 7.17 показано однофазное соединение человека с проводником 1, а также условно нанесены активные сопротивления изоляции фазных проводников и их емкости. Применяя символический метод расчета с использованием законов Кирхгофа, можно получить формулу для определения величины тока, протекающего через человека в рассматриваемой схеме. Не производя вывода этой формулы, запишем результат в общем виде: где Z – комплекс полного сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли. В действительной форме полное сопротивление определяется зависимостью: Z = rИЗ2 + Хс2, где Хс = 1/ c – емкостное сопротивление проводников в действительной форме, Ом; rИЗ – активное сопротивление изоляции;  = 2f – угловая частота переменного тока, Гц. Рис. 7.17. Схема однофазного соединения человека с проводником трехфазной сети: Ih, Rh - ток и сопротивление человека, А, Ом; r1, r2, r3 - активное сопротивление изоляции проводников относительно земли, Ом; с1, с2, с3 - емкости проводников относительно земли, Ф; UФ - фазное напряжение, В; UЛ = UФ - линейное напряжение, В; UПР - напряжение прикосновения В; L - длина проводников, определяющая их емкость Оценим опасность однофазного соединения человека с проводником по схеме, представленной на рис. 7.17 для следующих двух случаев. 1. Короткие электрические сети протяженностью L 400 м. При этом: с1 = с2 = с3 = 0, тогда Хс = ; r1 = r2 = r3=rиз, тогда Z = rиз. В этом случае ток через человека будет определяться формулой: (7.16) Если принять UФ =220 В, Rh = 1000 Ом, а величину rиз = 0,5 МОм, то величина тока Ih и степень опасности определятся: = 1,5 м А- пороговый ощутимый ток. 2. Протяженные воздушные или кабельные электрические сети длиной L >> 400 м. При этом с1 = с2 = с3= с, тогда Хс = 1/ c; r1 = r2 = r3= rиз, тогда Z = Хс. Ток через человека в этом случае будет определяться формулой: (7.17) В протяженных сетях опасность поражения человека электрическим током всегда выше, так как емкостное сопротивление XC всегда меньше активного сопротивления изоляции rиз в коротких сетях. Наличие цифры 3 в знаменателях формул (7.16) и (7.17) объясняется комплексным соотношением между фазными напряжениями в трехфазном переменном токе. Векторная диаграмма напряжения представлена на рис. 7.18. Рис. 7.18. Векторная диаграмма напряжений: U1, U2, U3 - напряжения фаз; а - оператор сдвига фаз Оператор сдвига фаз при смещении вектора U2 на 1200 определяется в комплексном виде арифметической зависимостью: 1 а при смещении вектора U3 на 2400 определяется зависимостью: При выводе формул (7.16) и (7.17), выполняя действия (1 – а2 + 1 – а), будем иметь: Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме работы. Рис. 7.19. Схема соединения человека с проводником в аварийном режиме: Rзм - сопротивление замкнутого на землю фазного проводника, Ом; UЛ - линейное напряжение На рис. 7.19 рассмотрено однофазное соединение человека с проводником в аварийном режиме при замыкании другого фазного проводника на землю. Наметив путь тока, как показано на рис. 7.19, определим ток через человека: (7.18) Пример: UЛ = 380 В, Rh = 1000 Ом, rиз ≈ 0. Определим величину тока Ih и оценим степень опасности при этом. = 380 мА – значительно превышает величину смертельного тока 100 мА. В этом случае для повышения безопасности людей от поражения током исключительно большое значение имеют сопротивления изолирующих полов и обуви. При этом знаменатель формулы (7.18) существенно увеличится. Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с глухозаземленной нейтралью при нормальном режиме работы. • Рис. 7.20. Схема однофазного соединения человека в сети с глухозаземленной нейтралью: r0 - сопротивление глухозаземленной нейтрали, Ом На рис. 7.20 показано однофазное соединение человека в сети с глухозаземленной нейтралью, при этом r0 согласно ПУЭ принимается не более: r0 = 2 Ом при U = 660/380, В; r0 = 4 Ом при U =380/220, В; r0 = 8 Ом при U = 220/127, В. Ток через человека определяется следующей формулой: (7.19) Здесь напряжение фазное UФ и напряжение прикосновения Uпр практически имеют одинаковые значения, так как сопротивление rо незначительно. Опасность поражения человека в этой схеме высокая. Действительно, если принять UФ = 220 В, Rh = 1000 Ом, rо = 4 Ом, то величина Ih определится  220 мА > 100 мА. Введение дополнительных сопротивлений изоляции пола, резиновой обуви или коврика значительно понижают опасность поражения человека током. Рассмотрим прикосновение человека к электрической сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме работы. На рис. 7.21, а представлен случай однофазного соединения человека с проводником в сети с глухозаземленной нейтралью при аварийном режиме, т.е. при замыкании фазы 3 на землю через относительно малое активное сопротивление rзм. Для этого случая ток через человека определяется следующим образом. Рис. 7.21. Схемы соединения человека с электрическими проводниками в трехфазной сети: а - однофазное соединение в аварийном режиме в сети с глухозаземленной нейтралью; б - двухфазное соединение человека в электрической сети; путь тока через человека Известно, что Здесь напряжение прикосновения Uпр с учетом растекания тока через сопротивления Rh, rзм, r0 выражается зависимостью Подставляя это значение в искомую величину, получим: (7.20) Анализ формулы (7.20) позволяет выделить три характерных случая. 1. Если сопротивление замыкания проводника на землю равно нулю, rЗМ= 0, то величина тока будет равна Ih = UФ/Rh. Следовательно, человек окажется под воздействием линейного напряжения сети. 2. Если сопротивление глухозаземленной нейтрали равно нулю, r0 = 0, то величина тока будет равна Ih = Uф/Rh. Человек окажется под действием фазного напряжения сети. 3. В практических условиях rзм > 0, r0 > 0. Поэтому напряжение, под которым оказывается человек, соединенный с фазным проводником в аварийном режиме в трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, всегда меньше линейного, но больше фазного: UФ < UПР < UЛ.. Это обстоятельство является решающим при выборе режима нейтрали электросетей в производственных помещениях. На рис. 7.21, б показано двухфазное соединение человека к проводникам электрической сети. Ток, проходящий через человека, имеет наибольшее значение и определяется формулой: (7.21) Например: напряжение линейное UФ = 380 В; сопротивление человека Rh = 1000 Ом. Ток через человека будет равен = 380 мА. Самый опасный случай. При этом ток, проходящий через человека, не зависит от схемы сети, режима нейтрали или других факторов, так как путь тока это рука-сердце-рука (рис. 7.21, б). Применение средств индивидуальной защиты в виде резиновой обуви или ковриков бесполезно. Оказание посторонней помощи пострадавшему сводится к выполнению следующих операций: обесточить электросеть, если известно место нахождения выключателя; действуя одной рукой при помощи нетоковедущих предметов (одежда, доски и т.д.), отсоединить вначале одну руку пострадавшего, затем вторую руку от электропроводников; при необходимости оказать первую медицинскую помощь – искусственное дыхание и массаж сердца; вызвать медицинский персонал. 7.8.3. Выбор режима нейтрали В сетях напряжением U < 1000 В По технологическим требованиям предпочтение отдается трехфазным четырехпроводным сетям с нулевым проводником, что позволяет обеспечить электрическим током силовые и осветительные нагрузки. По условиям техники безопасности сети с изолированной нейтралью применяются в производственных помещениях с повышенной опасностью поражения током только в тех случаях, когда поддерживается высокий уровень изоляции проводников (rзм ≥ 0,5 МОм) при их незначительной емкости. Трехфазные трехпроводниковые сети с изолированной нейтралью согласно рекомендаций ПУЭ и Правил Регистрации применяются, например, в закрытых подстанциях, передвижных установках, в шахтах и на судах водного транспорта. В производственных помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных помещениях II и III классов, в которых возникают аварийные ситуации, режим нейтрали выбирается глухозаземленный, например, в цехах электростанций, металлообрабатывающих и литейных производствах. В сетях напряжением U > 1000 В По технологическим требованиям режим нейтрали выбирается из условия возникновения опасного перенапряжения и больших токов утечки в аварийном режиме при замыкании фазы на землю. Для осуществления быстрого поиска и отключения поврежденного участка выбирается электрическая сеть с глухозаземленным режимом нейтрали, обеспечивающим надежную работу релейной защиты. По условиям безопасности в протяженных сетях U > 1000 В защитная роль изоляции проводников утрачивается и опасность поражения человека при замыкании на фазный проводник одинакова как при изолированной, так и при глухозаземленной нейтралях. Несмотря на это, предпочтительнее глухозаземленная нейтраль из-за возможности быстрого отключения поврежденного участка релейной защитой. 7.9. Способы защиты человека от поражения электрическим током Способы защиты от электрического тока регламентированы ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты». Технические средства защиты Применение малых напряжений Применение малых напряжений (12, 24, 36 и 42 В) существенно снижает опасность поражений электрическим током. Источниками малых напряжений могут служить аккумуляторы, выпрямительные установки, преобразователи частоты и трансформаторы. Малые напряжения используются, например, в ручных электрических машинах, в переносных или местных осветительных устройствах. Применение двойной изоляции Двойная изоляция – это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляций. Рабочая изоляция предназначена для изоляции токоведущих частей электроустановки, обеспечивая ее нормальную работу и защиту людей от поражения током. Дополнительная изоляция предусматривается дополнительно к рабочей для защиты от поражения током в случае повреждения рабочей изоляции. Двойную изоляцию широко применяют при создании ручных электрических машин, например, выполняя корпуса машин из токонепроводящих материалов (пластмассы). Применение двойной изоляции на электроустановке означает наличие знака на корпусе в виде двойного квадрата. При эксплуатации таких установок заземление или зануление их корпусов не требуется. Контроль и профилактика изоляции Качество изоляции и ее состояние во многом определяют степень безопасной эксплуатации электроустановок. Согласно «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) сопротивление изоляции фазных проводников напряжением до 1000 В должно быть не ниже 0,5 МОм на каждую фазу. Сопротивление изоляции внутрицеховых электрических сетей напряжением выше 1000 В должно быть не ниже 1МОм. Если сопротивление изоляции, полученное в результате измерений при контроле или испытаниях, будут ниже допустимых значений, то отдельные участки электросети или само оборудование подлежат ремонту или замене. Электрическое разделение сетей Электрическое разделение сетей применяется в разветвленных сетях большой протяженности путем установки разделительных трансформаторов с коэффициентом трансформации, равном единице. Здесь: I1 и I2 – токи в первичных и вторичных обмотках трансформатора равных между собой. Если единую сеть большой протяженности с большой емкостью и малым емкостным сопротивлением разделить на ряд менее протяженных сетей такого же напряжения, которые будут обладать незначительной емкостью, опасность поражения резко снизится. С/3 С/3 С/3 ЛТ1 РТ1 С ≡ l РТ2 ЛТ2 Рис. 7.22. Установки разделительных трансформаторов: ЛТ1, ЛТ2 - линейные трансформаторы; РТ1, РТ2 - разделительные трансформаторы На рис.7.22 приведен пример установки разделительных трансформаторов РТ1 и РТ2 в протяженной высоковольтной линии напряжением 10 кВ. В результате произойдет повышение сопротивления сети в 3 раза. Компенсация емкостной составляющей В целях повышения сопротивления электрической сети в протяженных линиях напряжением выше 1000 В применяется компенсация емкостной состав-ляющей путем установки индуктивной катушки в виде реактора или дросселя, включенной в рассечку глухозаземленной нейтрали (рис. 7.23). На рис. 7.23 приведена трехфазная электрическая сеть, в которой емкости фазных проводников равны между собой С1 = С2 = С3 = С. Рис. 7.23. Компенсация емкостной составляющей электрической сети: С1, С2, С3 - емкости фазных проводников относительно земли, Ф; L - индуктивность дросселя глухозаземленной нейтрали, Гн Так как емкостная и индуктивная составляющие реактивного сопротивления находятся в противофазе, то при настройке в резонанс они взаимно уничтожают друг друга. При этом величина индуктивности, т.е. число витков компенсирующей катушки, определяется из условия равенства индуктивного и емкостного сопротивлений. ХL = XC, или XL = отсюда , Гн. Защита от перетока высокого напряжения в цепь низкого напряжения Данное средство защиты применяется преимущественно в трансформаторах, связанных с электрической сетью напряжением до 1000 В. При повреждении изоляции в трансформаторе может произойти замыкание между обмотками разных напряжений, в результате чего сеть низкого напряжения окажется под напряжением выше 1000 В, на которое изоляция этой сети не рассчитана. Защита заключается в установке пробивного предохранителя на линии глухозаземленной нейтрали вторичных обмоток трансформатора, как показано на рис. 7.24. В случае межвиткового замыкания напряжение с высокой стороны трансформатора переходит на низкую и пробивной предохранитель оказывается под высоким напряжением. Рис. 7.24. Схема включения пробивного предохранителя: Пр 0,4 - пробивной предохранитель со слюдяной прокладкой на напряжение 400 В Воздушные промежутки в отверстиях слюдяной прокладки пробиваются, электроды замыкаются и нейтраль оказывается заземленной, предохраняя тем самым сеть от повышения напряжения в ней. Выравнивание потенциала основания Защита применяется в производственных помещениях, например, в помещениях электрических подстанций для снижения опасности поражения человека от напряжений шага и прикосновения при помощи установки групповых заземлителей. Защитное заземление, зануление, защитное отключение обеспечивают безопасность при внезапном появлении напряжения на корпусах электроустановок (подробно рассмотрены в п. 7.10, 7.11.12). Организационно-технические мероприятия - Применение основных и дополнительных средств защиты: диэлектрических резиновых перчаток, галош, бот и ковриков, а также измерительных штанг, клещей, указателей напряжений и др. - Применение предохранительных средств индивидуальной защиты (СИЗ): защитных очков, щитков, защитных касок, противогазов, монтерских поясов, когтей и страховочных канатов. - Применение временных переносных заземлений и временных ограждений, щитов и экранов. - Применение предупредительных плакатов, цепей и замков. - Применение конечных выключателей и блокировок. Организационные мероприятия - Высокий уровень трудовой и производственной дисциплины. - Правильная организация работ. Выполнение нарядной системы и работ по распоряжению. Допуск к работе и надзор во время работы. - Обучение персонала до уровней I - V квалификационных групп по электрической безопасности. - Выполнение «Правил устройств электроустановок», «ПОТ РМ 016-2001», «Правил противопожарной безопасности». - Контроль за выполнением правил. 7.10. Защитное заземление ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление». Защитным заземлением называется преднамеренное соединение нетоковедущих металлических корпусов электроустановок с землей при помощи заземляющий устройств: заземлителей и заземляющих проводников. Защитное заземление предназначено для снижения или устранения опасности поражения человека при замыкании фазы на корпус ЭУ посредством уменьшения напряжения прикосновения за счет снижения потенциала на корпусе и повышения потенциала основания, на котором стоит человек. Область применения защитного заземления: - при напряжениях U 380 В переменного тока и U 440 В постоянного тока во всех случаях и помещениях; - при напряжениях U 42 В переменного тока и U 110 В постоянного тока в помещениях II и III классов по электрической опасности и в наружных установках; - независимо от величины напряжений во взрывопожарных помещениях категорий А и Б, а также в электросварочных установках. По действующим правилам (ПУЭ) все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса. I класс. Помещения без повышенной опасности. К ним относятся: • сухие помещения с нормальной температурой и влажностью воздуха  75 % с изолирующими полами, например, деревянными или из линолеума. Примерами помещений I класса могут служить жилые комнаты, конторы, аудитории, некоторые лаборатории. II класс. Помещения с повышенной опасностью. К ним относятся: • сырые помещения с относительной влажностью более 75 %; • жаркие помещения с температурой воздуха, превышающей постоянно или длительно (более 1 суток) 35 оC; • помещения с токопроводящими полами: металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными и т.п.; • помещения, в которых возможно одновременное прикасание человека к металлическим конструкциям, связанным с землей, с одной стороны, и к металлическим корпусам электроустановок, с другой. Примером помещений с повышенной опасностью могут служить склады деталей и материалов, производственные цеха по обработке металлов и дерева. III класс. Помещения особо опасные. К ним относятся: • особо сырые помещения с относительной влажностью воздуха близкой к 100 %; • помещения с химически активной средой, разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования; • помещения, в которых имеются одновременно два или более признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью (например, сырые помещения с токопроводящими полами). Рассмотрим действие защитного заземления электроустановки в трехфазной сети, принципиальная схема которого приведена на рис. 7.25. Рис. 7.24. Принципиальная схема защитного заземления: Ih, Rh - ток и сопротивление человека, А, Ом; I3 , r3 - ток и сопротивление защитного заземления; Uпр ,U3 - напряжение прикосновения и напряжения на стержневом заземлителе; r0 - сопротивление глухозаземленной нейтрали; Z1, Z2, Z3 - полные сопротивления изоляции фазных проводников относительно земли, при этом Z1 = Z2 = Z3 = Z После определения пути тока через человека и заземлитель выразим величину тока, проходящего через человека при его касании электроустановки, замкнутой на первый фазный проводник, в следующем виде: Известно: U пр =U3, В. Напряжение на заземлителе определяется U3= I3r3. Подставляя величину U3 в исходную зависимость, ток через человека представим в общем виде формулой: , (7.22) где  - коэффициент прикосновения, изменяющийся от нуля до единицы в зависимости от расстояния между заземлителем и основанием, на котором стоит человек. Защитное заземление в электросети с изолированной нейтралью В этой схеме при движении тока через сопротивления Z2 и Z3 (рис. 7.25) величина тока через заземлитель определится выражением: Если это значение подставить в формулу (7.22), то получим зависимость для определения тока через человека при замыкании фазы на корпус ЭУ с защитным заземлением в схеме с изолированной нейтралью. (7.23) Здесь наибольшее допустимое значение сопротивления r3, регламентированное «Правилами устройства электроустановок» в установках напряжением U < 1000 В, составляет 10 Ом, если суммарная мощность S трансформаторов, питающих данную сеть, не более 100 кВА. Если мощность S > 100 кВА, то наибольшее значение сопротивления r3 принимается равным 4 Ом. В установках напряжением U > 1000 В наибольшее допустимое значение r3 = 0,5 Ом (ПЭП 110кв ). Пример расчета. В трехфазной электросети с изолированной нейтралью принимаем следующие значения: Uф = 220 В, r3 = 4 Ом, Z= 5105 Ом, Rhрасч = 1000 Ом, =1. Подставляя их в формулу (7.23), получим величину тока через челка: мА. Значение тока Ih = 510 - 3 мА меньше порогового ощутимого тока равного 0,6 мА. Защитное заземление в электросети с глухозаземленной нейтралью При движении тока через сопротивление глухозаземленной нейтрали r0 (на рис. 7.25 показано пунктиром) величина тока через заземлитель определится из формулы: Подставляя это выражение в формулу (7.22), получим зависимость для определения тока через человека в схеме с глухозаземленной нейтралью при замыкании фазы на корпус ЭУ. (7.24) Опасность поражения человека в данном случае оценим подставляя известные величины из предыдущего случая в формулу (7.24). Примем сопротивление r0 = 2 Ом. Величина тока через человека Ih = 110 мА превышает величину смертельного тока, равного 100 мА. Анализ формул (7.23) и (7.24) позволяет сделать следующие выводы: - эффективность защитного заземления обеспечивается, главным образом, высоким сопротивлением изоляции фазных проводников, малым сопротивлением устройства защитного заземления и изолированным режимом нейтрали в электросетях напряжением U < 1000 В. В электроустановках напряжением U > 1000 В защитное заземление применяется в сетях с любым режимом нейтрали с обязательным применением дополнительной защиты в виде зануления или защитного отключения с контурным заземлением; - эффективность работы защитного заземления, кроме отмеченных выше факторов, зависит от правильного расположения заземлителей относительно рабочих мест. Различают два типа заземляющих устройств: выносное и контурное. При выносном заземляющем устройстве заземлитель выносится за пределы производственного помещения или сосредотачивается на отдельной его части, как показано на рис. 7.26. Выносное заземление применяется, если производственное помещение расположено на скальном грунте с большим удельным сопротивлением, а также, если кабельные сети или подземные трубопроводные трассы делают установку заземлителей технологически невозможной. Основной недостаток выносного заземления – отдаленность самих заземлителей 5 от оборудования 1, вследствие чего на всей территории помещения коэффициент прикосновения  становится равным единице  = 1 (рис. 7.26). Поэтому заземляющее устройство выносного типа применяется в установках до 1000 В с малыми токами замыкания. Pис. 7.26. Выносное заземляющее устройство: 1 - производственное помещение; 2 - заземленное оборудование; 3 - соединительные полосы; 4 - выносной заземлитель; 5 - вертикальные заземлители Рис. 7.27. Контурное заземляющее устройство: 1 - производственное помещение; 2 - заземленное оборудование; 3 - соединительные полосы; 4 - вертикальные заземлители; 5 - дополнительные металлические шины При контурном заземлении вертикальные заземлители располагаются по контуру производственного помещения и соединяются между собой соединительными полосами, как это показано на рис. 7.27. Контурное заземление применяется в помещениях для выравнивания потенциала основания и снижения опасности поражения человека от напряжения прикосновения и напряжения шага. Принцип действия контурного заземления с групповыми заземлителями рассмотрен в разделе 7.7. 7.11. Зануление Занулением называется преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих корпусов электроустановок с нулевым защитным проводником (НЗП). Зануление предназначено для устранения опасности поражения человека электрическим током при замыкании на корпус путем быстрого автоматического отключения электроустановки от питающей сети. Зануление применяется преимущественно в четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Рис. 7.28. Принципиальная схема зануления в трехфазной сети: 1 - нулевой защитный проводник (НЗП); 2 - предохранители (ПР); 3 - сопротивление глухозаземленной нейтрали; 4 - сопротивление повторного заземления НЗП; - обрыв НЗП На рис. 7.28 представлена принципиальная схема зануления двух электроустановок, корпус одной из которых ЭУ1 замкнут на фазный проводник. При замыкании на корпус в результате превращения тока замыкания в ток короткого замыкания произойдет срабатывание максимальной токовой защиты с отключением поврежденной установки от сети. Принцип действия зануления поясняется при рассмотрении назначения отдельных элементов схемы. - Нулевой защитный проводник (НЗП) предназначен для превращения тока замыкания на корпус в ток короткого замыкания путем создания для этого пути тока с малым сопротивлением. Сопротивление НЗП принимается не более 0,2 Ом. - Предохранители (ПР) или автоматические выключатели (аппараты защиты) предназначены для отключения электроустановки при появлении тока срабатывания, равного току, например, плавких вставок, Iср = Iпл. - Глухозаземленная нейтраль сопротивлением r0 предназначена для срабатывания зануления в случае обрыва НЗП, например, в указанном на рис. 7.28 месте, а также для снижения напряжения на зануленных корпусах и НЗП при замыкании фазы на землю (фаза 1 на рис. 7.28). - Повторное заземление rп предназначено для уменьшения потенциала на зануленных корпусах при обрыве НЗП, а также для снижения опасности поражения человека на последующих от поврежденного корпуса электроустановках, например на ЭУ2. Следует отличать нулевой защитный проводник (НЗП) от нулевого рабочего проводника (НРП), по которому постоянно течет ток и на котором могут устанавливаться выключатели или предохранители. На НЗП запрещается ставить какие-либо устройства, способные нарушить его целостность. 7.12. Защитное отключение Защитное отключение предназначено для быстрого и автоматического отключения поврежденной электрической установки в случаях замыкания фазы на корпус, снижения сопротивления изоляции проводников или при замыкании человека на токопроводящие элементы. Область применения устройства защитного отключения (УЗО) практически не ограничена: они могут применяться в сетях любого напряжения и с любым режимом нейтрали. Наибольшее распространение УЗО получили в сетях напряжением до 1000 В на установках с высокой степенью опасности, где применение защитного заземления или зануления затруднено по техническим или другим причинам, например, на испытательных или лабораторных стендах. К преимуществам УЗО относятся: простота схемы, высокая надежность, высокое быстродействие (время срабатывания  = 0,020,05 с), высокая чувствительность и селективность. По принципу действия УЗО различаются следующим образом: - Прямого действия: 1. УЗО, реагирующее на напряжение корпуса Uк; 2. УЗО, реагирующее на ток корпуса Iк. - Непрямого действия: 3. УЗО, реагирующее на несимметрию фазных напряжений – напряжение нулевой последовательности Uо; 4. УЗО, реагирующее на несимметрию фазных токов – тока нулевой последовательности Iо; 5. УЗО, реагирующее на оперативный ток Iоп. Рассмотрим перечисленные типы устройств защитного отключения. 1. УЗО, реагирующее на напряжение корпуса. Работа схемы УЗО, представленной на рис. 7.29, осуществляется следующим образом. Рис. 7.29. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на потенциал корпуса: МП - магнитный пускатель; ОК - отключающая катушка с пружиной Р; РН - реле напряжения с нормально закрытыми контактами РН; r3 - сопротивление основного защитного заземления; rg - сопротивление дополнительного заземления; ЛС - линия самоподпитки; МК - дополнительный механический контакт; П - кнопка «ПУСК»; С - кнопка «СТОП»; КС - кнопка «САМОКОНТРОЛЬ»; Rc - сопротивление самоконтроля; 1, 2 - коэффициенты прикосновения основного и дополнительного заземлений Запуск в работу ЭУ производится нажатием на кнопку «ПУСК» с нормально открытыми контактами. При этом отключающая катушка ОК, получив питание от фазных проводников 2 и 3, сжимая пружину Р и втягивая шток, замыкает все четыре контакта магнитного пускателя МП. Кнопка «ПУСК» отпускается, а дальнейшее питание ОК при работающей ЭУ осуществляется по линии самоподпитки ЛС через контакт МК. При замыкании фазного проводника, например проводника 2, на корпус ЭУ через реле напряжения РН, установленное на линии дополнительного заземления (rg), потечет ток. При этом нормально закрытые контакты реле напряжения РН разомкнутся, катушки ОК обесточатся и при помощи механической пружины Р произойдет размыкание контактов магнитного пускателя МП и отключение поврежденной установки от сети. Устраняется опасность поражения обслуживающего персонала электротоком. Для проверки работоспособности схемы УЗО производится операция самоконтроля на холостом ходу работы электроустановки. При нажатии кнопки КС, соединенной с фазным проводником 1 и линией защитного заземления через сопротивление Rс, корпус ЭУ окажется под напряжением. При исправном состоянии и отсутствии дефектов в схеме УЗО произойдет отключение всей установки, как описано выше. При помощи линии самоподпитки ЛС с дополнительным механическим контактом МК схема УЗО, представленная на рис. 7.29, позволяет осуществлять нулевую защиту – защиту от самозапуска электроустановки при внезапном исчезновении и внезапной подаче напряжения. Выбор напряжения срабатывания УЗО, реагирующего на напряжение корпуса, производится по формуле: ( 7.25) где Uпрдоп – допустимое напряжение прикосновения, принимаемое равным 36 В при продолжительности воздействия тока на человека 310 с. (табл. 7.2); Rp, XL – активное и индуктивное сопротивления РН; 1, 2 – коэффициенты прикосновения соответствующих заземлителей; rg – сопротивление дополнительного заземления. Расчет по формуле (7.25) сводится к определению величины rg при этом напряжение срабатывания схемы УЗО должно быть меньше напряжения прикосновения, т.е. Uср < Uпр. 2. УЗО, реагирующее на ток корпуса. Принцип действия схемы устройства защитного отключения, реагирующего на ток корпуса, аналогичен действию схемы УЗО, срабатывающей по напряжению корпуса, описанному выше. Данная схема не требует установки дополнительного заземления. Вместо реле напряжения РН устанавливается реле тока РТ на линии основного защитного заземления. Другие устройства и элементы схемы остаются без изменения, как на рис. 7.20. Выбор тока срабатывания Iср УЗО, реагирующего на ток корпуса ЭУ, производится по формуле: Iср = (7.26) где Zрт – полное сопротивление реле тока, r3 – сопротивление защитного заземления; U– допустимое напряжение прикосновения (7.25). 3. УЗО, реагирующее на несимметрию фазных напряжений. Рис. 7.30. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на несимметрию фазных напряжений: а - фильтр нулевой последовательности с общей точкой 1; РН - реле напряжения; Z1, Z2, Z3 - полные сопротивления фазных проводников 1, 2 и 3; rзм1, rзм2 - сопротивления замыкания фазных проводников 1 и 2 на землю; Uо =φ1- φ2 – напряжение нулевой последовательности (φ1 - потенциал в точке 1, φ2- потенциал в точке 2) Датчиком в данной схеме УЗО служит фильтр нулевой последовательности, состоящий из конденсаторов, соединенных в звезду. Рассмотрим действие схемы УЗО, представленной на рис. 7.30. Если сопротивления фазных проводников относительно земли будут равны между собой, т.е. Z1= Z2 = Z3 = Z, то напряжение нулевой последовательности равно нулю, Uо = φ1- φ2 = 0. При этом данная схема УЗО не действует. Если произойдет симметричное уменьшение сопротивлений фазных проводников на величину n > 1, т.е. , то напряжение Uо также будет равно нулю и УЗО не сработает. Если произойдет несимметричное ухудшение изоляции фазных проводников Z1  Z2  Z3, то в этом случае напряжение нулевой последовательности превысит напряжение срабатывания схемы и устройство защитного отключения отключит сеть, Uо > Uср. Если произойдет замыкание на землю одного фазного проводника, то при малом значении сопротивления замыкание rзм1 напряжение нулевой последовательности будет близким к фазному напряжению, Uф > Uср, что приведет к срабатыванию защитного отключения. Если произойдет замыкание на землю двух проводников одновременно, то при малых значениях rзм1 и rзм2 напряжение нулевой последовательности будет близким к величине , что также приведет к отключению сети. Таким образом, к преимуществам схемы УЗО, реагирующей на напряжение Uо, относятся: - надежность срабатывания схемы при несимметричном ухудшении изоляции фазных проводников; - надежность срабатывания при одно- или двухфазном замыкании проводников на землю. Недостатками данной схемы УЗО является абсолютная нечувствительность при симметричном ухудшении сопротивления изоляции фазных проводников и отсутствие самоконтроля в схеме, что снижает безопасность обслуживания электрических систем и установок. 4. УЗО, реагирующее на несимметрию фазных токов а) б) Рис. 7.31. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на несимметрию фазных токов: а - схема трансформатора тока нулевой последовательности ТТНП; б - I1, I2, I3 - токи фазных проводников 1, 2, 3; РТ - реле тока; ОК - отключающая катушка; 4 - магнитопровод ТТНП; 5 - вторичная обмотка ТТНП Датчиком в схеме УЗО этого типа служит трансформатор тока нулевой последовательности ТТНП, схематично представленный на рис. 7.31, б. Вторичная обмотка ТТНП дает сигнал на реле тока РТ и при токе нулевой последовательности I0, равном или большем тока установки, произойдет отключение электроустановки. Рассмотрим действие УЗО, представленной на рис. 7.31. При равенстве сопротивлений изоляции фазных проводников Z1= Z2 = Z3 = Z и симметричной нагрузки на фазах I1= I2 = I3 = I ток нулевой последовательности I0 будет равен нулю, а следовательно, магнитный поток в магнитопроводе 4 (рис. 7.31, а) и ЭДС во вторичной обмотке 5 ТТНП будут также равны нулю. Схема защиты не действует. При симметричном ухудшении изоляции фазных проводников и симметричном изменении фазных токов данная схема УЗО также не реагирует, так как ток I0 = 0 и во вторичной обмотке ЭДС отсутствует. При несимметричном ухудшении изоляции фазных проводников или при их замыкании на землю или на корпус ЭУ возникнет ток нулевой последовательности I0 > 0 и во вторичной обмотке ТТНП образуется ток, равный или больший тока срабатывания. В результате поврежденный участок или установка отключится от сети, что является основным преимуществом данной схемы УЗО. К недостаткам схемы относятся сложность конструкции, нечувствительность к симметричному ухудшению изоляции и отсутствие самоконтроля в схеме. 5. УЗО, реагирующее на оперативный ток. Датчиком в этой схеме УЗО служит реле тока с малым токам срабатывания (несколько миллиампер). Рис. 7.32. Принципиальная схема устройства защитного отключения, реагирующего на оперативный ток: D1 ,D2 ,D3 - трехфазный дроссель с общей точкой 1; Dр - однофазный дроссель; Iоп - оперативный ток от постороннего источника; РТ - реле тока; Z1, Z2, Z3 - полные сопротивления фазных проводников 1, 2 и 3; rзм - сопротивление замыкания фазного проводника; - путь оперативного тока В схему защиты подается постоянный оперативный ток Iоп от постороннего источника, который проходит по замкнутой цепи: источник – земля – сопротивление изоляции проводников Z1, Z2 и Z3 – сами проводники – трехфазный и однофазный дроссели – обмотка реле тока РТ. При нормальном режиме работы сопротивления изоляции проводников высокие, и поэтому оперативный ток незначителен и меньше тока срабатывания, Iоп < Iср. В случае любого снижения сопротивления (симметричного или несимметричного) изоляции фазных проводников или в результате прикосновения человека к ним полное сопротивление цепи Z уменьшится, а оперативный ток Iоп возрастет и, если он превысит ток срабатывания Iср, произойдет отключение сети от источника питания. Достоинством УЗО, реагирующего на оперативный ток, являются обеспечение высокой степени безопасности для людей на всех режимах работы сети благодаря ограничению тока и возможности самоконтроля исправности схемы. Недостатком этих устройств является сложность конструкции, поскольку требуется источник постоянного тока. 7.13. Контроль изоляции электрических проводников Надежность и безопасность эксплуатации оборудования в электрических системах зависят, прежде всего, от состояния изоляции токоведущих проводников. Повреждение ее является основной причиной многих несчастных случаев. Обеспечение надежности изоляции достигается: • правильным выбором типа изоляции (материала и геометрии) с учетом рабочего напряжения и конструкции оборудования; • правильной оценкой условий эксплуатации (температуры и влажности окружающей среды, наличия ЛВЖ, агрессивных или вредных газов, взрывопожарной опасности в помещениях); • проведением технических испытаний изоляции после монтажа, ремонта оборудования или после изменения электрических схем; • проведением периодического и постоянного контроля изоляции проводников и токоведущих частей. Периодический контроль изоляции проводится как под рабочим напряжением, так и со снятием напряжения в сети. Под рабочим напряжением контроль изоляции фазных проводников и токоведущих частей проводится в электросети с изолированной нейтралью с включенной нагрузкой по схеме, представленной на рис. 7.33. Рис. 7.33. Измерение сопротивления изоляции электросети под рабочим напряжением: 1 - нагрузка электросети; 2 - прибор «Мегаомметр»; r1, r2, r3 - активные сопротивления изоляции фазных проводников относительно земли; r12, r23, r31 - межфазные сопротивления изоляции проводников Производится однофазный замер сопротивления изоляции проводника относительно земли прибором «Мегаомметр». При этом прибор покажет общее сопротивление изоляции всей сети Rоб независимо от того, к какой фазе он подключен. Величина Rоб, Ом соответствует значению, определяемому по формуле: (7.27) Полученная при измерении величина сопротивления Rоб, сопоставляется с данными предыдущих замеров и делается заключение об исправности изоляции. Если результаты совпадают, изоляция исправна. Если произошло снижение сопротивления изоляции в одинаковых участках электросети, то необходимо обнаружить дефекты и устранить их. Для полной оценки безопасности эксплуатации электрической сети проводится периодический контроль изоляции проводников и оборудования со снятием напряжения после монтажа, ремонта или в плановые сроки согласно ПУЭ. Производятся замеры фазных и межфазных сопротивлений изоляции проводников (рис. 7.33) прибором «Мегаомметр» с последующим сравнением их с нормативными значениями из Правил. Постоянный контроль изоляции осуществляется в течение всего времени работы электрической сети под рабочим напряжением с пульта управления. Распространение получили две схемы измерения: вентильная схема и схема трех вольтметров. Рассмотрим вентильную схему контроля, представленную на рис. 7.34. Рис. 7.34. Вентильная схема контроля изоляции: D1, D2, D3 - вентили, соединенные звездой; R1, r2, r3 - активные сопротивления изоляции фазных проводников; 1 - прибор контроля изоляции - «Омметр» Измерение сопротивления изоляции r1, r2 и r3 в данной схеме производится выпрямленным током при помощи трех вентилей D1, D2 и D3, соединенных звездой для получения общей точки. Прибор контроля «Омметр» показывает эквивалентное сопротивление изоляции фазных проводников при всех изменениях, включая симметричное снижение изоляции. Вентильная схема контроля изоляции проста и компактна в устройстве, но имеет недостаток – отсутствие самоконтроля, т.е. при неисправности внутренних цепей прибор показывает ∞, т.е. исправную изоляцию. При изоляции фазного проводника на землю прибор также показывает ∞. Вольтметры от каждой фазы включаются в звезду с заземленной нейтральной точкой. При равенстве сопротивлений изоляции фазных проводников r1= r2= r3= r или при симметричном их ухудшении показания всех вольтметров не изменятся и будут равны фазному напряжению. В случае глухого замыкания фазного проводника на землю, например, проводника 1 на рис. 7.35 показание вольтметра V1 будет равным нулю, а показания вольтметров исправных фаз V2 и V3 будут равными линейному напряжению UЛ. Отсюда следует, что схема трех вольтметров не измеряет сопротивление изоляции, а только обнаруживает замыкание на землю конкретной фазы. При появлении дефекта внутри самого вольтметра стрелка данного прибора покажет нулевое значение, два других вольтметра будут показывать фазное напряжение, т.е. такая схема осуществляет самоконтроль. Схема трех вольтметров представлена на рис. 7.35. Рис. 7.35. Схема трех вольтметров: V1, V2, V3 - вольтметры соответствующих фаз 8. Защита от ионизирующих излучений За последнее время ионизирующие излучения получили широкое распространение во многих отраслях народного хозяйства, в том числе машиностроении, приборостроении для дефектоскопии металлов и их сварных соединений, при изучении структуры и износа материалов, при разделении веществ и синтезе химических соединений, в аппаратах и приборах, выполняющих контрольно-сигнальные функции в медицине, для автоматического контроля технологических процессов и т.д. В строительной индустрии ведут контроль за процессом уплотнения бетонной смеси, влажностью строительных материалов, плотностью уложенного бетона, осуществляют дозировку компонентов. В связи с этим большой круг работающих может подвергаться неблагоприятному воздействию ионизирующих излучений, потенциальная опасность которых усугубляется их невидимостью для обслуживающего персонала. 8.1. Виды ионизирующих излучений Ионизирующее излучение – любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию в ней заряженных атомов и молекул – ионов (т.е. электрических зарядов разных знаков). Виды ионизирующих излучений. 1. Корпускулярное излучение – ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой покоя, отличной от нуля. К нему относятся: •  - излучение – положительно заряженные ядра атомов гелия, излучаемых при ядерных реакциях. Распространяются в средах прямолинейно, создавая на своем пути ионизацию большой плотности (десятки тысяч пар ионов на 1 см пути). -частицы обладают сравнительно большой массой, быстро теряют свою энергию (присоединяют 2 электрона и превращаются в атом гелия) при взаимодействии с веществом и поэтому обладают малой проникающей способностью. Их пробег составляет 8...9 см в воздухе и десятки мкм в мягкой биологической ткани. Этот вид излучения наблюдается преимущественно у естественных радиоактивных элементов (радий, торий, уран, полоний и др.); •  - излучение – поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Ионизирующая способность меньше (десятки пар ионов на 1 см пути), чем -частиц, при этом в некоторых средах происходят вторичные процессы: люминесценция, фотохимическая реакция, образование химически активных радикалов. Проникающая способность их выше, чем -частиц, так как они обладают значительно меньшей массой. Пробег достигает 1800 см в воздухе и 2.5 см в живых тканях; • ne - излучение – поток нейтральных частиц, преобразующих свою энергию в упругих (обычная ионизация) и неупругих (вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и гамма-квантов) взаимодействий с ядрами атомов. Их ионизирующая способность еще ниже, а проникающая способность высока. 2. Электромагнитное излучение (фотонное). •  - излучение – поток квантов энергии, испускаемый при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. F=1019...1022 Гц, =10-9...10-11 м; • энергия -излучения 0.01...3 МэВ. Обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием; • Re - излучение – представляет собой электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны (Re=10-6...10-9 м; fRe=1016...1019 Гц), энергия фотонов которого составляет не более 1 МэВ. Оно возникает в среде, окружающей источник -излучения, в рентгеновских трубках, ускорителях электронов и т.п. Состоит из тормозного и характеристического излучений. Тормозное – фотонное излучение с непрерывным спектром, испускаемое при изменении кинетической энергии частиц. Характеристическое – это фотонное излучение с дискретным спектром, испускаемое при изменении энергетического состояния атома. Важнейшим свойством рентгеновского излучения является его большая проникающая способность. Возможность проникновения лучей тем больше, чем короче длина волны. Ионизирующее действие его весьма значительно. При попадании же пучка рентгеновского излучения на вещество возникает вторичное излучение. Естественными радиоактивными элементами являются ряды тория, урана и актиния. В процессе распада образуется целый ряд новых радиоактивных элементов, происходит испускание - и -частиц, а также -излучение. 8.2. Физические характеристики ионизирующих излучений Активность радиоактивного вещества – это число ядерных превращений в единицу времени, Бк (беккерель): (8.1) 1 Бк = 1 ядерному превращению в секунду. Специальная единица активности – Ки (кюри): 1 Ки = 3.7∙1010 Бк. Период полураспада (Т) – время, за которое число активных атомов (N0) препарата изменится вдвое (рис. 8.1). Рис. 8.1. Схема распада радиоактивного вещества Доза на орган - средняя доза в определенной ткани или органе человеческого тела: DТ = (Vмт)∙∫ D∙dт , (8.2) mт где mт – масса ткани или органа; D – поглощенная доза в элементе массы dм. Доза поглощенная (Доза) – фундаментальная дозиметрическая величина, Гр (грей) D = , (8.3) где de – средняя энергия, передаваемая ионизирующим излучением веществу, находящемуся в элементарном объеме; dт – масса вещества в этом элементарном объеме. Грей – поглощенная доза излучения, соответствующая энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облучаемому веществу массой 1 кг. В практике применяется внесистемная единица – рад: 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. При равных поглощенных дозах различные виды излучения обусловливают разный биологический эффект, поэтому для оценки действия одного из компонентов смешанного излучения введено понятие эквивалентной дозы. Доза эквивалентная – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения, Зв (зиверт) НТ,R = WRDТ,R. (8.4) где DТ,R – средняя поглощенная доза в органе или ткани Т; WR – взвешивающий коэффициент для излучения R. 1 Зв = 1 Дж/кг. Если поле излучения состоит из нескольких излучений с различными WR, то: НТ =  WR∙DТ,R. (8.5) R Специальная единица эквивалентной дозы бэр – поглощенная доза любого вида излучения, которая вызывает равный биологический эффект с дозой в 1 рад рентгеновского излучения 1Зв = 100 бэр. Таблица 8.1 Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения при расчете эквивалентной дозы Фотоны любых энергий 1 Электроны и мюоны любых энергий 1 Нейтроны энергий менее 10 кэВ от 10 до 100 кэВ от 100 кэВ до 2 МэВ от 2 МэВ до 20 МэВ более 20 МэВ 5 10 20 10 5 Протоны, кроме протонов отдачи, энергия более 2МэВ 5 альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра 5 Доза эквивалентная или эффективная ожидаемая – за время t, прошедшее после поступления радиоактивных веществ в организм: t0+t Ht (T) = ∫ HT (t) dt, (8.6) t0 где t0 – момент поступления; HT (t) – мощность эффективной или эквивалентной дозы к моменту времени t на орган или ткань Т. Когда t не определено, то его следует принять равным 50 годам для взрослых и 70 годам для детей. Доза эффективная – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности, Зв (Дж/кг). Е =  WТ∙Н t,Т, (8.7) Т где Н t,Т – эквивалентная доза в ткани Т за время t; WТ – взвешивающий коэффициент для ткани Т. Таблица 8.2 Взвешивающие коэффициенты для тканей и органов при расчете эффективной дозы Гонады 0,20 Костный мозг (красный) 0,12 Толстый кишечник (прямая, сигмавидная, нисходящая часть ободочной кишки) 0,12 Легкие, желудок 0,12 Мочевой пузырь, грудная железа, печень, пищевод, щитовидная железа 0,05 Кожа, клетки костных поверхностей 0,01 Остальное 0,05 Мощность дозы – отношение приращения дозы (поглощенной, эквивалентной, эффективной) dD, dН, dЕ за интервал времени dt к этому интервалу времени: D = dD/dt; (8.8) Н = dH/ dt; (8.9) Е = dE/ dt. (8.10) На практике за единицу времени могут приниматься час, сутки, год. 8.3. Воздействие ионизирующих излучений на организм человека Биологическое воздействие ионизирующих излучений тем сильнее, чем больше величина дозы облучения и зависит от времени воздействия, размера облученной поверхности и индивидуальной чувствительности организма. Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. В организме человека около 70% воды - Н2О: Н2О Н+ + ОН- Ионы Н+ + ОН- обладают высокой химической активностью, вступают в соединение с другими молекулярными тканями и образуют новые химические соединения. В результате нарушается биологическая структура клеток, нарушается течение биологических процессов и обмен веществ, что приводит в итоге к гибели клеток. При этом может произойти разрыв хромосом - специализированных структур клеток, предназначенных для хранения наследственной информации и правильного ее распределения в период деления клеток. Клетки человека содержат 46 хромосом (23 пары). Изменения в числе или строении отдельных хромосом, всего хромосомного набора приводят к резкому изменению организма и служат причиной возникновения наследственных болезней. При разрыве хромосомы и последующем неправильном ее срастании возникают раковые заболевания. Кроме того, под влиянием ионизирующих излучений в организме может происходить: - торможение функций кроветворных органов; - нарушение нормальной свертываемости крови; - охрупчиваемость кровеносных сосудов; - расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта; - истощение организма и снижение его сопротивляемости к инфекционным заболеваниям. Различают внутреннее и внешнее облучение. Внутреннее облучение возникает при попадании ионизирующих источников внутрь организма с вдыхаемым воздухом, с пищей и через кожу. При этом происходит непрерывное облучение до полного распада радиоактивного вещества или его выведения из организма при физиологическом обмене, что весьма затруднительно. Внутреннее облучение очень опасно: поражает различные органы и вызывает долго не заживающие раны. Так как - и -излучения обладают наибольшей ионизирующей способностью, то несмотря на их малую глубину проникновения, при внутреннем облучении они наиболее опасны. Внешнее облучение – происходит при расположении радиоактивного вещества вне организма, например, при работе на рентгеновских установках, ускорителях, с радиоактивными веществами, находящимися в герметичных ампулах и т.п. В этом случае более опасны излучения с высокой проникающей способностью, т.е. , Re, ne, -излучения. Человек постоянно подвергается облучению естественной радиации (40...200 мР/год). Кроме того, облучается при производстве рентгеновских снимков зубов (3...5 Р), грудной клетки (4.7...19.5 Р), желудочно-кишечного тракта (12...85 Р) и т.д. С возрастом чувствительность к облучению уменьшается, поэтому облучение особенно опасно детям. При установлении допустимых доз излучения учитывается, что облучение может быть однократным (полученное за первые четверо суток) и многократным (за время более четырех суток). Смертельная однократная доза для человека составляет 550...700 бэр. При однократном облучении 25...50 бэр – проходящие изменения в крови, 80..120 бэр – начальные признаки лучевой болезни, 270...300 бэр – острая лучевая болезнь (50% смертельный исход). Эти данные верны при отсутствии лечения. В настоящее время имеется ряд противолучевых препаратов, значительно ослабляющих воздействие излучения. Четыре этапа острой лучевой болезни (25...30 дней): 1) первичная реакция (тошнота, головокружение, вялость, учащенный пульс); 2) период видимого благополучия (до двух недель: чем короче этот период, тем тяжелее исход); 3) разгар болезни (температура 40...41о С, рвота, кровотечение из органов); 4) выздоровление или летальный исход. Существует четыре степени лучевой болезни: 1. Легкая (первая степень) – возникает при общей экспозиционной дозе излучения 100...200 Р; скрытый период продолжается 2-3 недели, затем появляется недомогание, общая слабость, повышение потливости, снижается содержание лейкоцитов. Лучевая болезнь первой степени излечима. 2. Средняя (вторая) степень – наблюдается при общей экспозиционной дозе излучения 200...400 Р; скрытый период около недели. Более тяжелое недомогание, расстройство нервной системы, головные боли, головокружение, понос, рвота; количество лимфоцитов снижается вдвое. Летальный исход до 20%. Активное лечение приводит к выздоровлению через 1.5-2 месяца. 3. Тяжелая (третья) степень – наступает при 400...600 Р. Скрытый период до нескольких часов. Общее состояние тяжелое, сильные головные боли, рвота, понос с кровяным стулом, кровоизлияния в слизистые оболочки, потеря сознания. Резко уменьшается количество лейкоцитов, а затем эритроцитов и тромбоцитов. Возникают инфекционные осложнения. В 20÷70% летальный исход от кровотечений или инфекции. 4. Крайне тяжелая (четвертая) степень – развивается при облучении экспозиционной дозой более 600 Р. При отсутствии лечения – смерть в течение двух недель. 8.4. Нормирование ионизирующих излучений Основным нормативным документом являются «Нормы радиационной безопасности – НРБ-99». Они распространяются на следующие виды воздействия ионизирующего излучения на человека: облучение персонала и населения в условиях нормальной эксплуатации техногенных ионизирующих излучений; облучение персонала и населения в условиях радиационной аварии; облучение работников промышленных предприятий и населения природными ионизирующими излучениями; медицинское облучение населения. Требования по обеспечению радиационной безопасности в НРБ-99 сформулированы для каждого из этих видов облучения. Однако, по сравнению с НРБ 76/87 в НРБ-99 исключены такие термины и определения, как «коэффициент качества излучения» (к), «экспозиционная доза», внесистемные единицы измерения дозы облучения (рентген - Р, бэр и их производные), внесистемная единица активности - кюри (Ки) и другие. Не пересмотрены пока нормативно-технические документы (основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений –СП 2.66.1168-2002, санитарные правила обращения с радиоактивными отходами – СПОРО-2002 и другие). На практике же до настоящего времени при работе с ионизирующими излучениями используется дозиметрическая аппаратура для измерения экспозиционной дозы, Кл/кг X = dQ/dm, (8.13) где Q – полный заряд ионов одного знака, возникающий в воздухе в данной точке пространства при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонами в малом объеме воздуха, деленный на массу воздуха в этом объеме. Используется также пока и внесистемная единица экспозиционной дозы рентген (Р) – это такая доза (количество энергии) гамма-излучения, при поглощении которой в 1 см3 сухого воздуха (при температуре 0оС и давлении 760 мм рт.ст.) образуется 2,083 миллиарда пар ионов, каждый из которых имеет заряд, равный заряду электрона. 1Р = 2,58∙10 -4 Кл/кг; 1Кл/кг = 3876 Р. Поэтому для пересчета активности и поля излучений из внесистемных единиц измерения в единицы «системы измерения Си» можно использовать соотношения: 1 Гр = 100 рад = 110 Р (для гамма-излучения); 1 Зв = 1 Гр∙К = 100 бэр  110 Р (для гамма-излучения при К = 1); 1 Ки = 3,7∙10 10 Бк и другие. Согласно НРБ-96 различают следующие категории облучаемых лиц: - персонал – лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б); - все население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности. При одновременном воздействии источников внешнего и внутреннего облучения должно выполняться условие, чтобы отношение дозы и отношения годовых поступлений нуклидов к их пределам в сумме не превышали 1. Для женщин в возрасте до 45 лет, работающих с источниками ионизирующего излучения, вводятся дополнительные ограничения: эквивалентная доза в коже на поверхности в нижней части живота не должна превышать 1 мЗв в месяц, а поступление радионуклидов в организм не должно превышать за год 1/20 предела годового поступления для персонала. При этом эквивалентная доза облучения плода за месяцы невыявленной беременности не превысит 1 мЗв. При установлении беременности женщина обязана информировать администрацию и должна переводиться на работу, не связанную с излучением, на весь период беременности и на весь период грудного вскармливания ребенка. Для студентов и учащихся в возрасте до 21 года, проходящих обучение с использованием источников ионизирующего излучения, годовые накопленные дозы не должны превышать значений, установленных для лиц из населения. Лица, привлекаемые для проведения аварийных и спасательных работ, приравниваются к персоналу. Эти лица должны быть обучены для работы в зоне радиационной аварии и пройти медицинский осмотр. Таблица 8.3 Основные дозовые пределы Нормируемые величины Дозовые пределы Лица из персонала* (группа А) Лица из населения Эффективная доза 20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год 1 мЗв в год в среднем за любые последователь- ные 5 лет, но не более 5 мЗв в год Эквивалентная доза за год в хруста- лике, коже**, костях и стопы 150 мЗв 500 мЗв 500 мЗв 15 мЗв 50 мЗв 50 мЗв Примечание: *дозы облучения, как и все остальные допустимые производные уровни, персонала группы Б не должны превышать 1/4 значений для персонала группы А; ** относится к среднему значению в слое толщиной 5 мг/см2 под покровным слоем толщиной 5 мг/см2; на ладонях толщина покровного слоя-40 мг/см2. Нормами радиационной безопасности определены критерии вмешательства на загрязненных территориях. На территории, где годовая эффективная доза не превышает 1 мЗв (100 мбэр), проводится обычный радиационный контроль. При дозах более 1 мЗв территории подразделяются на 4 зоны: 1) зона радиационного контроля – от 1 до 5 мЗв; 2) зона ограниченного проживания населения – от 5 до 20 мЗв; 3) зона добровольного отселения – от 20 до 50 мЗв; 4) зона отселения – более 50 мЗв. Нормируются также критерии вмешательства при обнаружении локальных радиоактивных загрязнений: - уровень исследования - от 0,1 до 0,3 мЗв/год – это такой уровень радиационного воздействия источника на население, при достижении которого требуется выполнить исследование источника с целью уточнения оценки величины годовой эффективной дозы и определение величины дозы, ожидаемой за 70 лет; - уровень вмешательства – более 0,3 мЗв/год – это такой уровень радиационного воздействия, при превышении которого требуется проведение защитных мероприятий с целью ограничения облучения населения. Характер мероприятий определяется с учетом интенсивности радиационного воздействия на население по величине ожидаемой коллективной эффективной дозы за 70 лет. Решение о необходимости, объеме, характере и очередности защитных мероприятий принимают органы Роспотребнадзора. 8.5. Защита от ионизирующих излучений Защита от ионизирующих излучений предусматривает комплекс организационных, технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, включающих: установление дозовых пределов облучения, экранирование источников излучения или рабочих мест, удаление источников от рабочих (защита расстоянием), сокращение времени облучения (защита временем), использование средств индивидуальной защиты. Организационные меры определяются детальным анализом условий работы. Для проведения работ следует по возможности выбирать радионуклиды с меньшим периодом полураспада. Применение приборов большей точности также дает возможность применять меньшие активности. На предприятии составляются подробные инструкции, в которых указывается порядок и правила проведения работ, обеспечивающие безопасность. На контейнерах, оборудовании, дверях помещений и других объектах наносится предупредительный знак радиационной безопасности. Технические меры защиты. Эффективным средством защиты от излучений является экранирование. Выбор материала для его изготовления существенно зависит от характера излучения. В основе защитного экранирования лежит определение марки материала и необходимой толщины его для поглощения излучения. -частицы имеют небольшую длину пробега, поэтому достаточен слой воздуха в несколько сантиметров, экраны из плексигласа и стекла толщиной в несколько миллиметров, одежда, резиновые перчатки. Для защиты от -излучений для экранов используют материалы с малым атомным весом (плексиглас, алюминий, карболит) с целью снижения тормозного излучения. При этом целесообразно делать двухсторонние экраны: изнутри – материал с малым атомным номером, а снаружи – с большим, с целью поглощения тормозного излучения. -излучение лучше всего поглощается материалами с большим атомным номером и высокой плотностью (свинец, вольфрам), а иногда более легкими, но дешевыми (медные сплавы и железные). Для стационарных защитных устройств используют бетон и барито-бетон. Используются также: стекла с жидким наполнителем (бромистый и хлористый цинк), свинцовые стекла – для смотровых систем и свинцовая резина – для одежды. Защита от нейтронного излучения обеспечивается применением материалов с наличием водорода (вода, парафин), бериллия и графита. Соединения бора (бура, калеманит и др.) вводят в бетон для защиты от нейтронов с малой энергией. Если действуют одновременно гамма-лучи и нейтронное излучение, то используют: смеси тяжелых материалов с водой или водородосодержащими материалами; слоевые экраны из тяжелых и легких материалов (железо – вода, свинец – полиэтилен и т.п.). Расчет экранов проводится по соответствующим формулам, справочникам и номограммам. Защитные экраны могут быть стационарные, передвижные, разборные и настольные, не защищенные от рассеянного излучения. Более совершенная защита – использование вытяжных шкафов, камер и боксов, оборудованных манипуляторами, приточно-вытяжной вентиляцией и душевым устройством для облива внутренней поверхности камеры. К средствам индивидуальной защиты, предохраняющим от радиоактивных загрязнений кожи и внутренних органов от  и -излучений, относятся: - хлопчатобумажные халаты; - шапочки; - резиновые перчатки; - поливинилхлоридные комбинезоны; - ботинки; - очки; - респираторы; - специальные пластиковые пневматические костюмы с принудительной подачей воздуха в них. 8.6. Требования к помещениям с радиоактивными источниками Особые требования предъявляются к помещениям, где имеются источники ионизирующих излучений. Они должны быть изолированы от других помещений и специально оборудованы. Стены, потолки и двери делают гладкими, чтобы они не имели пор, трещин. Все углы в помещении должны быть закруглены, чтобы легче было проводить уборку радиоактивной пыли. Стены обрабатывают масляной краской на высоту 2 метра. Полы настилают из плотных материалов, которые не впитывают влагу (линолеум, полихлорвиниловый пластикат и т.п.). Края настила поднимают по стенам на высоту 20 см и тщательно заделывают. Отопление обязательно воздушное, вентиляция приточно-вытяжная с кратностью воздухообмена – 5. Проводится ежедневная влажная уборка, раз в месяц – генеральная с мытьем стен, окон, дверей и всей мебели горячей водой с мылом. Инвентарь для уборки хранится в закрывающихся шкафах или металлических ящиках и из помещения не выносится, чтобы предотвратить распространение загрязнения. Работы с газообразными и летучими радиоактивными веществами осуществляют в боксах, оборудованных вмонтированными резиновыми перчатками, механическими манипуляторами, закрытой системой вентиляции, обеспечивающей разряжение в боксе 100...200 Па. С твердыми веществами работают в вытяжных шкафах с местным отсосом, защитным окном со свинцовым стеклом, а также скользящими свинцовыми шторками. 8.7. Дозиметрический контроль Безопасность работы с радиоактивными веществами обеспечивается, в том числе организацией систематического дозиметрического контроля. При работе с открытыми ионизирующими источниками контроль заключается в измерении уровней внешних потоков радиации, уровней загрязненности воздуха и рабочих поверхностей, одежды и рук работающих. Если эксплуатируются закрытые источники радиации, то контроль включает измерение дозы излучения в основных и вспомогательных помещениях, на рабочих местах. При этом весь персонал, контактирующий с радиоактивными веществами, снабжается индивидуальными дозиметрами. 8.8. Сбор, транспортировка и захоронение радиоактивных отходов Радиоактивные отходы собирают непосредственно в местах их образования раздельно, в зависимости от их физического состояния, периода полураспада и взрыво-, пожароопасности, отдельно от других производственных отходов. Система удаления радиоактивных отходов бывает централизованная и индивидуальная. Сброс радиоактивных сточных вод в поглощающие ямы, скважины и на поля орошения, в пруды для разведения рыб и водоплавающей птицы, в ручьи и другие водоемы, вода из которых может поступать в эти пруды, запрещается. Сбор и транспортировка жидких и твердых радиоактивных отходов производятся в специальных однотипных сборниках, обеспечивающих механизированную загрузку и разгрузку их с транспортного средства. Максимально допустимая мощность дозы излучения на расстоянии 1 м от сборника с радиоактивными отходами составляет 10 мбэр/год. Для захоронения отходов ионизирующих веществ предусматриваются специальные пункты с бетонными могильниками для твердых и жидких отходов, площадка для очистки машин и контейнеров. Котельная, помещения для дежурного персонала с санпропускником, дозиметрический контроль и проходная. Они располагаются не ближе 20 км от города, в районе, не подлежащем застройке (желательно в лесу), с санитарно-защитной зоной не менее 1 км до населенных пунктов и мест постоянного пребывания скота. Располагаются под землей и исключают проникновение в них воды. Ограждаются оградой с предупредительными знаками и обеспечиваются постоянной охраной. Доставка радиоактивных отходов в могильники производится на специально оборудованных автомобилях, оборудованных крышей, кузовом или цистерной (для жидких отходов). Максимально допустимая мощность дозы излучения с наружной стороны автомобиля составляет 200 мбэр/год, а в кабине водителя 2.8 мбэр/год. После каждого рейса автомашины и сменные сборники дезактивируются. 9. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона Среди вредных производственных факторов, ухудшающих условия труда, значительное место занимают электромагнитные излучения радиочастот. Следствием их неблагоприятного воздействия на человека могут быть не только временное недомогание с частичным снижением работоспособности, но и серьезные заболевания, например катаракта и лучевая болезнь. В настоящее время электромагнитные излучения нашли широкое применение не только в радиосвязи и радиолокации, они используются при обработке металлов, в медицине, радиотелеметрии, радионавигации и т. п. При этом генераторы электромагнитных излучений создают около себя зоны высокой ин­тен­сивности излучений (иногда весьма протяженные), в пределах которых могут оказаться не только ра­бо­чие места производственного персонала, но и территории жилой застройки. Опасность электро­магнитных из­лучений усугубляется еще и тем, что они невидимы и не обнаруживаются органами чувств, что в ряде слу­чаев вызывает пренебрежительное к ним отношение. 9.1. Источники и характеристики электромагнитных излучений радиочастотного диапазона Классификация электромагнитных излучений в зависимости от длины волны и частоты предс­тав­ле­на в табл. 9.1. Источниками электромагнитных излучений ВЧ и УВЧ являются индукторы, конденсаторы, ВЧ-трансформаторы, применяемые для индукционного и диэлектрического нагрева. В радиоаппаратуре источниками ВЧ и УВЧ-излу-чения являются блоки передатчиков, устройства сложения мощностей, разделительные фильтры, фидеры, антенные коммутаторы и системы. Таблица 9.1 Классификация электромагнитных излучений Род излучения Диапазон Название диапазона частот длины волн частота, Гц радиочастоты Радиоволны: Мириаметровые 100000-10км Очень низкие частоты (ОНЧ) Километровые 10 - 1 км Низкие частоты (НЧ) Гектометровые 1000 - 100 м Средние частоты (СЧ) Декаметровые 100 - 10 м Высокие частоты (ВЧ) Окончание табл. 9.1 Метровые 10 - 1 м Очень высокие частоты (ОВЧ) Дециметровые 100 - 10 см Ультравысокие частоты (УВЧ) Сантиметровые 10 - 1 см Сверхвысокие частоты (СВЧ) Миллиметровые 10 - 1 мм Крайневысокие частоты (КВЧ) Децимиллиметровые 1 - 0,1 мм Свехкрайневысокие частоты (СКВЧ) Излучение опти­ческого диапазона: Инфракрасные волны 100 мкм - 7600 А Видимый свет 7600 - 3900 А Ультрафиолетовые волны 3900 - 10 А Рентгеновское излучение 10 - 0,01 А Гамма-излучение 0,01 А и менее и более Источниками СВЧ-энергии являются электровакуумные приборы (магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны, лампы обратной волны), лазеры, генераторы электро­магнитных колебаний, излучающие системы – антенна и эквивалент антенны, открытый конец вол­но­вода и т.д. Пространство вокруг источника электромагнитного поля условно делится на три зоны: ближнюю (зо­на индукции); промежуточную (зона интерференции); дальнюю зону излучения (волновая зона). Границы зон можно определить через длину волны излучения : (9.11) где – длина волны, м; с – скорость распространения света в вакууме ( м/с); f – частота ко­ле­ба­ний, Гц; – диэлектрическая и – магнитная проницаемость среды (для воздуха =1, =1). Максимальная протяженность ближней зоны для источника, не обладающего на­прав­лен­ностью излучения (изотропный излучатель), , (9.2) для широко распространенных зеркальных направленных антенн , (9.3) где D – максимальный размер раскрыва антенны (для круглой антенны D – ее диаметр), м. В ближней зоне электрическое и магнитное поля сдвинуты по фазе на . Энергия электромагнитного поля сосредоточена около проводника. Вектор Умова-Пойтинга равен нулю – излучение во внешнее пространство отсутствует. Поле характеризуется напряженностями составляющих его электрического и маг­нитного полей. Напряженности электрического и магнитного полей в ближней зоне определяются по формулам: , , (9.4) (9.5) где I – ток в проводнике (антенне), А; l – длина проводника (антенны), м; – диэлектрическая про­ни­ца­емость среды, Ф/м; – круговая частота поля, ; f – частота поля, Гц; R – расстояние от точки на­блюдения до источника излучения, м. При направленном излучении плотность потока энергии в ближней зоне по оси диаграммы на­прав­ленности излучения , (9.6) где – средняя мощность излучения, Вт; S – площадь излучающей поверхности, м2. Ширина промежуточной зоны: , где – удаленность границы дальней зоны от ис­точ­ника. Для направленной антенны в промежуточной зоне напряженности полей можно определить по фор­му­лам: , . (9.8) Плотность потока энергии в промежуточной зоне определяется по формуле , (9.9) где R – расстояние от центра раскрыва антенны до точки наблюдения, расположенной в про­ме­жу­точ­ной зоне. Дальняя зона находится от изотропного источника излучения на расстоянии , (). (9.10) Для зеркальных антенн дальняя зона начинается на расстоянии (9.11) и в свободном пространстве простирается до бесконечности. В дальней зоне напряженность электрической и магнитной составляющих поля: для изотропного ис­точника излучения: , , (9.12) (9.13) для зеркальной антенны: , , (9.14) (9.15) где P – мощность излучения, Вт; G – коэффициент усиления антенны; R – расстояние от центра рас­кры­ва антенны до точки наблюдения, расположенной в дальней зоне, м. При этом Е = 377 H. Плотность потока энергии по оси излучения определяется по формуле . (9.16) Для установок, работающих в импульсном режиме, средняя мощность , где – мощ­ность излучения в импульсе, Вт; – длительность импульса, с; T – период следования импульсов. 9.2. Воздействие электромагнитных излучений на человека Электромагнитные излучения оказывают тепловое действие, приводят к структурным и функ­цио­наль­ным изменениям в организме человека. При воздействии электромагнитного поля на человека происходит поглощение энергии поля тка­ня­ми тела человека. Поглощаемая тканями энергия электромагнитного поля превращается в тепловую энер­гию. На частотах примерно до 10 МГц размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны, ди­элект­рические процессы в тканях выражены слабо. При более высоких частотах, особенно в диапазонах УВЧ и СВЧ, когда с длиной волны сравнимы и размеры тела, и толщины слоев тканей, в живом организме об­разуются стоячие волны, диэлектрические потери в тканях становятся существенными, что приводит к кон­центрации тепловой энергии. Тепловое воздействие проявляется в повышении температуры тела, в ло­каль­ном нагреве его тканей, отдельных органов и клеток. Особенно опасен нагрев для органов со слабой тер­мо­регуляцией (мозг, глаза, органы кишечного тракта). Электромагнитные поля изменяют ориентацию клеток или цепей молекул в соответствии с нап­рав­ле­нием силовых линий поля, ослабляют биохимическую активность белковых молекул, приводят к из­ме­не­нию структуры клеток крови, ее состава, эндокринной системы, вызывают помутнение хрусталика глаза (ка­та­ракту), трофические заболевания (выпадение волос, ломкость ногтей и др.), ожоги, омертвение тканей ор­ганизма. Систематическое воздействие электромагнитных полей может вызвать расстройство нервной и сер­деч­нососудистой систем, что проявляется в повышенной утомляемости, нарушении сна, гипертонии, го­ло­во­кружении, проявлении болей в области сердца, отдышки, отклонениях в функционировании желудочно-ки­шечного тракта, что сопровождается появлением боли в области желудка и изжоги. При высоких ин­тен­сив­ностях излучения возможно мутагенное воздействие и временная стерилизация. Допустимые нормы облучения установлены Санитарными правилами и нормами Сан ПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» для различных диа­па­зонов частот с учетом времени воздействия и характера деятельности человека. Для лиц, работа или облучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния ис­точников электромагнитного излучения радиочастот (ЭМИ РЧ) нормирование производится по энер­ге­ти­чес­кой экспозиции (ЭЭ), которая определяется интенсивностью излучения и временем его воздействия на че­ловека (Т). В диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями нап­ря­жен­нос­ти электрического поля (Е, В/м) и напряженностью магнитного поля (Н, А/м). В диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности по­тока энергии (ППЭ, Вт/м2, мкВт/см2). Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, В/м2ч равна Энергетическая экспозиция, создаваемая магнитным полем, А/м2ч равна . Энергетическая экспозиция по плотности потока энергии, Вт/м2ч равна . Предельно допустимые значения энергетической экспозиции за рабочий день представлены в табл. 9.2. Таблица 9.2 Предельно допустимые значения энергетической экспозиции Диапазоны частот Предельно допустимая энергетическая экспозиция По электрической составляющей ЭЭЕПД, В/м2ч По магнитной составляющей ЭЭЕПД, А/м2ч По плотности потока энергии ЭЭППЭПД, мкВт/м2ч 30 кГц – 3 МГц 20000,0 200,0 - 3 – 30 МГц 7000,0 не разработаны - 30 – 50 МГц 800,0 0,72 - 50 – 300 МГц 800,0 не разработаны - 300 МГц – 300 ГГц - - 200,0 Предельно допустимые уровни (ПДУ) интенсивности ЭМИ РЧ (Епду, Нпду, ППЭпду) в зависимости от вре­мени воздействия в течение рабочего дня и допустимое время воздействия в зависимости от ин­тен­сив­нос­ти ЭМИ РЧ определяются по формулам: , ; , ; , . Независимо от продолжительности воздействия интенсивность ЭМИ РЧ не должна превышать зна­че­ний, установленных для времени воздействия 0,08 ч., т.е. В/м в диапазоне 0,03 - 3 МГц, А/м в диапазоне 0,03 - 3 МГц и мкВт/м2 в диапазоне 300 МГц - 300 ГГц. Для лиц, работа и облучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния ис­точников ЭМИ РЧ, в общественных и производственных зданиях, на рабочих местах лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности нормирование производится по значениям интенсивности ЭМИ РЧ, указанным в табл. 9.3 Таблица 9.3 Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ для населения, лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности Диапазон частот 30 кГц – 300 кГц 0,3 – 3 МГц 3 – 30 МГц 30 – 300 МГц 300 МГц – 300 ГГц Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ В/м В/м В/м В/м мкВт/ 25.0 15.0 10,0 3.0 10,0 9.3. Методы защиты от электромагнитных излучений К основным методам защиты от излучений относятся: защита временем и расстоянием; умень­ше­ние мощности излучения непосредственно в источнике; экранирование источника и рабочего места; ус­та­нов­ление рационального режима работы персонала и эксплуатации установок, применение сигнализации и средств индивидуальной защиты. Основным источником излучения любой радиопередающей установки является антенна, нап­рав­лен­но посылающая поток энергии в пространство, кроме него, возможно побочное излучение через от­верс­тия и неплотности в линиях передачи энергии на антенну или в экранах, с катодных выводов маг­нет­ро­нов и других. При этом излучения опасны на расстоянии до 30 м в любом направлении. Измерительные генераторы, используемые для настройки, ремонта и испытании ра­дио­тех­ни­чес­ко­го оборудования, создают опасные зоны в направлении главных максимумов антенн протяженностью до 1-2 м (при мощности до 0,1 Вт) и до 4-10 м (при мощности излучения 0,5 Вт и более). С увеличением расстояния от источника интенсивность излучения уменьшается по экспо­тен­ци­аль­ному закону, поэтому защита расстоянием является наиболее простым и эффективным способом. С этой целью обслуживающий персонал располагается вне антенного поля, определяются безопасные марш­руты людей, опасные участки экранируются. Уменьшение мощности излучения может быть достигнуто непосредственной регулировкой ге­не­ра­тора или косвенными путями регулирования, например, заменой мощного основного генератора ус­та­нов­ки менее мощным вспомогательным при настройках, регулировках и испытаниях радиоаппаратуры. Другим путем косвенного уменьшения мощности излучения является применение специальных уст­ройств: поглотителей мощности, аттеньюаторов, направленных ответвителей и т.п. Уменьшение мощности излучения непосредственно у источника при настройке и испытании ге­не­ра­то­ров СВЧ и передающих устройств осуществляется с помощью поглотителей мощности (эквивалент ан­тенн). Поглощение энергии эквивалентами антенн происходит в результате затухания электромагнитной вол­ны в нагрузке. Разработаны типовые поглотители мощности ступенчатой, конусообразной или клино­об­раз­ной формы для обеспечения достаточно хорошего коэффициента стоячей волны (рис. 9.1). В таких уст­ройст­вах энергия поглощается путем рассеивания в заполнителях. Заполнителями являются смеси гра­фи­та с цементом, песком, резиной, керамикой и др. При больших и средних мощностях СВЧ-генераторов при­ме­няются водяные поглотители. а б Рис. 9.1. Типовые поглотители мощности: а – коаксиальный; б – волноводный Для понижения уровня мощности до необходимого значения применяются аттеньюаторы. По прин­ци­пу действия они разделяются на два вида: поглощающие и предельные. Поглощающие аттеньюаторы яв­ляются отрезками коаксиальной или волноводной линии, заполненных радиопоглощающим материалом. Пре­дельные аттеньюаторы выполняются в виде отрезков круглых волноводов, диаметр которых зна­чи­тель­но меньше критической длины волны в рабочем диапазоне. Аттеньюаторы могут быть переменными и фиксированными. В переменных мощность на выходе мож­но плавно регулировать с помощью подвижных контактов. Исследование эффективности действия эквивалентов антенн и аттеньюаторов диапазонов УВЧ и СВЧ в реальных условиях показали, что при правильном их использовании интенсивность излучения ос­лаб­ляется до 60 дБ и более. При этом на рабочих местах около аппаратуры плотность потока мощности сос­тавляет менее 10 мкВт/см2. Для отвода из линий передачи незначительной части мощности для связи линии передачи с из­ме­ри­тельными приборами применяются направленные ответвители. Направленные ответвители дают ос­лаб­ле­ние мощности на 20-60 дБ. Выделение зон излучения. Для каждой излучающей установки, работающей в помещении или на по­лигоне, должна выделяться отдельная зона. Границы зоны, где плотность потока мощности может пре­вы­шать предельно допустимые значения, определяются экспериментально для каждого конкретного случая раз­мещения аппаратуры при работе ее на максимальную мощность излучения. На границах зон с плот­ностью потока мощности, превышающей предельно допустимую, нужно устанавливать ограждения, пре­дуп­реждающие знаки, или обозначать их широкими линиями яркой краски на полу. Экранирование. В тех случаях, когда невозможно уменьшить мощность излучения, экранируют ис­точ­ник или рабочее место. Экраны изготавливают из металлических листов алюминия, стали или сеток. Все экраны заземляются. Необходимая толщина экрана, мм определяется по формуле , (9.17) где L – необходимое ослабление излучения экраном, дБ; ; ; ; f – частота экранируемого поля, Гц; – магнитная проницаемость материала экрана, Гн/м (для алюминия Гн/м, для стали Гн/м); - проводимость металла эк­ра­на, см/м (для алюминия см/м, для стали см/м). Во избежание отражения от внутренней поверхности экранов они покрываются специальными за­щит­ными материалами, поглощающими электромагнитную энергию. Смотровые окна и отверстия зак­ры­ва­ют отражающим стеклом, покрытым пленкой из двуокиси олова, металлическими сетками или сотовыми конст­рук­циями из отрезков труб. При конструировании радиоаппаратуры необходимо предусматривать защитные меры, например, ге­нераторные лампы, конденсаторы, катушки индуктивности размещают в общем экранирующем шкафу. Фи­дерные линии, подводящие ток к рабочим контурам, экранируют стальными или алюминиевыми трубами с толщиной стенок не менее 0,5 мм. Часто фидерные линии выполняются в виде коаксиальных проводов. Эле­менты волноводных трактов должны иметь надежные соединения и плотно соединяться друг с другом. Размещение СВЧ установок имеет очень важное значение. Установку мощностью более 10 Вт сле­дует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми ра­дио­пог­ло­ща­ющи­ми материалами. Толщина и материалы стен и перекрытий выбираются такими, чтобы СВЧ энергия не про­никала в соседние помещения и было минимальное отражение. Хорошей поглощающей способностью об­ладают кирпич (толщина 70 см дает ослабление на 16-21 дБ), шлакобетон (толщина 46 см дает ос­лаб­ле­ние на 14-20 дБ). Стены помещений частично отражают СВЧ-излучения (масляная краска до 30%). Для уменьшения от­ражения СВЧ-энергии потолок целесообразно покрывать известковой побелкой, стены облицовывают маг­нито-диэлектрическими пластинами, поролоном или резиной. Металлические предметы, отражающие радиоволны, не должны занимать в помещении более 20-30% площади помещения. Испытания радиоаппаратуры мощностью более 100 Вт проводятся в специальных экранированных ка­мерах или на открытых площадках (полигонах) вдали от населенных мест. Для защиты населения устанавливаются санитарно-защитные зоны, протяженностью 500 - 600 м от ис­точников излучения, где запрещается жилая застройка. В случаях, когда рассмотренные выше методы не дают достаточного эффекта, применяются средст­ва индивидуальной защиты. В качестве СИЗ от действия СВЧ излучений применяются халаты ра­дио­защитные, защитные очки с металлизированными стеклами. 10. Защита от электромагнитных полей промышленной частоты Источником электромагнитных полей (ЭМП) промышленной частоты являются токоведущие части дейст­вующих электроустановок (линии электропередач, открытые распределительные устройства, вклю­чающие коммутационные аппараты, устройства защиты и т.д.). Оценка опасности воздействия ЭМП на человека производится по величине электромагнитной энер­гии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на электрическую и магнитную сос­та­вля­ющие ЭМП не является одинаковой. Неблагоприятное воздействие проявляется только при напряжен­ности магнитного поля порядка 160-200 А/м. Практически при обслуживании даже мощных электро­уста­но­вок вы­сокого напряжения магнитная напряженность не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку потенциаль­ной опасности достаточно производить по величине электрической напряженности. Электрическое поле оказывает неблагоприятное влияние на живые организмы. Наиболее чувстви­те­лен к электрическому полю человек в обуви, изолирующей его от земли. В этом случае на изолирован­ном от земли проводящем объемном теле наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости на зем­лю и на проводе линии электропередач. Чем меньше емкость на землю (чем толще подошва обуви), тем боль­­ше наведенный потенциал, который может достигать 10 кВ. При приближении тела к заземленному пред­мету происходит искровой заряд, сопровождаемый звуковым эффектом и протеканием импульса тока через тело. При этом максимум импульса тока может достигать 0,2 мА. Такие импульсы безопасны для здо­ровья человека, но могут привести к травме вследствие испуга и непроизвольного движения. Ток значительно возрастает, если человек приближается к хорошо заземленному металлическому пред­­мету. В этом случае максимум импульса тока может достигать десятков ампер. Однако не­пос­редст­вен­ное воздействие таких импульсов из-за малой их длительности неопасно. При длительном пребывании человека в полях с электрической напряженностью (Е) Е > 15 кВ/м мо­гут возникнуть неблагоприятные физиологические изменения, связанные с воздействием на нервную и сер­деч­нососудистые системы, мышечную ткань. При этом возможно изменение давления, аритмия. Эти явле­ния носят временный характер и исчезают через некоторое время после прекращения воздействия поля. В соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ «Электрические поля промышленной частоты» уста­нов­ле­ны допустимые уровни напряженности электрического поля. При напряженности до 5 кВ/м допускается пребывание в течение рабочего дня. При напряженности 5-20 кВ/м допустимое время пребывания вычисляют по формуле: , (10.1) где Т – допустимое время, ч; Е – электрическая напряженность, кВ/м. Это допустимое время может быть реализовано одноразово или дробно в течение дня. В остальное ра­бочее время напряженность не должна превышать 5 кВ/м. При напряженности 20 - 25 кВ/м время пребывания не должно превышать 10 мин. При напряженности более 25 кВ/м допускается пребывание только в средствах защиты. Основным видом защиты от воздействия электрического поля являются экранирующие устройства. Они изготавливаются стационарными и переносными. Стационарные экранирующие устройства – составная часть электроустановки, предназначенная для за­щиты персонала в открытых распределительных устройствах (ОРУ) и воздушных линиях электро­пе­ре­дач (ВЛ). Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования, при оперативных пе­ре­клю­че­ни­ях. Конструктивно экранирующие устройства выполняют в виде козырьков, навесов или перегородок из ме­талли­ческой сетки. Переносные экраны используются при работах по обслуживанию электроустановок в виде съемных ко­зырьков, навесов, перегородок, палаток, щитов. Диаметр прутка, из которого делают сетку, должен быть не менее 6 мм для отсутствия короны в про­цессе работы. Ячейки сетки размером 500 мм, для переносных экранов – 50 мм. Экранирующие устройст­ва имеют антикоррозионное покрытие и заземлены. Для защиты от электрического поля напряженностью до 60 кВ/м применяют индивидуальные экра­ни­рующие комплекты. В состав комплектов входят: куртка с капюшоном и полукаска, кожаные ботинки на электро­проводящей резине, электропроводящие перчатки. Составные элементы комплекта соединяются в еди­ную электрическую цепь и через обувь заземляются. (ГОСТ 12.4.154-85 ССБТ «Устройства экра­ни­ру­ющие для защиты от электрических полей промышленной частоты»). Другим способом ограничения напряженности электрического поля является использование экра­ни­рующего эффекта древесно-кустарникового массива. Внутри такого массива высотой свыше 3 м на­пря­жен­ность поля в 3 - 4 раза ниже, чем при его отсутствии, а напряженность на поверхности тела человека сни­жается в 1.5 - 2 раза. 11. Защита от электромагнитных излучений оптического диапазона 11.1. Защита от инфракрасных излучений Инфракрасное (теплое) излучение (ИК) возникает везде, где температура выше абсолютного нуля. По­давляющее большинство производственных процессов сопровождается выделением тепла, причем теп­ло выделяется как производственным оборудованием, так и материалами. Находясь вблизи расп­лав­лен­ных или нагретых материалов, нагретых поверхностей оборудования, пламени, человек подвергается дейст­вию ИК-излучения. В результате поглощения излучающей энергии повышается не только температура тела человека, но и конструкций производственных помещений, оборудования и находящихся в обращении материалов и инст­рументов, в результате чего резко повышается температура воздуха внутри помещения, что ухудшает па­раметры микроклимата рабочих мест производственных помещений. В организме человека также могут про­исходить и функциональные изменения. ИК-излучение – это область электромагнитных волн с длиной волны от 0,76 до 540 мкм. К естественным источникам ИК-излучения относится ИК радиация Солнца. К искусственным ис­точ­ни­кам ИК-излучения относятся любые поверхности, температура которых выше температуры тела че­ло­ве­ка. По закону Стефана-Больцмана излучение абсолютно черного тела определяется: , (11.1) где – интегральное излучение, Вт/м2; – константа излучения абсолютно черного тела; – коэффициент излучения абсолютно черного тела; Т – температура излучаемого тела. Излучение различных материалов описывается уравнением: , (11.2) где – степень черноты. Действие ИК-излучения на организм человека зависит от длины волны, которая обуславливает глу­би­ну проникновения. ИК-излучения подразделяются на 3 области: А - 760 - 1500 нм коротковолновая; В - 1500 - 3000 нм средневолновая; С - более 3000 нм длинноволновая. Проникающая способность ИК-излучения зависит от длины волны. Наибольшую проникающую спо­соб­ность имеет коротковолновое ИК-излучение (0,76-1.4 мкм), которое способно проникать в ткани че­ло­ве­ческого тела на глубину несколько сантиметров и оказывать непосредственное воздействие на жизненно важ­ные органы (мозг, сердце, печень и т.д.). ИК-лучи длинноволнового диапазона задерживаются в по­верх­ност­ных слоях кожи. Основная реакция организма на ИК-излучение – повышение температуры участков те­ла. Воздействуя на мозг, ИК-излучение вызывает «солнечный удар», человек при этом ощущает го­лов­ную боль, головокружение, потемнение в глазах, потеря сознания. Особенно опасно воздействие на глаза. ИК-излучение влияет на функциональное состояние человека, его центральную нервную систему, сер­дечно-сосудистую систему, учащается дыхание, повышается температура тела, усиливается по­то­от­де­ле­ние. Таблица 11.1 Плотность потока энергии ИК излучения на рабочем месте не должна превышать следующих значений Область Длина волны, нм Допустимая плотность потока энергии, Вт/м2 Примечания А В С Д 760 - 1500 500 - 3000 3000 - 4500 4500 - 10000 100 120 150 120 При облучении более 50% поверхности тела При облучении 25-50% поверхности тела При облучении не более 25% поверхности тела При облучении не более 25% поверхности тела с обязательным применением СИЗ Потенциальная опасность облучения оценивается по величине плотности потока энергии и сос­тав­ля­ет 350 Вт/м2 по ГОСТ 12.4.124-83. Например: аргонодуговая сварка титанового сплава. Суммарный уровень облученности на расстоянии 0,2 м составляет 550 Вт/м2, на расстоянии 0,5–130 Вт/м2. Основные составляющие излучения: • ИК – 62%; • видимый – 14%; • УФ – 24%. Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия ИК-излучения: 1) снижение интенсивности излучения источника; 2) удаление рабочих мест от источника; 3) защитное экранирование источника или рабочего места; 4) теплоизоляция горячих поверхностей или их охлаждение; 5) использование средств индивидуальной защиты (спецодежда, очки со светофильтрами и щит­ки); 6) применение воздушного душирования; 7) лечебно-профилактические мероприятия (рациональный режим труда и отдыха). Снижение интенсивности ИК-излучения источника достигается выбором технологического обо­ру­до­ва­ния, заменой устаревшего оборудования, рациональной компоновкой оборудования. Оградительные устройства – это конструкции, отражающие поток электромагнитных волн или пре­об­ра­зующие энергию ИК-излучения в тепловую, которая отводится и поглощается конструктивными эле­мен­та­ми защитных устройств. Тепловая изоляция – самый эффективный способ по уменьшению ИК-излучения и общих теп­ло­вы­де­лений, также для предотвращения ожогов при прикосновении к этим поверхностям. Для снижения интенсивности излучения применяют водяное охлаждение. Экраны применяют для экранирования источников излучения и рабочих мест. По принципу дейст­вия экраны подразделяются на теплоотражающие (из алюминиевой фольги, алюминия листового, белой жес­ти), теплопоглощающие (металлические заслонки и щиты, футерованные огнеупорным кирпичом), теп­ло­отводящие (сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой). В зависимости от возможности наблюдения экраны подразделяются на: непрозрачные, по­лу­проз­рач­ные (металлические сетки, цепные навесы), прозрачные (силикатное или кварцевое стекло). Экраны могут быть изготовлены из металлической сетки или металлических цепей, интенсивно оро­ша­емых водой. Сетка используется для экранирования нагретых продуктов переработки, а цепи – для отк­ры­тых проемов печей. К средствам индивидуальной защиты относятся (ГОСТ 12.4.123-83 ССБТ. Средства ин­ди­ви­ду­аль­ной защиты от инфракрасного излучения. Общие технические требования): для защиты тела – спецодежда из сукна и брезента (ГОСТ 12.4.045-87 ССБТ. Костюмы мужские для защиты от повышенной тем­пературы. Технические условия); для защиты глаз – светофильтры, применяемые в очках, щитках (ГОСТ 12.4.023-84 ССБТ. Щитки защитные лицевые. Общие технические требования и методы контроля). 11.2. Защита от ультрафиолетовых излучений Ультрафиолетовое излучение (УФИ) имеет диапазон волн от 390 до 1 нм. По способу генерирования УФИ относится к тепловым источникам, а по характеру воздействия – к воз­действию ионизирующего излучения. Искусственными источниками УФИ являются газоразрядные источники света, электрическая дуга, ла­зеры, сварка, плазма и т.д. Тела начинают генерировать УФИ при температуре нагрева выше . Воздух непрозрачен для УФИ с длиной волны менее 185 нм вследствие поглощения его кислородом. Диапазон УФ-излучения делят на три области, имеющие различную биологическую активность. Таблица 11.2 Область Длина волны, мкм Примечания А В С 0,400 - 0,315 0,315 - 0,280 0,280 - 0,200 Слабое биологическое действие Оказывает сильное воздействие на кожу (загар), обладает противорахитным действием. Вызывает заболевания кожи (дерматиты, экземы), изменения в кровообращении, нервной системе и др. Обладает бактерицидным действием. Оказывает разрушительное действие на клетку, приводит к раковым заболеваниям Избыток и недостаток УФ-излучения представляет собой опасность для организма человека. УФ-из­лу­чение является важным стимулятором основных биологических процессов. Недостаток УФ-излучения при­водит к авитаминозу, при котором нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение защитных свойств организма. УФ-излучение с длиной волны менее 0,32 мкм вызывает заболевание глаз. Уже на начальной стадии человек ощущает резкую боль, ухудшение зре­ния, головную боль. Заболевание сопровождается слезоотделением, иногда светобоязнью. Она быстро про­ходит (один-два дня) при прекращении облучения. По действию на организм УФ-излучения близко к проникающей радиации, но дает и тепловой эф­фект. УФ-излучение вызывает расщепление молекул, что вызывает гибель клеток. УФ-излучение изменяет состав воздуха: образуются озон, оксиды азота, ионизируется воздух. Допустимая величина плотности потока энергии составляет для УФ-излучения: А - длинноволновое - 10 Вт/м2; В - средневолновое - 0,05 Вт/м2; С - длинноволновое - 0,001 Вт/м2. Способы защиты: 1) удаление рабочего места от источника; 2) рациональное размещение рабочих мест; 3) оградительные устройства (с естественным или принудительным охлаждением); 4) экранирование рабочего места (ширмы, кабины); 5) средства индивидуальной защиты (термозащитная спецодежда, рукавицы, очки со светофильтрами, для защиты кожи – специальные мази). В качестве экрана применяют материалы и светофильтры, не пропускающие или снижающие УФИ. Стены и ширмы в цехах окрашивают в светлые тона (серый, желтый, голубой), применяя цинковые и ти­тановые белила для поглощения УФИ. 11.3. Защита от лазерных излучений Лазерное излучение – это электромагнитное излучение с длиной волны 0,2-1000 мкм (ультра­фио­ле­то­вое излучение, оптический диапазон, инфракрасное излучение). Чаще применяют лазеры с длиной вол­ны 0,3-10 мкм. Свойства лазеров – монохроматичность излучения (строго одной длины волны), когерентность (все ис­точники излучения испускают электромагнитные волны в одной фазе), высокая несущая частота из­лу­че­ния (Гц), способность излучения концентрироваться в очень узком луче с малым углом отклонения лу­ча. Из-за большой интенсивности прямого лазерного излучения и малой расходимости луча достигается вы­сокая плотность излучения (до Вт/см2), а для испарения твердых материалов достаточно Вт/см2. Благодаря этим свойствам лазеры нашли широкое применение в металлообработке, металлургии, энер­гетике, строительстве, деревообработке, радиотехнике, сварочном производстве, медицине и т.д. В зависимости от потенциальной опасности лазерные установки подразделены на 4 класса: 1 класс – лазерное излучение не представляет опасности для глаз и кожи; 2 класс – прямое и зеркально отраженное излучение, действующее на глаза, превышает до­пус­ти­мые уровни; 3 класс – излучение опасно для глаз в условиях прямого и зеркально отраженного излучения, а так­же диффузно отраженного излучения на расстоянии 10 см от отражающей поверхности, при этом опасно воз­действует на кожу прямое и зеркально отраженное излучение; 4 класс – уровни диффузионно-отраженного излучения в 10 см от диффузно-отражающей по­верх­нос­ти превышают предельно допустимые; Наиболее характерными при обслуживании лазерной установки являются следующие опасные и вред­ные факторы: 1) лазерное излучение (прямое, рассеянное, диффузно-отраженное); 2) высокое напряжение зарядных устройств, питающих батарею конденсаторов большой емкости, элект­рический ток цепей управления и источника питания; 3) загрязнение воздушной сферы химическими веществами, образующимися при разрядке им­пульс­ных ламп накачки (озон, оксиды азота), в результате испарения материала мишени при сварке, пайке, свер­лении (оксид углерода, оксиды свинца, ртути и т.д.), побочными продуктами (цианистый водород и др.); 4) ультрафиолетовое излучение импульсных ламп и газоразрядных трубок; 5) световое излучение высокой интенсивности при работе импульсных ламп накачки; 6) возможность генерации рентгеновского излучения; 7) возникновение во время работы импульсных лазеров ульразвуковых, звуковых и инфразвуковых ко­лебаний высокой интенсивности; 8) возможность возбуждения ядерных реакций с образованием частиц высокой энергии, глубоко про­никающих в организм, при взаимодействии мощных импульсов излучения с веществом; 9) ионизирующее излучение, используемое для накачки; 10) возникновение электромагнитного поля при работе газовых лазеров, питаемых от генераторов ВЧ или УВЧ; 11) возникновение шума при работе механических затворов, управляющих деятельностью им­пуль­сов излучения с модулированной добротностью. Шум создается также ротационными насосами; 12) в жидкостных лазерах используется, как правило, агрессивные и токсичные жидкости (окси­хло­рид фосфора и др.), что требует соблюдения специальных мер предосторожности; 13) если для охлаждения используется жидкость, содержащая токсичные вещества, то возможно заг­рязнение воздуха помещения; 14) яркость света, излучаемого импульсными лампами или материалом мишени под воздействием ла­зерного излучения; 15) инфракрасное излучение; 16) температура поверхностей оборудования; 17) вибрация; Опасные и вредные производственные факторы, которые могут иметь место при эксплуатации ла­зе­ров различных классов приведены в табл. 11.3. Таблица 11.3 Опасные и вредные производственные факторы лазерных установок Фактор Класс лазерной установки 1 2 3 4 Лазерное излучение - прямое, зеркально отраженное - диффузно отраженное Электрическое поле Ультрафиолетовое излучение Инфракрасное излучение Яркость света Электромагнитное поле ВЧ и СВЧ диапазона Ионизирующее излучение Температура поверхности оборудования Шум и вибрация Запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны - - - - - - - - - - + - + - - - - - - - - + + + - - + + + + + + + + + + Примечание: «+» – наличие фактора; «-» – отсутствие фактора; «» – возможность наличия фактора зависит от характеристики и условий эксплуатации. Различают следующие виды воздействия лазерного излучения на живой организм: 1. Тепловое – при фокусировке лазерного излучения выделяется значительное количество тепла в не­большом объеме за короткий промежуток времени; 2. Энергетическое – большой градиент электрического поля, обусловленного высокой плотностью мощ­ности, вызывает поляризацию молекул, резонансные и другие эффекты; 3. Фотохимическое – выцветание ряда красителей; 4. Механическое – возникновение ультразвуковых колебаний в облучаемом организме; 5. Электрострикция – деформация молекул в электрическом поле лазерного излучения. Лазерное излучение воздействует на весь организм, но наибольшую опасность представляет для глаз. Это объясняется способностью глаза фокусировать световые лучи, вследствие чего плотность энер­гии на его внутренней поверхности (сетчатой оболочке) увеличивается на несколько порядков. Лазерное излучение вызывает ожоги и повреждения сетчатки и сосудистой оболочки глаза, что мо­жет привести к слепоте. При больших плотностях энергии (несколько десятков Дж/см2) в организме возникают изменения в кож­ном покрове, внутренних органах, головном мозге и другие, что приводит к омертвлению кожи, зло­ка­чест­венным опухолям. Воздействие небольшой интенсивности излучения на обслуживающий персонал приводит к функцио­наль­ным изменениям нервной системы, сердечно-сосудистой системы, эндокринных желез, повышенной утом­ляемости, головным болям, нарушению сна. Оценка опасности облучения лазерным излучением осуществляется по величине ПДУ (предельно до­пустимый уровень) - отношение энергии излучения к площади облучаемого участка. Значения ПДУ в ультрафиолетовой части спектра при воздействии на кожу и роговицу глаза: 0,2 - 0,21 мкм ПДУ = 110-8 Дж/см2 0,21 - 0,215 мкм 110-7 Дж/см2 0,215 - 0,29 мкм 110-6 Дж/см2 0,29 - 0,3 мкм 110-5 Дж/см2 0,3 - 0,37 мкм 110-4 Дж/см2 0,37 - 0,4 мкм 110-3 Дж/см2 ПДУ с учетом длины волны, длительности импульса, частоты их повторения, времени воздействия оп­ределяется по расчету. Комплекс мер, обеспечивающих безопасность работ, определяется классом лазерной установки и вклю­чает следующие мероприятия (согласно «Санитарных норм и правил устройства и эксплуатации ла­зе­ров»): 1) защитные экраны; 2) применение блокировок; 3) рациональное размещение оборудования; 4) применение сигнализации и предупредительных знаков; 5) дистанционное управление; 6) ограждение лазерно опасной зоны. Экраны должны изготавливаться из материалов с наименьшим коэффициентом отражения на дли­не волны генерации лазера, быть огнестойкими. Экраны должны быть прозрачными на всем или на части участка видимого диапазона длин волны, долж­ны изготавливаться из специальных стекол (оптическая плотность на длине волны излучения должна быть достаточной для ослабления интенсивности облучения на рабочем месте оператора до допустимой ве­личины). Внутренние стены помещения должны иметь коэффициент отражения менее 0,4. Стены, пол, по­то­лок должны иметь матовую поверхность, обеспечивающую рассеянное отражение света. Рабочие места долж­ны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией. Основными защитными средствами кожи являются экранирующие шторы и спецодежда, которая из­го­тавливается из плотной черной ткани. Такая ткань практически не пропускает излучение с длиной волны 0,69-1.06 мкм. Для экранирования применяют материалы с коэффициентом отражения, близким к нулю. Для защиты глаз используют защитные светофильтры из поглощающих стекол и пластмасс, которые пог­ло­щают до 90% энергии. При выборе светофильтра необходимо учитывать частоту излучения лазера. При ра­боте с лазерами 4-го класса должны использоваться защитные маски. Интенсивность лазерного излучения долж­на проверяться не реже 1 раза в 6 месяцев. Подбор лазеров для технологических операций производится исходя из минимального уровня из­лу­че­ния, обеспечивающего требуемый технологический режим. При расстановке лазерного оборудования пре­дусматриваются места для средств защиты, съемных принадлежностях к установке и переносной из­ме­ри­тельной аппаратуры, кроме того, определяется зона возможного распространения лазерного излучения. Расстановка лазеров 2 – 4-го классов: • 1.5 м проход с лицевой стороны пультов и панелей управления; • 1 м с задней и боковых сторон. Устройство лазеров 4-го класса позволяет исключить присутствие персонала в лазерно-опасной зоне. Для этого все системы наблюдения изготавливаются из материалов, снижающих интенсивность излучения до ПДУ. Предусмотрены возможности дистанционного управления. Лазерные установки 3-4-го класса снабжаются сигнализаторами начала и окончания работы. В конст­рук­ции лазеров предусмотрен экран для кратковременного перекрытия прямого лазерного излучения и для ог­раничения его распространения за пределы зоны размещения обрабатываемого материала. Лазеры 4-го класса размещают в отдельных помещениях. Входные двери помещений для лазеров 3-4-го класса оборудуются внутренними замками, знаком лазерной опасности и табло «Посторонним вход восп­ре­щен». При вводе лазерной установки должны быть следующие документы: паспорт лазера, план ус­та­нов­ки лазера и оборудования, инструкция по эксплуатации и технике безопасности, протокол наладки лазера, инст­рукция по пожарной безопасности, протокол измерений уровней лазерного излучения на рабочих мес­тах, протокол измерения опасных и вредных факторов. К обслуживанию лазеров допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж и обучение бе­зопасным методам работ. Запрещается обслуживать лазеры 3-4-го классов одному человеку. 12. Требования безопасности к оборудованию Безопасность производственного оборудования – это свойство сохранять соответствие требованиям бе­зопасности труда при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно-тех­ни­чес­кой документацией. Общие требования безопасности, предъявляемые к оборудованию, и специфические требования бе­зопасности к отдельным видам оборудования содержатся в системе стандартов безопасности труда. Нап­ример, ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности». Любое оборудование независимо от назначения должно отвечать следующим требованиям: • быть безопасным при монтаже, ремонте, модернизации и эксплуатации, при транс­пор­ти­ров­ке и хранении в течение всего срока службы; • не загрязнять окружающую среду выбросами и сбросами вредных веществ, содержание ко­торых превышает норму; • быть надежным в течение срока, установленного эксплутационно-технической до­ку­мен­та­цией; • материалы конструкции не должны быть вредными и опасными; • составные части оборудования при повреждении не должны создавать опасность; • конструкция машины должна исключать контакт работающих с горячими (с t выше ) и пе­ре­ох­лажденными частями; • выделение и поглощение теплоты оборудованием должно быть в пределах допустимого в ра­бо­чей зоне; • конструкция оборудования должна обеспечивать защиту от электрического тока; • при прекращении подачи энергоносителя к приводам оборудования эти устройства не должны предс­тавлять опасность; • конструкция не должна создавать шум, вибрацию, излучения выше норм; • исключать пожаро- и взрывоопасность. Безопасность производственного оборудования обеспечивается: • включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, ремонту, транс­пор­тировке и хранению; • выбором принципов действия, конструктивных схем, элементов конструкции; • применением средств механизации, автоматизации и дистанционного управления; • выполнением эргономических требований; • применением в конструкции технических средств безопасности и производственной санитарии. Выполнение указанных требований в полном объеме возможно лишь в том случае, когда их учет произ­водится на этапе проектирования. Поэтому при постановке продукции на производство во всех видах про­ект­ной документации должны быть предусмотрены требования безопасности. Они содержаться в спе­ци­альном разделе технического задания, технических условий и стандартов на выпускаемое обо­ру­до­ва­ние. Выбор принципа действия машины необходимо производить с учетом потенциально возможных опас­ных и вредных производственных факторов. Например, при повышенной опасности поражения элект­ричес­ким током следует отдать предпочтение устройствам с гидро- и пневмоприводом, при высоких уров­нях шума – редукторам со специальными зубчатыми зацеплениями с пониженным шумообразованием, при вы­соких уровнях вибраций – механизмам с равномерно вращающимися элементами (вместо кривошипно-ша­тунных, кулачковых). При выборе конструктивного решения и отдельных систем оборудования нужно учитывать сле­дую­щие требования: • Все движущиеся части оборудования по возможности заключают в компактные корпуса, имею­щие минимум острых граней и кромок, выступающих частей. • Внешние контуры защитных устройств необходимо вписывать в контуры основного обо­ру­до­ва­ния. Средства защиты должны быть многофункционального типа, т.е. решать несколько за­дач одновременно. Так, корпуса машин и механизмов, станины станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня шума и вибрации. Ограждение аб­разивного круга заточного станка должно конструктивно совмещаться с системой местной вы­тяж­ной вентиляции. • В оборудовании не рекомендуется использовать системы и элементы, являющиеся источниками опасных и вредных факторов, а при необходимости их применения предусматривать соответствующие средства защиты. Установки повышенной опасности должны быть выполнены с учетом специальных требований органов Госнадзора. Например, электропривод – с учетом «Правил устройства электрических установок»; в случае использования рабочих тел под давлением, не равным атмосферному, а также при конст­руиро­вании и экс­плуа­тации грузоподъемных машин необходимо соблюдать требования Госгортехнадзора Рос­сии. Для безопасного подъема и перемещения узлов и агрегатов при монтаже, демонтаже и ремонте отдельные крупногабаритные части машин должны иметь специальные устройства для строповки (петли, лапы), которую располагают с учетом центра масс груза. Надежность машин и механизмов определяется вероятностью их отказа, в результате которого нас­ту­пает прекращение их функционирования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм. Боль­шое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов. Конструктивная проч­ность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками, как материала конструкции, так и его крепежных соединений (швов, заклепок, штифтов, резьбовых соединений), а также условиями их эксп­луатации (наличием смазки, коррозией под действием окружающей среды...). Выбор конструкционных материалов машин и механизмов производится с учетом потенциально воз­мож­ных опасных и вредных факторов. Например, в оборудовании для производства, где возможно об­ра­зо­ва­ние взрывоопасной среды, нельзя использовать искрящиеся материалы. Обычные конструкционные ма­те­риалы не допускается использовать в установках, работающих под давлением, в условиях агрессивных сред и при высоких и низких температурах. Применение в конструкциях машин средств механизации и автоматизации управления позволяет рез­ко снизить травматизм. Особенно это характерно для кузнечно-прессовочного оборудования, дерево­обра­батывающего, литейного, термического. Надежность работы технологического оборудования во многом определяется эффективностью дейст­вия обсуживающего персонала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора сле­дует проектировать с учетом физиологических и психологических особенностей человека и его антро­по­мет­рических данных. Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний КИП и четкого восприятия сигналов. Согласно ГОСТ 12.2.064-81 «Органы управления производственным обо­рудованием» органы управления производственным оборудованием должны соответствовать сле­дую­щим требованиям: • иметь форму, размеры и поверхность, безопасные и удобные для работы; • располагаться в рабочей зоне так, чтобы расстояние между ними не затрудняло выполнения операций; • размещаться с учетом требуемых для их перемещений усилий и направлений; • компоновка органов управления должна учитывать последовательность и частоту их использования; • приводиться в действие усилиями, не превышающими установленных соответствующими нормами. Органы управления производственным оборудованием должны быть выполнены или сблокированы так, чтобы исключалась неправильная последовательность операций. Конструкция и расположение ор­га­нов управления должны исключать возможность непроизвольного или самопроизвольного включения и вык­лючения производственного оборудования. Органы аварийного выключения должны быть красного цве­та, иметь указатели их нахождения. Срок службы сигнальной окраски органов аварийного управления вык­лю­чением должен быть не менее срока службы изделия. Применение в конструкции машин средств защиты – одно из основных направлений по обеспечению бе­зопасности оборудования. Средства защиты должны постоянно осуществлять свои функции или срабатывать при возникновении опасности и приближении человека к опасной зоне. Их воздействие не должно прек­ращаться раньше, чем перестает действовать опасный фактор. Выполнение рабочего процесса невозможно при отключенных средствах защиты или их неисправности. Общими требованиями, предъявляемыми к средствам защиты, являются: • исключение вероятности воздействия опасных и вредных факторов на работающих; • учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений, технологических процессов; • надежность, прочность, удобство обслуживания, как средств защиты, так и машин в целом; • учет рекомендаций технической эстетики. Выбор конкретного вида защиты определяется видом опасных и вредных факторов и опасной зо­ной, т.е. пространством, в котором возможно действие на работающего этих факторов. Опасные зоны могут быть постоянными и переменными. Например, у плавильных печей опасные зоны постоянны, а около мос­то­вых кранов – переменные. При проектировании и эксплуатации оборудования необходимо предусматривать применение уст­ройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих опасность кон­такта. 12.1. Средства обеспечения безопасности оборудования Устройства и приспособления, которые предотвращают или уменьшают воздействие на ра­бо­таю­щих опасных и вредных производственных факторов, называются средствами защиты. По характеру при­ме­не­ния их подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты. К средствам коллективной за­щиты относятся средства, используемые для защиты двух и более человек. Средства индивидуальной за­щиты применяются работающими индивидуально. Общая классификация средств защиты приведена в ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ «Средства защиты ра­бо­тающих» и ГОСТ 12.4.125-83 ССБТ «Средства коллективной защиты работающих от воздействия ме­ха­ни­чес­ких факторов». Средства коллективной защиты в зависимости от назначения делят на 17 классов, в том числе на средства защиты от поражения электрическим током, от воздействия механических факторов, от шума и виб­рации, от повышенных и пониженных температур воздуха рабочей зоны и т.д. Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на 11 классов, в том числе на средства защиты органов дыхания, рук, головы, лица, предохранительные приспособления. Средства индивидуальной защиты используют в тех случаях, когда безопасность работы не может быть обеспечена конструкцией оборудования, организацией производственных процессов, архитектурно-планировочными решениями и средствами коллективной защиты. Индивидуальные и коллективные средства защиты можно рассматривать как комплекс субъек­тив­ных и объективных устройств, ограничивающих действие вредных и опасных факторов. К основным видам субъективных средств коллективной защиты относятся устройства автоматического контроля и сигнализации, знаки безопасности и другие, которые действуют на сознание человека и его за­щитные функции. Объективные средства защиты действуют вне зависимости от сознания человека, его ква­ли­фи­ка­ции, физического и психического состояния. Обычно объективные средства защиты представляют собой фи­зическую преграду между источником опасности и человеком. Основными видами объективных средств за­щиты являются: оградительные устройства, изолирующие устройства, устройства зануления, защитного за­земления и отключения, все средства индивидуальной защиты, предохранительные и тормозные уст­ройст­ва. Значительное число случаев травматизма в машиностроении связано с механическими воздействиями на работающих. К средствам защиты от механических воздействий относятся: оградительные, предохранительные, тормозные устройства, устройства автоматического контроля и сигнализации, дистан­цион­но­го управления и знаки безопасности. Рассмотрим отдельные виды средств защиты более подробно. Оградительные устройства - класс средств защиты, препятствующих попаданию человека в опас­ную зону. Применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зон обработки заготовок, для ограждения токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте более 1.1 м. В соответствии с ГОСТ 12.4.125-83 оградительные устройства подразделяются: • по конструктивному исполнению: кожухи, дверцы, щиты, козырьки, барьеры, экраны; • по способу изготовления: сплошные, не сплошные (перфорированные, сетчатые, решетчатые); • по способу установки: стационарные, подвижные, переносные. Стационарные ограждения, выполнены так, что они пропускают обрабатываемую деталь, но пре­пятст­вуют прохождению рук работающего в технологический проем. Такое ограждение может быть полным, ког­да локализуется опасная зона вместе с самой машиной, или частичным, когда изолируется только опас­ная зона машины. Примером полного ограждения являются ограждения распределительных устройств электро­оборудования, вентиляторов, корпуса насосов; частичного - ограждения фрез на станках, защитные щи­ты на машинах литья под давлением. Подвижное ограждение представляет собой устройство, сблокированное с рабочими органами ме­ха­низма машин. Оно закрывает доступ в рабочую зону при наступлении опасного момента (например, под­виж­ное ограждение на машинах литья под давлением для защиты от пробрызгивания металла. Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных и наладочных ра­бо­тах для защиты от случайных прикосновений к токоведущим частям, а также от механических травм и ожо­гов. Предохранительные устройства предназначены для автоматического отключения агрегатов и ма­шин при выходе какого-либо параметра за пределы допустимых значений, что исключает аварийный режим ра­боты. Контролируемыми параметрами могут быть давление, температура, сила тока и другие. Предохранительные устройства (в соответствии с ГОСТ 12.4.125-83) подразделяются на бло­ки­ро­воч­ные и ограничительные. Блокировочные устройства по принципу действия подразделяются на механические, электронные, элект­рические, электромагнитные, пневматические, гидравлические, оптические, магнитные, ком­би­ни­ро­ван­ные. Блокировочные устройства препятствуют проникновению человека в опасную зону либо на время пре­бывания его в этой зоне устраняют опасный фактор. Особенно большое значение этот вид средств защиты имеет на рабочих местах машин и агрегатов, не имеющих ограждений, а также там, где работа может вестись при снятом или открытом ограждении. Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую связь между ог­раж­де­ни­ем и тормозным (пусковым) устройством. Электрическая блокировка применяется на электроустановках с напряжением от 500 В и выше, а так­же на различных видах технологического оборудования с электроприводом. Она обеспечивает вклю­че­ние оборудования только при наличии ограждения. При осуществлении электрической блокировки (рис. 12.1) в ограждение встраивается концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении вклю­чаются в электрическую схему управления оборудованием и позволяют включить электродвигатель. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются и электрическая цепь сис­те­мы привода размыкается. Рис 12.1. Схема электрической блокировки магнитного пускателя: 1 - трехполюсный рубильник; 2 - предохранители; 3 - концевой выключатель; 4 - кнопка «СТОП»; 5 - кнопка «ПУСК»; 6 - магнитный пускатель; 7 - нормально замкнутые контакты теплового реле; 8 - контакты, шунтирующие кнопку «ПУСК»; 9 - линейные контакты; 10 - нагревательные элементы теплового реле Электромагнитная (радиочастотная) блокировка основана на применении электромагнитного поля вы­сокой частоты, излучаемого в пространство генератором. В момент попадания человека в опасную зону вы­сокочастотный генератор подает импульс тока к электромагнитному усилителю и поляризованному реле. Кон­такты реле обесточивают схему магнитного пускателя, что приводит к остановке двигателя. Оптическая блокировка основана на принципе ограждения опасной зоны световыми лучами. Из­ме­не­ние светового потока, падающего на фотоэлемент, при пересечении человеком опасной зоны пре­об­ра­зо­вывается в измерительно-командном устройстве, которое приводит в действие дополнительные ме­ха­низ­мы защитного устройства. Такая блокировка не требует никаких механических конструкций, малогабаритна, на­дежна, удобна в эксплуатации, позволяет обеспечить защиту протяженных в пространстве зон (рис. 12.2). Рис. 12.2. Защита протяженных пространственных зон: 1 - оборудование или опасная зона; 2 - источники направленного оптического излучения; 3 - фотоэлементы; 4 - преобразователь сигнала; 5 - защитно-отключающее устройство; 6 - электропривод Рис. 12.3. Схема электронной (радиационной) блокировки: 1 - источник радиоактивного излучения; 2 - трубки Гейгера; 3 - преобразователь сигналов; 4 - защитно-отключающее устройство Электронная (радиационная) блокировка применяется для защиты рук работающего в опасных зо­нах, на прессах, гильотинных ножницах и других видах оборудования. Сущность защиты состоит в том, что энергия радиоактивного излучения, исходящая с рук ра­бо­таю­ще­го, при попадании в опасную зону улавливается счетчиком Гейгера, в ре­зуль­тате чего цепь управления системы отключает пусковое устройство. Преимуществом блокировки ра­ди­аци­он­ными датчиками является то, что они позволяют производить бесконтактный контроль. В ряде случаев при работе с агрессивными или взрывоопасными средами, в оборудовании, на­хо­дя­щемся под большим давлением, или имеющим высокую температуру, блокировка с применением ра­диа­цио­нных датчиков является единственным средством для обеспечения требуемых условий безопасности. Пневматическая (аналогично, гидравлическая) система блокировки (рис. 12.4) широко применяется в агрегатах, где рабочие тела находятся под повышенным давлением: турбинах, компрессорах, воз­ду­хо­дув­ках, насосах. При падении давления в системе срабатывает реле давления, которое через электромагнит при­водит в действие запорное устройство. Основное преимущество – малая инерционность. Рис. 12.4. Схема пневматической (гидравлической) блокировки: 1 - реле давления; 2 - запорное устройство; 3 - электромагнит Ограничительные устройства выполняют функцию слабого звена в агрегате и рассчитаны на раз­ру­шение, срабатывание или несрабатывание при перегрузках. К слабым звеньям устройств относятся: срезные штифты и шпонки, соединяющие вал с маховиком, шес­терней или шкивом; фрикционные муфты, не передающие движение при больших крутящих моментах; плав­кие предохранители; разрывные мембраны в установках с повышенным давлением. Слабые звенья делятся на две основные группы: звенья с автоматическим восстановлением ки­не­ма­тической цепи после того, как контролируемый параметр пришел в норму (например, муфты трения; пре­дохранительный клапан), и звенья с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого зве­на (например, штифты, шпонки, разрывные мембраны). Срабатывание слабого звена приводит либо к останову машины, либо к восстановлению до до­пус­ти­мого контролируемого параметра, что исключает поломки, разрушения и, следовательно, травматизм. Тормозные устройства подразделяются: • по конструктивному исполнению – на колодочные, дисковые, ленточные, конические, клиновые, элект­рические; • по способу срабатывания – на ручные, автоматические; • по принципу действия – на механические, электромагнитные, пневматические, гидравлические, ком­бинированные; • по назначению – на рабочие, стояночные, экстренного торможения. К тормозным устройствам относятся остановы, ловители, регуляторы скорости. 12.2. Устройства автоматического контроля и сигнализации Сигнализирующие устройства дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасных и вредных производственных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на: • оперативную; • предупредительную; • опознавательную; • аварийную. По способу передачи информации на: • звуковые; • визуальные; • комбинированные; • одоризационные (по запаху). Оперативная сигнализация сообщает информацию о ходе технологического процесса. Обычно по­да­ча сигналов осуществляется автоматически от измерительных приборов, реле. Предупредительная сигнализация оповещает о появлении опасности с помощью звуковых, све­то­вых, одоризирующих сигналов. Опознавательная сигнализация служит для выделения опасных зон, узлов машин. Для этой цели при­меняют систему сигнальных цветов и знаков в соответствии с ГОСТ 12.4.026-01 «Цвета сигнальные, зна­ки безопасности и разметка сигнальная». Аварийная сигнализация предупреждает о возникновении аварийной ситуации и необходимости вы­пол­нения противоаварийных мер. 12.3. Устройства дистанционного управления оборудованием Устройства дистанционного управления оборудованием позволяют осуществлять контроль и ре­гу­ли­рование его работы с участков, достаточно удаленных от опасной зоны, и тем самым решать проблему обес­печения безопасности. Устройства дистанционного управления подразделяются: • по конструктивному исполнению на стационарные, передвижные; • по принципу действия – на механические, электрические, пневматические, гидравлические, ком­би­нированные. Особенно большое значение дистанционное управление имеет в цехах, в которых применяют легко восп­ламеняющиеся и взрывоопасные материалы, источники радиоактивных излучений, токсические ве­щества. 12.4. Безопасность систем, работающих под давлением 12.4.1. Классификация систем, работающих под давлением На предприятиях машиностроения широко применяются системы, работающие под давлением. К ним относятся: 1. Сосуды, работающие под давлением – герметически закрытые емкости, предназначенные для ве­дения химических, тепловых и других технологических процессов, а также для хранения и транс­портирования газообразных, жидких и других веществ. К сосудам, работающим под давлением, относятся также: баллоны (баллон – это сосуд, имеющий одну или две горловины для установки вентилей, фланцев или штуцеров, предназначенный для транспортировки, хранения и использования сжатых, сжиженных или растворенных под давлением газов); бочки (бочка – это сосуд цилиндрической или другой формы, который можно перекатывать с од­но­го места на другое и ставить на торцы без дополнительных опор, предназначенный для транспортирования и хранения жидких и других веществ); цистерны (цистерна – это передвижной сосуд, постоянно установленный на раме железнодорожного вагона, на шасси автомобиля, или на других средствах передвижения, предназначенный для транспортировки и хранения газообразных, жидких и других веществ). 2. Компрессоры и воздухосборники (ресиверы) при них. 3. Паровые и водогрейные котлы. 4. Трубопроводы для транспортировки газов, паров, жидкостей. Системы, находящиеся под давлением, относятся к объектам повышенной опасности. При на­ру­ше­нии их герметичности и режимов эксплуатации возможны взрывы, при которых развивается большая мощ­ность с освобождением потенциальной энергии сжатого газа и жидкости и превращением ее в ки­не­ти­чес­кую. 12.4.2. Регистрация и техническое освидетельствование сосудов, работающих под давлением Разгерметизация сосудов, работающих под давлением, может привести к авариям, поэтому при их из­готовлении, эксплуатации и ремонте необходимо соблюдать «Правила устройства и безопасной эксплуа­та­ции сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-574-03). Действия этих правил распространяется на: • сосуды, работающие под давлением воды с температурой выше или другой жидкости с тем­пературой, превышающей температуру кипения при давлении 0,07 МПа без учета гид­рос­та­ти­ческого давления; • сосуды, работающие под давлением пара или газа свыше 0,07 МПа; • баллоны для транспортировки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных га­зов под давлением свыше 0,07 МПа; • цистерны и бочки для транспортирования и хранения сжатых и сжиженных газов, давление паров ко­торых при температуре до превышает давление 0,07 МПа; • цистерны и сосуды для транспортирования или хранения сжатых, сжиженных газов, жидкостей и сы­пучих тел, в которых давление выше 0,07 МПа создается периодически для их опорожнения. Правила не распространяются на: • части машин, не представляющие собой самостоятельных сосудов (корпуса насосов или турбин, ци­линдры двигателей паровых, гидравлических, воздушных машин и компрессоров); • сосуды вместимостью не более 0,025 м2 (25 л) независимо от давления, используемые для науч­но-экспериментальных целей; • сосуды и баллоны вместимостью не более 0,025 м2 (25 л), у которых произведение давления в МПа (Кгс/см2) на вместимость в м3 (литрах) не превышает 0,02 (200); • сосуды, работающие под давлением, создающимся при взрыве внутри них в соответствии с тех­но­логическим процессом; • сосуды, работающие под вакуумом; • сосуды, устанавливаемые на морских, речных судах и других плавучих средствах (кроме драг); • воздушные резервуары тормозного оборудования подвижного состава железнодорожного транс­пор­та, автомобилей и других средств передвижения; • приборы парового и водяного отопления; • трубчатые печи; • на некоторые другие типы сосудов, не применяемые в машиностроении. Сосуды, на которые распространяются Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, ра­ботающих под давлением, до пуска их в работу, подлежат регистрации в органах Ростехнадзора за иск­лючением: • бочек; • баллонов вместимостью до 100 литров, предназначенных для транспортировки и хранения сжа­тых, сжиженных и растворенных газов; • сосудов для хранения или транспортировки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел, на­хо­дя­щих­ся под давлением периодически при их опорожнении; • сосудов, работающих под давлением взрывоопасных, или пожароопасных, или 1-го или 2-го клас­сов опасности сред при температуре стенки не выше , у которых произведение дав­ле­ния в МПа (кгс/см2) на вместимость в м3 (литрах) не превышает 0,05 (500); • сосудов, работающих под давлением невзрывоопасных, не пожароопасных, неядовитых сред при температуре стенки не выше , у которых произведение давления в МПа (кгс/см2) на вмес­тимость в м3 (литрах) не превышает 0,1 (1000); • некоторые другие типы сосудов, не применяемые в машиностроении. Регистрация сосуда производится на основании письменного заявления владельца сосуда. Сосуды, на которые распространяется действие Правил устройства и безопасной эксплуатации со­су­дов, работающих под давлением, должны подвергаться техническому освидетельствованию после мон­та­жа, до пуска в работу, периодически и в необходимых случаях - внеочередному освидетельствованию. Техническое освидетельствование заключается во внутреннем и наружном осмотре с целью вы­яв­ле­ния состояния внутренних и наружных поверхностей, гидравлическом испытании с предварительным внут­ренним и внешним осмотром. Наружный и внутренний осмотры проводят с периодичностью не реже 1-10 лет в зависимости от ти­па сосуда, среды, вызывающей коррозию, материала сосуда. Гидравлические испытания проводят с периодичностью не реже 8-12 лет, в зависимости от типа со­су­да, среды, вызывающей коррозию материала сосуда. Гидравлическое испытание проводят пробным давлением Рпр, регламентируемым Правилами в за­ви­симости от конструкции сосудов, рабочего давления P, а также допускаемых напряжений для материала со­суда: , (12.1) где А – коэффициент, зависящий от метода изготовления сосуда (А = 1,25 - 1,6); , – допускаемые напряжения для материала сосуда при и расчетной температуре t. Продолжительность гидравлического испытания не менее 10 минут. Внеочередное освидетельствование сосудов, находящихся в эксплуатации, проводится в сле­дую­щих случаях: • если сосуд не эксплуатировался более 12 месяцев; • если сосуд был демонтирован и установлен на новом месте; • если произведено выправление выпучин и вмятин, а также реконструкция или ремонт сосуда; • перед наложением защитного покрытия на стенки сосуда; • после отработки расчетного срока службы сосуда; • после аварии сосуда или его элементов; • по требованию инспектора Госгортехнадзора или ответственного по надзору за техническим сос­тоя­ниям и эксплуатацией сосуда. Результаты технического освидетельствования записываются в паспорте сосуда лицом, про­во­див­шим освидетельствование, с указанием разрешенных параметров эксплуатации сосуда и сроков сле­дую­щих освидетельствований. На сосудах, признанных при техническом освидетельствовании годными к даль­ней­шей эксплуатации, наносятся на специальной табличке следующие сведения: 1) регистрационный номер; 2) разрешенное давление; 3) число, месяц, год следующих наружного и внутреннего осмотров и гидравлического испытания. 12.4.3. Безопасность эксплуатации баллонов Безопасность эксплуатации баллонов, как разновидностей сосудов, работающих под давлением, рег­ламентируется «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под дав­ле­ни­ем». Причины аварий газовых баллонов можно разделить на три группы: • конструкторские; • технологические; • эксплутационные. К конструкторским причинам относятся неправильный выбор конструкции или отдельных ее эле­мен­тов, отсутствие проверочного расчета на прочность. К технологическим причинам относятся появление дефектов конструкции, снижающих ее проч­ност­ные характеристики. Это литейные раковины, непровары, газовые поры и шлаковые включения сварных сое­динений, дефекты заклепок, внутренние и наружные трещины, прожоги. К эксплутационным относятся: • нарушение режимов эксплуатации (превышение допустимых значений давлений, вследствие оши­бочных действий или из-за отсутствия или неисправности контрольных приборов, нагрев бал­лона, приводящий к повышению давления газа); • изменение прочностных свойств конструкционных материалов в условиях низких температур; • падение баллона с высоты или удар его о твердый предмет; • неисправность винтовой нарезки горловины баллона, приводящая к вырыванию вентиля, или не­исправность самого вентиля, в результате чего происходит быстрая утечка газа из баллона с об­разованием взрывоопасной смеси в помещении; • попадание жиров и масел на арматуру и горловину кислородного баллона; • попадание окалины и ржавчины в водородные баллоны; • заполнение баллонов рабочим телом, для которого они не предназначены (возможно об­ра­зо­ва­ние взрывоопасной смеси); • старение пористой массы (активированный уголь в ацетоне), в которой растворяется аце­ти­лен. В результате ацетилен переходит в свободное состояние из растворенного, а затем по­ли­ме­ризуется со взрывом. С учетом названных причин аварии баллонов правила Ростехнадзора устанавливают требования к устройству и безопасной их эксплуатации. Конструкция баллонов должна обеспечивать надежность, долговечность и безопасность эксп­луа­та­ции в течение всего расчетного срока службы и предусматривать возможность проведения технического ос­ви­детельствования, очистки, промывки, полного опорожнения, продувки, ремонта, эксплутационного конт­роля металла и его соединений. Расчет на прочность производится по методикам, согласованным с Госгортехнадзором. Материалы, применяемые для изготовления баллонов, должны обеспечивать их надежную работу в те­чение расчетного срока службы с учетом заданных условий эксплуатации (расчетного давления, ми­ни­маль­ной отрицательной и максимальной расчетной температуры), состава и характера среды (кор­ро­зи­он­ной активности, взрывоопасности, токсичности) и влияния температуры окружающего воздуха (при выборе ма­териалов для сосуда, в том числе и баллонов, предназначенных для установки на открытой площадке, долж­на учитываться абсолютная минимальная температура наружного воздуха для данного района). В зависимости от условий эксплуатации баллонов предъявляются специальные требования к об­ра­бот­ке металла и его сварке, методам дефектоскопии и исследованиям механических и ме­тал­лог­ра­фи­чес­ких свойств, к нормам оценки качества изготовления. Изготовление и ремонт баллонов имеют право выполнять специализированные организации, рас­по­лагающие необходимыми техническими средствами и имеющие лицензию Госгортехнадзора. После изготовления баллоны подвергаются гидравлическому и пневматическому испытанию проб­ным давлением (не менее чем полуторное рабочее). Для выявления технологических факторов раз­гер­ме­ти­за­ции баллоны периодически проходят освидетельствование: баллоны для некорродирующих газов ис­пы­ты­вают 1 раз в 5 лет, а для корродирующих газов – 1 раз в 2 года. Все баллоны подвергаются визуальному ос­мотру и гидравлическому испытанию. Ацетиленовые баллоны, заполненные пористой массой, ис­пы­ты­вают­ся только сжатым азотом. Наибольшее число аварий баллонов происходит вследствие неправильной их эксплуатации. Бе­зо­пас­ная эксплуатация обеспечивается выполнением определенных условий, рассмотренных ниже. Для баллонов с сжиженными и растворенными газами установлены нормы их наполнения по объе­му, что позволяет избежать резкого роста давления в них при нагреве. Для исключения взрыва ацетиленовых бал­лонов ведется контроль сроков их эксплуатации. Для предотвращения перегрева баллонов они устанавливаются на расстоянии не менее 1 м от ра­ди­аторов отопления и других закрытых источников тепла и не менее 5 м от источников тепла с открытым ог­нем. Для предотвращения соприкосновения баллонов с токоведущими проводами расстояние до них долж­но быть не менее 1 м. При эксплуатации баллонов в условиях низких температур, которые делают материал емкости хруп­ким, необходимо принять меры по устранению разного рода ударных нагрузок. Особую осторожность сле­ду­ет проявлять при их транспортировании. Для предотвращения падения баллонов и ударов их друг о друга при перевозке используют спе­циа­ль­ные автомашины, автокары и тележки, в которых баллоны укладываются в гнезда и закрепляются. При отвертывании колпака баллона, вентиля и других элементов не допускается применять такие инст­рументы, которые способны вызвать искры (молоток, зубило), а можно использовать только спе­циа­ль­ные ключи. После снятия колпака и заглушки необходимо проверить исправность присоединительной резьбы на штуцере вентиля, отсутствие на штуцере кислородного баллона следов масла и жиров. Для обез­жи­ри­ва­ния используют четыреххлористый углерод, трихлорэтилен и тетрахлорэтилен. Для исключения возможности образования смеси «горючее-окислитель» вследствие заполнения ем­костей рабочим телом, для которого они не предназначены, используют сигнальную окраску баллонов и со­ответствующие надписи. Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, на них делается над­пись «кислород» черного цвета; баллоны с ацетиленом окрашиваются в белый цвет, а надпись «аце­ти­лен» - красного цвета. Для создания возможности выявления вида рабочего тела при отсутствии сигнальной окраски, а так­же исключения подсоса атмосферного воздуха внутрь емкости, баллоны после использования должны иметь остаточное давление не менее 0,05 и не более 0,1 МПа. Остаточное давление в баллонах для аце­ти­лена препятствуют уносу ацетона - растворителя ацетилена (при меньшем давлении унос ацетилены уве­личивается, а уменьшение количества ацетона в баллоне повышает взрывоопасность ацетилена). С целью предупреждения недопустимого смешения при заполнении баллонов горючих и негорючих га­зов боковой штуцер на баллонах кислородных и инертных газов имеет правую резьбу, а на баллонах го­рю­чих газов, образующих с воздухом взрывоопасные смеси, – левую резьбу. Во избежание образования взрывоопасных сред в складских помещениях запрещается совместное хра­нение баллонов с кислородом и горючими газами. Баллоны с ядовитыми газами также должны хра­нить­ся в специальных закрытых помещениях. Важным мероприятием, содействующим выявлению утечек газа, является его одорирование. Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под давлением, в том числе и баллонов, обес­пе­чи­вается соблюдением требований, предъявляемых к обслуживающему персоналу. К обслуживанию со­су­дов, работающих под давлением, допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие обучение и аттестацию и имеющие удостоверение на право их обслуживания. 12.4.4. Безопасность эксплуатации компрессоров Безопасность эксплуатации компрессоров регламентируется «Правилами устройства и безопасной эксп­луатации стационарных компрессорных установок, воздуховодов и газоводов». Компрессорные установки могут быть стационарными и передвижными. Сжатый воздух, по­лу­чае­мый при работе компрессора, накапливается в воздухосборнике (или ресивере), который является со­су­дом, работающим под давлением. Неправильное устройство компрессорных установок и не­удов­лет­во­ри­тель­ная их эксплуатация могут вызвать аварии и взрывы отдельных их частей. Непосредственными причинами аварий и взрывов могут быть следующие: • чрезмерное повышение температуры сжатого воздуха и перегрев частей компрессорной ус­та­нов­ки; • загорание и взрыв смеси паров смазочного материала с воздухом; • гидравлический удар; • возникновение на корпусе компрессорной установки зарядов статического электричества; • повышение давления воздуха в компрессорной установке выше допустимого. Опасность перегрева элементов конструкции компрессора связана прежде всего с тем, что при сжа­тии любых газов их температура повышается и тем больше, чем больше степень сжатия. Кроме того, при обиль­ной смазке цилиндров компрессора и высокой температуре сжатого воздуха масло пригорает к внут­рен­ним стенкам цилиндра, поршням, клапанным устройствам и трубопроводам. Интенсивность этого про­цес­са резко возрастает при загрязнении сжимаемого газа пылью, окалиной, продуктами коррозии. Нагар уве­ли­чивает трение и приводит к местным перегревам, инициирующим взрыв. Под действием высокой тем­пе­ра­туры сжатого воздуха смазочное масло разлагается с выделением газов и паров (в частности аце­ти­ле­на), которые в смеси с воздухом могут сгорать со взрывом. На внутренних поверхностях воздуховодов спо­соб­на образовываться окисная пленка масла, которая может привести к взрыву при нагреве, ударе, сот­ря­се­нии. Основным предупредительным мероприятием против перегрева является воздушное или водяное ох­лаждение компрессора. Воздушное охлаждение применяется, когда давление сжатого воздуха не пре­вы­ша­ет 2 0,0 МПа; водяное – при более высоких давлениях сжатия. Для предупреждения накапливания смазки и пригорания ее к стенкам цилиндров смазка комп­рес­сор­ной установки должна осуществляться в минимально необходимом количестве. Чтобы исключить об­ра­зо­вание при высокой температуре сжимаемого воздуха взрывоопасных газообразных продуктов разложения, для смазывания цилиндров воздушных компрессоров необходимо использовать термостойкие, способные про­тивостоять окислению, хорошо очищенные масла, с температурой вспышки 216 - и тем­пе­ра­ту­рой самовоспламенения . Во время эксплуатации компрессорные установки регулярно очищают от масла и наслоений. Для уст­ранения попадания смазочного материала в воздуховоды, а затем в воздухосборник, у начала воз­ду­хо­вод­ной магистрали устанавливают маслоотделитель. Сухой и чистый воздух, засасываемый для сжатия компрессором, является одним из важных ус­ло­вий безопасной его работы. Влага, скапливаясь в цилиндрах компрессорной установки, может явиться при­чи­ной гидравлических ударов при движении поршней и привести к разрушению компрессорной установки. На­личие в сжатом воздухе сухой пыли приводит к ускорению нагарообразования в цилиндрах компрессора, их повышенному износу и возникновению зарядов статического электричества, разряды которого вызывают восп­ламенение продуктов разложения смазки. Особую опасность статическое электричество представляет для воздухосборников, взрыв которых аналогичен взрыву баллонов. Для исключения попадания пыли в компрессорную установку необходимо правильно выбирать мес­то для забора воздуха, а в заборной трубе устанавливать фильтр для очистки воздуха. Для удаления влаги из сжа­того воздуха на магистральном воздуховоде устанавливают влагоотделитель. Устранение зарядов статического электричества достигается заземлением основных частей комп­рес­сорной установки: корпуса компрессора, воздухосборника и воздуховода. Авария компрессорной установки может произойти от быстрого повышения давления в ма­гист­раль­ном воздуховоде компрессора и в воздухосборнике при внезапном прекращении или резком снижении рас­хо­да сжатого воздуха. Для предупреждения таких аварий на компрессорных установках предусматривают пре­дохранительные устройства – автоматические регуляторы давления и предохранительные клапаны. Ре­гу­лятор давления при повышении давления переводит компрессор на холостой ход, а предохранительный кла­пан снижает давление до нормального, выпуская избыток воздуха в атмосферу. Для исключения ошибочных действий обслуживающего персонала к работе на компрессорных ус­та­нов­ках допускаются машинисты, прошедшие специальную подготовку, сдавшие экзамены и имеющие со­от­ветст­вующие удостоверения. 13. Безопасность технологических процессов Исходя из аксиомы о потенциальной опасности деятельности человека, можно сделать вывод, что любой технологический процесс является опасным. Следовательно, проблема обеспечения охраны здоровья работников стоит перед разработчиками любой технологии. Безопасность производственных процессов должна обеспечиваться системой предупредительных мероприятий, охватывающих проектирование технологических процессов, их внедрение и проведение. В соответствии с «Федеральным законом №109-ФЗ» проектные, конструкторские и конструкторско-технологические организации обязаны учитывать требования безопасности при проектировании и эксплуатации технологических процессов. Как правило, под безопасностью технологического процесса понимают, с одной стороны, обеспечение безопасности работающих на производстве и, с другой стороны, обеспечение безопасности для окружающей среды, т.е. экологичность технологии. 13.1. Обеспечение безопасности технологических процессов Безопасность технологических процессов обеспечивается: 1. На стадии проектирования технологии. 2. На стадии постановки новой продукции на производство. 3. На стадии эксплуатации технологии. 4. На стадии утилизации или ликвидации продукции после отработки ресурса. Основными методами оценки соответствия производственных процессов требованиям безопасности являются:  на первой стадии – метод экспертной оценки полного учета требований безопасности и гигиены труда, предусмотренных соответствующими стандартами ССБТ, правилами и нормами безопасности и гигиены труда;  на второй стадии – проверка новых технических решений должна осуществляться при лабораторных, стендовых и других исследовательских испытаниях моделей, макетов и экспериментальных образцов продукции в условиях, имитирующих реальные условия эксплуатации. Согласно ГОСТ Р15.201-2000 «Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производстве» устанавливается специальный порядок постановки новой продукции на производство путем приемочных испытаний по типовым методикам испытаний, что позволяет обеспечить выполнение всех требований безопасности;  на третьей стадии – проведение сопоставления фактической величины контролируемого опасного или вредного факторов с допустимыми их значениями в соответствии с нормативными документами;  на четвертой стадии – переработка промышленных отходов, производящаяся на специальных полигонах, создаваемых в соответствии с требованиями рекомендации «Система управления производственным оборудованием и промышленным предприятием. Рекомендации по разработке, внедрению и совершенствованию» и предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий. Приему на полигоны подлежат: мышьякосодержащие неорганические твердые отходы и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, олово, кадмий, никель, сурьму, висмут, кобальт и их соединения; отходы гальванического производства; использованные органические растворители; органические горючие вещества (обтирочные материалы, ветошь, твердые смолы, обрезки пластмасс, оргстекло, остатки лакокрасочных материалов, загрязненные опилки, деревянная тара, промасленная бумага и упаковка, жидкие нефтепродукты, не подлежащие регенерации, масла, загрязненные бензин, керосин, нефть, мазут, растворители, эмали, краски, лаки, смолы); неисправные ртутные дуговые и люминесцентные лампы; формовочная земля, песок, загрязненный нефтепродуктами; испорченные баллоны с остатками веществ и др. Согласно требованиям ГОСТ 12.3.002 «Процессы производственные. Общие требования безопасности» безопасность производственных процессов в течение всего времени их функционирования должна быть обеспечена: 1. Выбором промышленных технологических процессов, а также приемов, режимов работы и порядка обслуживания производственного оборудования. Основными требованиями безопасности к технологическим процессам являются: 1) устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное действие. Необходимо стремиться выбирать такие исходные материалы, заготовки и т.п., которые не оказывают вредного воздействия на работающих. При невозможности должны применяться соответствующие средства защиты людей; 2) замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью; 3) комплексная механизация, автоматизация, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов; 4) герметизация оборудования; 5) применение средств защиты работающих. Применение средств защиты работающих должно обеспечивать: - удаление опасных и вредных веществ и материалов из рабочей зоны; - снижение уровня вредных факторов до нормативных величин; - защиту работающих от действия опасных и вредных производственных факторов, сопутствующих принятой технологии и условиям работы; - защиту работающих от действия опасных и вредных производственных факторов, возникающих при нарушении технологического процесса; 6) рациональная организация труда и отдыха, оптимальное распределение функций между человеком и оборудованием с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда; 7) своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов на отдельных технологических операциях (причем системы получения такой информации необходимо выполнять по принципу устройств автоматического действия с выводом на системы предупреждающей сигнализации); 8) внедрение систем контроля и управления технологическими процессами, обеспечивающих защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования; 9) своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, являющихся источниками опасных и вредных производственных факторов; 10) обеспечение пожаро-, взрывобезопасности; 11) производственные процессы не должны загрязнять окружающую среду (воздух, почву, водоемы) вредными веществами. 2. Выбором производственных помещений или производственных площадок для процессов, выполняемых вне производственных помещений. В каждом конкретном случае требования безопасности к производственным помещениям и площадкам формируются, исходя из требований действующих строительных норм и правил, утвержденных в соответствующем порядке. 3. Выбором производственного оборудования. Применяемое в технологическом процессе оборудование должно быть безопасным и отвечать требованиям соответствующих нормативно-технических документов. 4. Размещением производственного оборудования и организацией рабочих мест. Размещение производственного оборудования, исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства в производственных помещениях и на рабочих местах не должно представлять опасности для персонала. Расстояние между единицами оборудования, а также между оборудованием и стенами производственных зданий, сооружений и помещений должно соответствовать требованиям действующих норм технологического проектирования, строительным нормам и правилам. Правильная организация рабочих мест предполагает учет эргономических требований (экономию движений, исключение неудобных поз при обслуживании оборудования и пультов управления, правильную компоновку органов управления и т.п.). Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах должны соответствовать требованиям соответствующих нормативных документов. 5. Выбором способов хранения и транспортирования исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства. Хранение исходных материалов, готовой продукции, отходов производства и т.п. должно предусматривать: - применение способов хранения, исключающих возникновение опасных и вредных производственных факторов; - использование безопасных устройств для хранения (контейнеры, герметично закрывающиеся бункеры и т.п.); - механизацию и автоматизацию погрузо-разгрузочных работ. При транспортировании необходимо обеспечивать: - использование безопасных транспортных коммуникаций; - применение средств транспортирования, исключающих возникновение опасных и вредных производственных факторов (например, спецподвижной состав); - механизацию и автоматизацию транспортирования. Ручные и механизированные транспортные средства ускоряют процесс перемещения материалов или заготовок между станками и рабочими местами. Механизация удаления отходов, в особенности стружки, окалины и т.п., уменьшает опасность травмирования станочников и вспомогательных рабочих. Сыпучие материалы и стружку рекомендуется удалять от станков и из цеха специальными транспортерами, установленными под полом помещения. 6. Профессиональным отбором и обучением работающих. В формировании безопасных условий труда большое значение имеет учет медицинских противопоказаний к использованию персонала в отдельных технологических процессах, а также обучение и инструктаж по безопасным методам ведения работ. К лицам, допускаемым к участию в производственном процессе, должны предъявляться требования соответствия их физических, психофизиологических, психологических и, в отдельных случаях, антропометрических данных характеру работы. Проверка здоровья работающих должна проводиться как при допуске их к работе, так и периодически. Периодичность определяется в зависимости от опасных и вредных факторов производственного процесса в порядке, установленном Минздравом РФ. Лица, допускаемые к участию в производственном процессе, должны иметь профессиональную подготовку (в том числе по безопасности труда), соответствующую характеру работ. Обучение работающих безопасности труда проводят на всех предприятиях и в организациях независимо от характера и степени опасности производства. Требования безопасности при проведении технологического процесса должны включаться в нормативно-техническую и технологическую документацию, где должны оговариваться не только требования безопасности к техпроцессу, но и методы контроля за их выполнением. Общие направления повышения безопасности и экологичности технологических процессов установлены СП 2.2.2.1327-03 «Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту». Они предусматривают: - замену вредных веществ безвредными или менее вредными; - замену сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми; - применение гидро- и пневмотранспорта при транспортировании пылящих материалов; -замену технологических процессов и технологических операций, связанных с возникновением шума, вибрации и других вредных факторов, процессами или операциями, при которых обеспечено отсутствие или меньшая интенсивность этих факторов; - замену пламенного нагрева электрическим, твердого и жидкого топлива – газообразным; - герметизацию оборудования и аппаратуры; - применение оборудования со встроенными отсосами; автоблокировку технологического оборудования; сигнализацию при неисправности системы отсосов; - полное улавливание и очистку технологических выбросов, а также удаляемого вентиляцией загрязненного воздуха от химических вредных веществ; очистку промышленных стоков от загрязнения; - тепловую изоляцию нагретых поверхностей оборудования, воздуховодов и трубопроводов; применение средств защиты от конвекционного и лучистого тепла. Используют также конструктивные меры по снижению выбросов и стоков, защиту от энергетических воздействий экранированием и ряд других мероприятий. Эти общие направления реализованы для основных технологических процессов в виде нормативных документов, регламентирующих требования к ним. Например: 1. Требования безопасности к обработке металлов резанием определены ГОСТ 12.3.025 «Обработка металлов резанием. Требования безопасности». 2. Специальные требования в литейном производстве изложены в стандартах: ГОСТ 12.3.027 «Работы литейные. Требования безопасности». ГОСТ 12.2.040 «Оборудование для литейного производства. Требования безопасности». 3. Для кузнечно-прессового производства требования: ГОСТ 12.3.026 «Работы кузнечно-прессовые. Требования безопасности». Результаты оценки технологических процессов по критериям безопасности и гигиены труда, предусмотренными соответствующими нормативно-техническими документами, фиксируют в соответствующих актах и предписаниях об устранении обнаруженных отклонений. 13.2. Экспертиза экологической безопасности технологических процессов Экспертиза должна проводиться как на этапе проектирования, так и при внедрении новой технологии в производство. При этом проводится расчетная оценка ожидаемых уровней опасных и вредных факторов и сопоставление полученных величин с допустимыми. При необходимости предусматриваются меры защиты. Экологическая экспертиза проектов на новую технику, технологию, материалы и другую деятельность (согласно закону от 23.11.95 № 174-Ф3) включает в себя отраслевую и государственную экспертизу. Главная задача экологической экспертизы – определение и оценка полноты и достаточности мер по обеспечению требуемого уровня экологичности новой технологии при ее разработке, в том числе: - соответствия современным природоохранным требованиям; - полноты и достаточности отражения технических показателей, характеризующих уровень воздействия на окружающую среду новой продукции, в рассматриваемой документации и их соответствие природоохранным нормативам; - полноты и эффективности мероприятий по предупреждению аварийных ситуаций, связанных с эксплуатацией новой технологии, и ликвидации их возможных последствий; - полноты, достоверности и обоснованности проведенной оценки воздействия на окружающую среду новой технологии; - выбора средств и методов контроля за воздействием продукции на состояние окружающей среды; - выбора способов и средств утилизации или ликвидации продукции после отработки ресурса. Результат экологической экспертизы – экспертное заключение, включающее оценку полноты и достаточности отражения в рассматриваемой документации вопросов учета экологического фактора и обеспечение требуемого уровня экологической безопасности новой технологии. Этапы экологической экспертизы: - определение перечня разрабатываемой продукции; - изучение условий эксплуатации продукции, производимых при ее использовании, воздействий на окружающую среду, зависимых от технических показателей продукции и от организации технологического процесса при ее использовании; - определение перечня оказываемых воздействий; - определение уровня производимых воздействий на окружающую среду (путем замеров или расчетов) и их соответствие допустимым значениям, установленным в нормативных документах; - определение взаимосвязи между оказываемыми воздействиями на окружающую среду и параметрами разрабатываемой технологии; - рассмотрение комплекса нормативно-технической документации, устанавливающей технические требования к данной технологии, а также требований охраны окружающей среды. Порядок проведения экспертизы определен в методиках и положениях, разработанных госорганами по охране природы и отдельными министерствами. Учет основных видов воздействия на окружающую среду производится в экологических паспортах предприятий. Экологический паспорт промышленного предприятия – нормативно-технический документ, включающий данные по использованию предприятием ресурсов и определению влияния его производства на окружающую среду. Основой для разработки экологического паспорта являются основные показатели производства, проекты расчетов предельно допустимых выбросов (ПДВ), нормы предельно допустимых стоков (ПДС), разрешение на природопользование, паспорта газо- и водоочистных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности. Определение предельно допустимых выбросов проводится в зависимости от характеристик источника выброса (его высоты, диаметра устья, расхода газовоздушной смеси, разности температур выбрасываемой смеси и температуры в окружающей среде) и характеристики месторасположения предприятия (рельеф местности, температурная стратификация атмосферы, скорость оседания вредных веществ в воздухе, фоновая концентрация загрязнений). Если в воздухе населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации загрязняющих веществ превышают значения ПДК, а значения ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выброса вредных веществ до значения, обеспечивающего ПДК. На каждом этапе до обеспечения ПДВ устанавливают временно согласованные выбросы (ВСВ) на уровне выброса предприятий с наилучшей технологией производства или на уровне предприятий, аналогичных по мощности и технологическим процессам. ПДС, г/ч определяются для всех категорий водопользования как произведение максимального часового расхода сточных вод Мст, м3/ч на концентрацию в них загрязняющих веществ Сст, г/м3 ПДС = Мст  Сст. (13.1) В соответствии с СанПиН 2.1.5.986-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» для сбросов сточных вод в черте города или населенного пункта Сст устанавливается на уровне соответствующих ПДК. Если фактический сброс вредных веществ со сточными водами меньше расчетного ПДС, то в качестве ПДС принимается фактический сброс. В последние годы основным направлением по защите окружающей среды стояла разработка малоотходных технологий и технологий по переработке и утилизации отходов. Контроль за соответствием технологических процессов и оборудования, производственных зданий и сооружений требованиям и нормам экологичности и безопасности осуществляется органами государственного надзора и контроля. Таким образом, комплексная реализация всех перечисленных способов и мероприятий, направленных на обеспечение безопасности и экологичности технологических процессов в совокупности с мерами контроля и надзора за охраной труда, позволяют обеспечить отсутствие или минимизацию травматизма на производстве, сохранить здоровье персонала, обеспечить минимальную антропогенную нагрузку на окружающую среду. 14. Обеспечение безопасности зданий и сооружений Под безопасностью производственных зданий и сооружений понимается надлежащее их санитарное благоустройство и содержание, обеспечивающие безопасность и высокую культуру труда. Наряду с персоналом предприятий, должна быть предусмотрена защита населения от ядовитых газов, пыли, шума и вредного воздействия сточных вод. В зависимости от вида и количества выделяемых вредностей и условий технологического процесса промышленные предприятия делятся в соответствии с СанПиН 2.2.1./2.1.1.1031-01 на 5 классов. К 1 классу относятся металлургические заводы, выплавляющие сплавы на железной основе, а также занятые вторичной переработкой цветных металлов. Ко 2-4 классам относятся предприятия машиностроительной промышленности с наличием цехов чугунного и цветного литья, отличающиеся производительностью и полезным объемом плавильных агрегатов. К 5 классу относятся предприятия металлоштамповые, сельхоздетали и др. Машиностроительные предприятия относятся, в основном, к 2 и 5 классам. Класс предприятия определяет соответствующий комплекс защитных мероприятий, которые необходимо учитывать при его проектировании, строительстве и эксплуатации. 14.1.Выбор площадки для промышленного предприятия Первым и обязательным условием безопасности производственного комплекса является выбор площадки для его размещения. Предприятия размещают за пределами населенных пунктов и лишь в исключительных случаях на территории населенных пунктов в специально выделенных промышленных районах. Площадь, м2 промышленного предприятия (14.1) где N – число работающих на данном предприятии; a – площадь застройки, приходящаяся на одного работающего (а = 15÷20 м2/чел.); b – площадь, занятая транспортными путями; h – коэффициент занятости площади (h = 0,35 ÷ 0,50). При расчете площади предприятия необходимо учитывать возможное его расширение. Площадка промышленного предприятия должна располагаться на ровном возвышенном месте с небольшим уклоном для стока поверхностных вод, с низким уровнем грунтовых вод. Ровная поверхность заводской территории обеспечивает удобства и безопасность движения людей и транспорта. Наличие естественного стока дождевых и талых вод имеет большое значение для благоустройства территории предприятия, а также способствует снижению уровня подпочвенных вод. Уровень грунтовых вод на промышленной площадке должен быть ниже глубины технологических подземных сооружений – тоннелей, колодцев и др., проникновение воды в которые может быть причиной аварии. В крайнем случае, должно быть обеспечено эффективное водопонижение. Особенно опасно проникновение грунтовых вод в подготовленные для заливки крупные детали форм, выполненных в земле. Соприкосновение воды с жидким металлом может вызвать взрыв и подвергнуть опасности работающих в литейном цехе. Площадка для строительства промышленного предприятия должна располагаться как можно ближе к энергетическим коммуникациям и, по возможности, к транспортным. Рельеф местности должен обеспечиваться требованиями санитарных норм в отношении прямого солнечного облучения и естественного проветривания. Промышленные предприятия, выделяющие производственные вредности (газ, дым, пыль, запахи), необходимо располагать по отношению к ближайшему жилому району с подветренной стороны для преобладающих ветров и отделяться от них санитарно-защитными зонами. Преобладающее направление ветров принимается по средней розе ветров теплого периода на основе многолетних наблюдений. Санитарно-защитной зоной считается территория между границами промплощадки и территорией жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта. Ширина санитарно-защитной зоны в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.1./2.1.1.1031-01 устанавливается в зависимости от класса предприятия 1000; 500; 300; 100 и 50 м. Для предприятий, не имеющих производственных вредностей, защитная зона не устанавливается. Территория санитарно-защитной зоны должна быть благоустроена и озеленена. В ней могут располагаться помещения охраны, столовые, амбулатории, административные здания и т.д. 14.2. Размещение производственных зданий на территории промышленных предприятий Здания и сооружения на производственной площадке должны располагаться таким образом, чтобы обеспечивать наиболее благоприятные условия для естественного освещения и проветривания помещений. Как правило, производственные здания и сооружения располагают на территории предприятия по ходу производственного процесса и группируют с учетом общности санитарных и противопожарных требований, потребления электроэнергии, движения людских потоков. Особо шумные производства (ковка, клепка) с уровнем шума более 90 дБА должны размещаться в изолированных зданиях и помещениях. Производство со значительными тепло- и газовыделениями следует размещать в одноэтажных зданиях. Если концентрация вредных выделений не превышает предельно-допустимые концентрации, то возможно их удаление из здания естественным путем (аэрацией). При этом желательно, чтобы продольная ось здания была перпендикулярна к направлению господствующих ветров. Если концентрация вредных выделений превышает предельно-допустимые, то помещение необходимо оборудовать эффективной приточно-вытяжной вентиляцией с очисткой удаляемого воздуха. Все здания, сооружения и склады располагают по зонам в соответствии с производственными признаками, характером опасности и режимом работы. Зону заготовительных цехов (литейные, кузнечные, термические) располагают ближе к железной дороге на территории завода. Зону обрабатывающих и механосборочных цехов, а также склады готовой продукции, экспедиция и др. сосредотачивают вблизи заготовительных цехов и около главного входа как цехи с большим количеством работающих. Зону вспомогательных цехов (инструментальный, ремонтно-механический и др.) обычно располагают около обрабатывающих и заготовительных цехов. Деревообрабатывающие цехи вследствие высокой огнеопасности располагают как можно дальше от горячих цехов. Зону энергетических устройств (ТЭЦ, котельные, склады топлива) располагают с подветренной стороны по отношению к другим цехам по причине их повышенных газо-, дымо- и пылевыделений. У главного входя завода создается предзаводская площадка, где располагаются административные, учебные, хозяйственные здания. Заводоуправление, поликлиника, столовая располагаются вне ограды завода и должны иметь входы с улицы. Основные склады ядовитых, взрывоопасных и легковоспламеняющихся жидкостей должны располагаться вне заводской территории на расстояниях, определяемых специальными нормами. В соответствие с санитарными нормами устанавливаются расстояния (разрывы) между производственными зданиями и сооружениями. Величина разрыва между зданиями, освещаемыми через оконные проемы, должна быть не менее наибольшей высоты до карниза противостоящих зданий. Между отдельно стоящими корпусами зданий с полузамкнутым двором (П и Ш – образная застройка) величина разрыва должна быть не менее 15 м. В замкнутых дворах делают сквозные проезды шириной не менее 4 м и высотой не менее 3,5 м. Разрывы между зданиями, в которых расположены особо шумные производства, и соседними должны быть не менее 100 м. При определении разрывов между зданиями сопоставляют требования санитарной и пожарной опасности. Если санитарные разрывы окажутся меньше пожарных, принимают требуемый противопожарный разрыв. Дороги на территории промышленных предприятий должны быть, как правило, прямолинейными, с твердым покрытием, обеспечивать двустороннее движение. Для движения людей должны быть предусмотрены тротуары. Через железнодорожное полотно в местах интенсивного движения людей устраивают мосты-переходы либо тоннель под путями. 14.3.Требования к конструкции зданий Производственные здания и сооружения должны обеспечивать наиболее рациональное выполнение технологического процесса, создавать благоприятную производственную обстановку и устранять пожароопасность. Производственные здания основного назначения (где размещается технологическое оборудование) и склады, по возможности, должны иметь прямоугольную форму, что обеспечивает наилучшее освещение и вентиляцию. Конструкция производственных зданий, их габариты и число этажей обуславливаются технологическим процессом, степенью его пожаро- и взрывобезопасности, наличием вредных выделений согласно СНиП 31-03-2001 «Производственные здания». Для безопасности движения работающих и удобства транспортировки грузов необходимо предусмотреть в цехах раздельные входы и выходы для людей и транспорта. Двери и ворота должны открываться наружу. На случай пожара в производственных зданиях оборудуются эвакуационные выходы. У наружных выходов необходимо устраивать тепловые воздушные завесы или тамбуры с двумя дверями. Ширина тамбура для прохода людей должна быть равна ширине дверного проема плюс 0,3 м в обе стороны. Ворота для железнодорожного транспорта должны иметь ширину, равную ширине вагона плюс 1,5 м, и высоту, равную высоте вагона плюс 0,5 м. Ворота для автотранспорта должны иметь ширину и высоту не менее 2,5 м. Вспомогательные помещения (бытовые, столовые, здравпункты и др.) следует размещать в пристройках к производственным зданиям, либо в отдельно стоящих зданиях с наличием сообщения с производственным зданием (галерея, подземный переход). Административно-конторские помещения (заводоуправление, технологический отдел, конструкторское бюро и др.) размещают в отдельно стоящих зданиях. Высота административно-конторских помещений от пола до потолка должна быть не менее 3 м. На одного работающего в конторах должно приходиться не менее 4 м2, в конструкторских бюро – 6 м2 на чертежный стол. В этих помещениях должна обеспечиваться хорошая естественная освещенность и вентиляция. Необходимые вспомогательные помещения и их оснащение назначаются согласно СП 44.13330-2011 в зависимости от группы производственных процессов. Бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, курительные, помещения для обогрева, личной гигиены женщин), кроме туалетов, следует размещать в пристройках к производственным зданиям. Состав, оборудование и устройство бытовых помещений – в зависимости от санитарной характеристики производственного процесса. 14.4.Санитарно-гигиенические требования к конструктивным элементам производственных и вспомогательных помещений Объем производственных помещений должен быть таким, чтобы на каждого работающего приходилось не менее 15 м3 свободного пространства и не менее 4,5 м2 площади. Необходимая высота от пола до потолка производственных помещений не менее 3.2 м, а до низа выступающих с потолка конструктивных элементов – не менее 2,6 м. Высота производственных помещений со значительными тепло-, влаго- и газовыделениями должна обеспечивать достаточное удаление вредных выделений от рабочей зоны. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола, на котором расположены рабочие места. В одноэтажных производственных помещениях с естественной вентиляцией не допускаются сплошные пристройки по всему периметру стен, ухудшающие аэрацию. Внутренняя отделка стен производственных помещений, где работают с ядовитыми (ртуть, свинец и др.) или радиоактивными веществами, должна обеспечиваться влажной уборкой. Рельсы в производственных помещениях укладывают таким образом, чтобы они не выступали над уровнем пола. Каналы и отверстия в полах закрывают специальными крышками заподлицо с поверхностью пола. Туннели для транспортных устройств и трубопроводов должны иметь высоту не менее 0,8 м и ширину свободного прохода не менее 0,6 м. Расположение производственных помещений в подвальных этажах, как правило, не допускается. В подвалах высотой 2,25 м возможно размещение вспомогательного оборудования (насосы, электродвигатели и пр.). Такие помещения должны быть оборудованы вентиляцией. Расположение административно-конторских помещений в подвалах не допускается. Высота бытовых помещений от пола до потолка должна быть не менее 2,5 м и от потолка до низа выступающих конструкций – не менее 2,2 м. Расстояние от пунктов питания до цеха при обеденном перерыве до 30 минут должно быть не более 300 м, а при перерыве не менее 1 час – не более 600 м. 15. Пожарная безопасность Пожаром называется неконтролируемое во времени и пространстве горение. Пожар – это бедствие, которое нередко сопровождается гибелью людей и безвозвратными материальными потерями. По силе разрушения по­жары стоят в ряду таких стихийных бедствий, как землетрясение, наводнение, ураганы, селевые потоки, лавины, оползни, хотя таковыми (т.е. стихий­ными бедствиями) не являются. На планете ежегодно ~ 5 млн пожаров, в которых получают термопо­вреждения каждый тысячный житель земли. Примерно в каждых 9 из 10 слу­чаев в пожарах виноват человек. Таким образом, если и можно назвать пожар стихией, то только стихией человеческого поведения. Только в России в год, образно говоря, «сгорает» целый областной го­род, со всеми магазинами, предприятиями, инфраструктурой и т.д. Ежегодно число пожаров увеличивается на 10%, а гибель людей в них – на 12%. Так, на­пример, за 1994 год в России произошло более 20 тысяч пожаров, в которых погибло около 17 тысяч людей. Это своеобразная необъявленная война! При этом (по данным X. Банбери) порядка 60...80% погибших при по­жарах умерли от воздействия дыма и токсичных газов. С увеличением высоты зданий скорость задымления эвакуационных путей в них (лестничные клетки, шахты лифтов, поэтажные коридоры) резко возрастает. Хотя, кроме угарного газа, в дыме содержатся и другие потенциально токсичные компоненты (так X. Банберн приводит более 50 компонентов, вы­деляющихся при деструктивной перегонке древесины), он почти всегда имеет более высокую концентрацию, что позволяет связывать большинство смер­тельных случаев именно с ним (до 40% трупов при вскрытии содержат угар­ный газ). При этом, оценивая токсичность некоторых веществ, выделяющихся при пожаре, следует учитывать возможность острого отравления из-за повы­шения их концентрации даже на короткое время. По данным Е. Батчер опас­ная концентрация при кратковременном воздействии ~ в 20 раз выше макси­мального допустимого при длительном воздействии. Однако эффект воздействия токсичных газов в значительной мере за­висит от психического и физического состояния людей. Хорошо известно, что в условиях психического стресса, возникающего при пожаре, даже весьма низкая концентрация газов может привести к несчастному случаю или смер­тельному исходу. Основные причины пожаров по Нижегородской области: 1 - неосторожное обращение с огнем; 2 - неисправность печей и дымоходов; 3 - шалость детей с огнем; 4 - нарушение правил при топке печей; 5 - бытовые электроприборы; 6 - поджоги; 7 - керосиновые и газовые приборы; 8 - неисправность электрооборудования. При этом очень частая причина гибели – курение в пьяном виде (70...80 человек по области гибнет ежегодно). Пожарная безопасность может быть обеспечена мерами пожарной профилактики и активной пожарной защиты. Таблица 15.1 Токсичные компоненты, которые могут выделяться при горении различных материалов (Е. Батчер) № п/п Токсичный газ или пар Источник образования (материал) 1 Углекислый газ (диоксид углерода), угарный газ (оксид углерода) Все горючие материалы, содержащие углерод 2 Оксиды азота Целлулоид, полиуретаны 3 Цианистый водород Древесина, шелк, кожа, пластмассы с азотом, целлюлозные материалы, вис­коза, целлюлозные пластмассы 4 Акролеин Древесина, бумага 5 Диоксид серы Резина, тиоколы 6 Галогеносодержащие кислоты и другие соединения (соляная, бромистоводородная, плавиковая кислоты; фосген) Поливинилхлорид, огнестойкие пла­стмассы, фторированные пластмассы 7 Аммиак Меламин, нейлон, мочевина, формальдегидные смолы 8 Альдегиды Формальдегид, древесина, нейлон, полиэфирные смолы 9 Азо-бис-сукционитрил Пенопласты 10 Компоненты, содержащие сурьму Некоторые огнестойкие пластмассы 11 Бензол Полистирол 12 Изоцианиды Пенополиуретан 15.1. Общие сведения о процессе горения. Термины и определения Горение – это химическая реакция окисления с выделением теплоты и света. Для возникновения горения нужны три фактора: 1 – горючее вещество; 2 – окислитель (кислород, хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и т.д.) и 3 – источник загорания (импульс энергии).В зависимости от скорости химической реакции окисления веществ различают пожар (~ 10 м/с), взрыв (~ 100 м/с) и детонацию (~ 1000 м/с). Процесс возникновения горения подразделяют на несколько видов: • вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающейся образованием сжатых газов; • взрыв – быстрое преобразование вещества (взрывное горение), сопро­вождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу; • детонация – мгновенный и разрушительный взрыв, вызванный взры­вом другого вещества при соприкосновении с ним или на расстоянии; • тление – горение без свечения, обычно опознаваемое по появлению дыма; • возгорание – возникновение горения под действием источника зажига­ния; • воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени; • самовозгорание – явление резкого увеличения скорости экзотермиче­ских реакций до горения вещества без источника зажигания; • самовоспламенение – самовозгорание с появлением пламени; • температура вспышки – самая низкая (в условия специальных испыта­ний) температура горючего вещества, при которой над его поверхностью об­разуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения; • температура воспламенения – температура горючего вещества, при ко­торой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение. • температура тления – самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчи­вающееся возникновением тления; • легковоспламеняющаяся жидкость (ЛВЖ) – жидкость, способная са­мостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая темпе­ратуру вспышки не выше 61 оC; к взрывоопасным относят ЛВЖ, у которых температура вспышки не превышает 61 оC, а давление паров при 20 оС – менее 100 кПа ( ~ 1 ат); • горючая жидкость (ГЖ) – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания и имеющая температуру вспышки более 61 оС; она относится к пожароопасной, но, нагретая в условия производства до температуры вспышки и выше, взрывоопасной; • горючие газы – относятся к взрывоопасным при любых температурах окружающей среды; • горючие пыли и волокна – относятся к взрывоопасным, если их ниж­ний концентрационный предел воспламенения (НКПВ) не более 65 г/м 3; • верхний и нижний концентрационный пределы воспламенения (ВКПВ и НКВП) – соответственно максимальная и минимальная концентрации го­рючих газов, паров ЛВЖ, пыли или волокон в воздухе, выше и ниже которых взрыва не произойдет даже при наличии источника инициирования его; • область воспламенения – область между ВКПВ и НКПВ. Она зависит от ряда факторов: мощности источника воспламенения, примеси инертных газов и паров, температуры и давления горючей смеси. Помещение – пространство, огражденное со всех сторон (в том числе с окнами и дверьми), с покрытием (перекрытием) и полом (пространство под навесом или ограниченное сетчатым ограждением не являются помещения­ми). Наружная установка – установка, расположенная вне помещения (снаружи), открыто или под навесом либо за сетчатыми (решетчатыми) кон­струкциями. Взрывоопасная зона – помещение или ограниченное пространство в помещении или наружней установке, в котором имеются или могут образо­вываться взрывоопасные смеси. Взрывозащищенное электрооборудование – такое, в котором преду­смотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможно­сти воспламенения его среды вследствие эксплуатации этого электрооборудо­вания. Электрооборудование общего назначения – такое, которое выполнено без учета требований, специфических для определенных условий эксплуата­ции. Искробезопасная электрическая цепь – электрическая цепь, выполнен­ная так, что электрический разряд или ее нагрев не может воспламенить взрывоопасную среду при предписанных условиях испытания. Безопасный экспериментальный максимальный зазор (БЭМЗ) – макси­мальный зазор между фланцами оболочки, через который еще не проходит передача взрыва из оболочки в окружающую среду при любой концентрации смеси в воздухе. Пожароопасность веществ характеризуется линейной (м/с) и массовой (г/с) скоростями горения (распространения пламени), предельным содержани­ем кислорода, при котором еще возможно горение. По степени горючести вещества подразделяют на: 1) горючие (сгораемые) – при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после его удаления; 2) трудногорючие (трудносгораемые) – горят лишь при наличии источника зажигания; 3) негорючие (несгораемые) – не воспламеняются даже при воздействии достаточно мощных импульсов. 15.2. Причины пожаров на предприятии Наличие сложных производственных машин и установок, значитель­ного количества легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов и других материалов обусловливает повышенную пожарную опасность промышленных предприятий. Распределение причин пожаров на машиностроительных предприятиях: 1 - нарушение технологического режима; 2 - неисправность электрооборудования; 3 - плохая подготовка оборудования к ремонту; 4 - самовозгорание промасленной ветоши и т.п.; 5 - несоблюдение графика ППР, износ и коррозия оборудования; 6 - конструктивные недостатки оборудования; 7- неисправность запорной аппаратуры и заглушек на трубопроводах; 8 - искры при сварочных работах; 9 - ремонт на ходу; 10 - реконструкция установок с отклонением от технологии. Следовательно, основной причиной является нарушение технологиче­ского процесса (33%)! Это связано с его большим разнообразием и сложно­стью (механическая обработка, очистка, обезжиривание, сушка, окраска и т.п.). Согласно ГОСТ 12.1.033 ССБТ «Пожарная безопасность. Термины и определения» понятие пожарная безопасность означает состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность воз­никновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей. Правила пожарной безопасности – комплекс положений, устанавли­вающих порядок соблюдения требований и норм пожарной безопасности при строительстве и эксплуатации объекта. Противопожарное состояние – состояние объекта, характеризуемое числом пожаров и ущербом от них, числом загораний, а также травм, отрав­лений и погибших людей, уровнем реализации требований пожарной безо­пасности, уровнем боеготовности пожарных подразделений и добровольных формирований, а также противопожарной агитации и пропаганды. Согласно стандартам возможная частота пожаров и взрывов допуска­ется такой, чтобы вероятность их возникновения или вероятность воздейст­вия опасных факторов на людей на превышала в течение года, 10-6 на челове­ка. Опасными факторами пожара для людей являются: • открытый огонь и искры; • повышенная температура воздуха и предметов; • токсичные продукты горения; • дым; • пониженная концентрация кислорода в воздухе; • обрушение и повреждение зданий; • взрывы. 15.3. Оценка пожарной безопасности промышленных предприятий Согласно НПБ 105-03 в зависимости от характеристики обращающих­ся в производстве веществ и их количества все производственные помещения делятся по пожарной и взрывопожарной опасности на категории А, Б, В1-В4, Г и Д. Таблица 15.2 Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности Категория помещения Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении 1 2 А Взрывопожароопасная Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 оС в таком количестве, что могут образовы­ваться взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламене­нии которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимо­действии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помеще­нии превышает 5 кПа 1 2 Б Взрывопожароопасная Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 оС, горючие жидкости в таком ко­личестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышаю­щее 5кПа В1-В4 Пожароопасная Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещест­ва и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислоро­дом воздуха или друг с другом только гореть при условии, что по­мещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А и Б Г Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или рас­плавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождает­ся выделением лучистой теплоты, искр и пламени: горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизиру­ются в качестве топлива Д Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии Разделение помещений на категории В1-В4 осуществляется путём сравнения максимального значения удельной временной пожарной нагрузки (расчётная величина) на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки (табличные данные). 15.4. Классификация помещений и наружных установок по взрыво- и пожароопасности при применении электрооборудования Помещение – пространство, огражденное со всех сторон стенами (в том числе с окнами и дверями), с покрытием (перекрытием) и полом (пространство под навесом или ограниченное сетчатыми ограждениями, не являются помещениями). Наружная установка – установка, расположенная вне помещения (снаружи) открыто или под навесом либо за сетчатыми (решетчатыми) конструкциями. Взрывоопасная зона – помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси. Пожароопасная зона – пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях. Согласно ПУЭ взрывоопасные производственные помещения делятся на 6 классов: 1. Зона класса В-I – помещения, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси паров и газов с воздухом даже при нормальных условиях работы (например, помещения, в которых производят слив ЛВЖ в открытые сосуды и т.д.). 2. Зона класса В-Iа – помещения, в которых взрывоопасные смеси могут образовываться лишь при авариях или неисправностях. 3. Зона класса В-Iб – помещения с горючими парами и газами с НКПВ > = 15% или локальным образованием взрывоопасных смесей в объеме < 5% от объема помещения. 4. Зона класса В-Iг – наружные установки с взрывоопасными газами, парами и ЛВЖ (газгольдеры, сливоналивные эстакады и т.п.). 5. Зона класса В-II – помещения, в которых образовываются горючие пыли и волокна, способные при нормальных условиях образовывать взрывоопасные смеси. 6. Зона класса B-IIa – помещения, в которых взрывоопасные пыли могут образовываться лишь при аварии или неисправности (разгерметизация пневмотранспортирующего оборудования с применением азота, сепара­торные установки с механической загрузкой и т.п.). Пожароопасные помещения подразделяются на 4 класса: 1. Зона класса П-I помещения, в которых содержатся горючие жидкости (например, минеральные масла и т.п.). 2. Зона класса П-II – помещения, в которых содержатся горючие пыли с НКПВ > 65 г/м 3. 3. Зона класса П-IIа – помещения, в которых содержатся твердые горючие вещества, не способные переходить во взвешенное состояние. 4) Зона класса П-III – наружные установки, в которых содержатся ГЖ (с температурой вспышки >61 оС) или твердые горючие вещества. 15.5. Мероприятия пожарной профилактики Мероприятия пожарной профилактики подразделяются на: 1) организационные – правильная эксплуатация машин и внутризаводского транспорта; правильное содержание зданий, территорий; обучение рабо­чих и служащих правилам пожарной безопасности и их инструктаж; орга­низация добровольных пожарных дружин, пожарно-технических комиссий; издание приказов по вопросам усиления пожарной безопасности, соблюде­ния противопожарного режима и т.д.; 2) технические – соблюдение противопожарных правил, норм при проектиро­вание зданий, при устройстве электропроводки и оборудования, отопле­ния, вентиляции, освещения; правильное размещение оборудования и т.д.; 3) режимные – запрещение: курения в неустановленных местах; производства сварочных и других огневых работ в пожароопасных помещения и т.п.; 4) эксплуатационные – своевременные профилактические осмотры, ремонт и испытание технологического оборудования и т.п. Строительные конструкции характеризуются следующими показателями. Предел огнестойкости – время в часах от начала испытания конструкции по стандартному температурному режиму до возникновения одного из признаков: образование в конструкции трещин или отверстий, сквозь ко­торые проникают продукты горения или пламя; повышение температуры на обогреваемой поверхности конструкции в среднем более, чем на 140оС; потери конструкцией своей несущей способности; переход горения в смеж­ные конструкции или помещения; разрушение узлов крепления конструкции. Различают пять степеней огнестойкости основных зданий в зависимости от величины предела огнестойкости и пределов распространения огня по этим конструкциям. При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать способы увеличения их пожарной безопасности: 1) повышение огнестойкости зданий – пропитка, облицовка, огнезащитная покраска, оштукатуривание и т.п.; 2) зонирование территории – родственные производства группируют; по­мещения с повышенной пожароопасностью распределяют с подветрен­ной стороны; склады ЛВЖ и резервуары с горючим веществом – в более низких местах; дороги должны обеспечивать беспрепятственный удоб­ный проезд пожарных автомобилей к любому зданию и т.п.; 3) противопожарные разрывы – предназначены для предотвращения рас­пространения пожара с одного здания на другие; 4) противопожарные преграды – стены, перегородки, перекрытия, двери, ворота, люки, тамбуры – шлюзы, окна; 5) пути эвакуации – число эвакуационных выходов из здания и с каждого этажа определяется расчетом, но принимается не менее двух; они долж­ны быть рассредоточены; предусматривается наличие незадымляемых лестничных клеток, наружных открытых лестниц, пожарных лестниц и т.д.; 6) удаление из помещения дыма при пожаре. Дым особенно опасен в со­временных высотных зданиях. Удаление его производится через окон­ные проемы, аэрационные фонари, специальные дымовые люки, легкосбрасываемые конструкции – при взрыве. Пожарная безопасность обеспечивается системой предотвращения по­жара и системой пожарной защиты (ССБТ ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования»). Система предотвращения пожара обеспечивается: • предотвращением образования горючей среды; • предотвращением образования в горючей среде (или внесением в нее) ис­точников зажигания; • поддерживанием температуры горючей среды ниже максимально допусти­мой по горючести; • уменьшением определяющего размера горючей среды ниже максимально­го допустимого по горючести. (Горючесть – способность вещества, мате­риала, смеси, конструкции к самостоятельному горению). Система пожарной защиты – комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на лю­дей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него. Система пожарной зажиты должна разрабатываться по каждому конкретно­му объекту из расчета, что нормальная вероятность возникновения опасных факторов пожара на людей принимается равной не более 0,000001 в год в расчете на отдельного человека. Пожарная защита должна обеспечиваться: • максимально возможным применением негорючих и трудногорючих ве­ществ и материалов вместо пожароопасных; • ограничением количества горючих веществ и их размещением; • изоляцией горючей среды; • предотвращением распространения пожара за пределы очага; • применением средств пожаротушения; • применением конструкций объектов с необходимыми пределами огне­стойкости; • эвакуацией людей; • применением коллективной и индивидуальной защиты людей (когда эва­куация затруднена или нецелесообразна); • применением средств пожарной сигнализации (НПБ 22-96) и систем оповещения о по­жаре (НПБ 104-03); • организацией пожарной охраны объекта. На каждом предприятии с учетом его особенностей должны разраба­тываться мероприятия по пожарной профилактике. Особые противопожарные требования предъявляются к системе ото­пления и кондиционирования воздуха (СНиП 41-01-2003 «Отопление, венти­ляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования»). Наибольшую опасность представляет местное отопление, когда печи для сжигания топлива непосредственно стоят в помещении. Наименьшую пожарную опасность представляет воздушное калори­ферное центральное отопление из-за отсутствия трубопроводов и батарей. При водяном и паровом отоплении лучше использовать гладкие по­верхности нагревательных приборов, так как на них меньше оседает пыли и ее легче убирать. Трубопроводы не должны соприкасаться с конструкциями из горючих и трудногорючих материалов. В местах прохождения через такие конструкции устанавливают воздушные прослойки или разделки из негорю­чих теплоизоляционных материалов. Отопительные приборы также не ставят вплотную к горючей конструкции. При централизованном воздушном отоплении обращают внимание на исправность электродвигателя, электропроводки, пусковых и предохрани­тельных устройств, а также заземления. В приборах электрического отопления электропанели выполняются из бетона, в который заделываются асбестовые трубы с намотанными на них проводниками. Их устанавливают под окнами, в перекрытиях и в стенах. Снижение пожарной опасности здесь связано с совершенствованием отопительных приборов: например, маслонаполненный электрорадиатор практиче­ски безопасен и может широко использоваться как прибор местного отопле­ния. Электрокамины же, имеющие открытые спирали, могут явится причиной пожара. Газовые приборы отопления располагаются на высоте 3-15 м от пола с таким расчетом, чтобы интенсивность теплового излучения распределялась равномерно по отапливаемому помещению. Баллоны, горелки и шланги на­дежно закрепляют на перекрытиях и стенах. Горелки устанавливают на рас­стоянии не менее 1 м от горючих, 0,7 м от трудногорючих и 0,4 м от негорю­чих конструкций. Шланги прокладывают на высоте не менее 2 м и без пере­гибов и соединяют с редукторами баллонов, газопроводами и горелками хо­мутиками и гайками. В местах, где работают передвижные, полустационарные газовые ото­пительные установки, не допускается производить сварочные, малярные, сто­лярные работы, хранить баллоны с кислородом и горючими газами, а также легковоспламеняющиеся, горючие жидкости и материалы. Во избежание воз­можных взрывов при утечке газов баллоны не разрешается устанавливать в подвальных помещениях. Не следует размещать баллоны на расстоянии ме­нее 1,5 м от отопительных приборов, так как при нагревании газы расширя­ются, в баллонах повышается давление, что может привести к взрыву и несча­стным случаям. Неправильное устройство и эксплуатация вентиляционной уста­новки и системы кондиционирования воздуха могут стать причиной возник­новения и распространения пожаров. По воздуховодам могут перемещаться горючие вещества и смеси го­рючих газов, паров, пыли, которые могут загореться или даже взорваться от искры, тепла, статического электричества, самовозгорания и т.п. Защита от распространения пламени в вентиляционных и аспирационных установок достигается с помощью огнепреградителей, быстродействую­щих заслонок, шиберов, отсекателей, водяных завес и т.д., принцип действия которых основан на гашении пламени в узких каналах. 15.6. Средства пожаротушения Принципы прекращения горения: • изоляция очага от воздуха или снижение концентрации кислорода (окислителя) разбавлением негорючими газами до значения, при котором горение прекращается; • охлаждение очага горения до определенных температур; • интенсивное торможение скорости химической реакции в пламени; • механический срыв пламени сильной струей газа или воды; • огнепреграждение (прохождение пламени через узкие каналы). Для предотвращения распространения пламени из одних аппаратов и трубопроводов в другие и для защиты от попадания огня внутрь аппарата че­рез воздушники резервуаров устанавливают огнепреградители. Пламягасящее действие огнепреградителя состоит в следующем. Чтобы предотвратить распространение пламени, нужно резко снизить температуру потока горячих газов. Для этого поток разбивают на большое число отдельных струй, кото­рые быстро охлаждаются. Если скорость теплоотдачи превышает скорость тепловыделения, то горение считается невозможным (рис. 15.1) Аппараты пожаротушения подразделяются на передвижные (пожарные автомобили), стационарные установки и огнетушители (ручные до 10 л и передвижные или стационарные свыше 25 л). Рис. 15.1. Огнепреградители: а - с горизонтальными стенками; б - насадочные; в - кассетные; г – металлокерамические; 1 - корпус; 2- огнетушащее устройство; 3- опорные кольца; 4- решетка 15.7. Первичные средства пожаротушения Пожары в начальной стадии тушат из огнетушителей с применением пожарного инвентаря (бочка с водой, ведра пожарные, ткань асбестовая, ящики с песком, пожарные щиты, багры, топоры). Углекислотные огнетушители (диоксид углерода): • ручные ОУ-2А, ОУ-5, ОУ-8; • передвижные ОУ-25, ОУ-80, ОУ-40. Они предназначены для тушения различных материалов и установок напряжением до 1000 В. Огнетушители химпенные (щелочной и кислотный заряд, ОХП-10) применяются для тушения твердых материалов и ГЖ на площади до 1 м 2. Огнетушители воздушные (6%-ный водный раствор пенообразователя ПО-1 и диоксид углерода, ОВП-5, ОВП-10) используется для тушения ЛВЖ, ГЖ, твердых (в том числе тлеюших) материалов (кроме металлов и установок под напряжением). Огнетушители хладановые (тетрафтордибромэтан, трифторбромэтан и т.д., ОХ-3, ОХ-7) используется для тушения ЛВЖ, ГЖ, горючих газов. Огнетушители порошковые (ОП-1, ОП-2А, ОП-10А, ОП-100, ОП-250 на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия) эффективны для тушения различных материалов и установок под напряжением до 1000 В. 15.8. Автоматические установки пожаротушения Они предназначены для полной ликвидации пожара в начальной ста­дии, локализации его с помощью огнетушащих средств до прибытия пожар­ных подразделений. Различают установки пожаротушения: • водяного; • пароводяного; • пенного; • газового и аэрозольного; • порошкового. Установки водяного пожаротушения используются для противопо­жарной защиты предприятий текстильной, деревообрабатывающей промыш­ленности, театрально – зрелищных учреждений и различных складов. Наибо­лее широко распространены спринклерные и дренчерные установки. Спринклерные установки предназначены для локализации и тушения пожара. Они включаются автоматически при повышении температуры выше заданной величины. Датчиком служит спринклеры (оросители), легкоплав­кие замки которых расплавляются в условиях начинающегося пожара. Дав­ление в распределительной сети падает, клапан на линии питания сети водой открывается. Одновременно подается сигнал пожарной тревоги. Чисто водяные спринклерные установки применяются в помещениях с температурой выше 4оС. В противном случае используются воздушные или смешанные спринклерные установки, так как в них трубопроводы с водой мо­гут замерзнуть. Дренчерные установки служат в основном для борьбы с пожаром в помещениях высокой пожарной опасности, где возможно быстрое распро­странение огня. Они локализуют пожар (при горении легко воспламеняющихся веществ и жидкостей) и позволяют пожарным приблизиться к очагу горения и предотвратить распространение огня на соседнее оборудование и сооружения. Установки пароводяного пожаротушения предназначены для тушения пожаров на предприятиях нефтеперерабатывающей, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, электростанциях, железнодорож­ном и водном транспорте . Используется концентрация водяного пара в воз­духе не менее 35% по объему. Перед пуском установки закрывают все окна и двери, людей выводят из аварийного помещения и только после этого подается пар. Успешное ту­шение пожара достигается при интенсивности подачи пара не менее 0,005 кг/(см 3) и временем тушения ~ 3 мин. Установки пенного пожаротушения используются при тушении пожа­ров на объектах хранения и переработки ЛВЖ и ГЖ, легкогорючих веществ и материалов. В настоящее время такими установками защищают все парки хранения нефти и нефтепродуктов, нефтяные насосные станции, технологиче­ские установки нефтеперерабатывающих заводов, кабельные туннели и дру­гие помещения электростанций. Установки газового и аэрозольного пожаротушения предназначены для локализации и ликвидации горения в тех случаях, когда применение дру­гих огнетушащих средств недопустимо. Газовое тушение может быть объем­ным (в помещениях с ограниченной площадью проемов и при быстром разви­тии пожара), местным (в небольших очагах горения – ваннах, аппаратах и т.п.) и комбинированными (при большом числе проемов в помещениях), ко­гда одновременно включаются другие установки тушения пожара. Установки порошкового пожаротушения предназначены для локали­зации и ликвидации горения тех веществ и материалов (алюминийорганических соединений, щелочных материалов, сжиженных газов и др.), которые нельзя тушить другими средствами. Эти установки имеют емкости с порошком и баллоны с диоксидом уг­лерода или азотом для пневмоподачи порошка, а также стационарную рас­пределительную сеть трубопроводов с оросителями. Они могут быть с автома­тическим, дистанционным и ручным включением. 15.9. Пожарная связь и сигнализация Пожарная связь и сигнализация организуется для быстрого и точного приема сообщений о пожаре, своевременного вызова дополнительных сил, поддержания связи с подразделениями, находящимися в пути и на месте по­жара, связи между подразделениями на пожаре, передачи информации долж­ностным лицам о ходе тушения пожара, для повседневной оперативной связи подразделений и должностных лиц. Центральный пункт пожарной связи соединяется с городской автома­тической телефонной станцией (АТС) специальными линиями. Системы пожарной сигнализации служат для обнаружения и оповеще­ния о месте возникновения пожара. Совмещенная пожарно-охранная сигна­лизация выполняет функции охраны объектов от посторонних лиц и пожар­ной сигнализации. Основные элементы пожарной охранно-пожарной сигнализации: по­жарные извещатели, приемные станции, линии связи, источники питания, звуковые или световые сигнальные устройства (рис. 15.2). По способу соединения извещателей с приемной станцией различают лучевые (радиальные) и шлейфовые (кольцевые) системы (рис. 15.3). Пожарные извещатели могут быть автоматического и ручного дейст­вия. В зависимости от параметра срабатывания пожарного извещателя, они бывают: тепловые, дымовые, световые, комбинированные, ультразвуковые и ручные. Рис. 15.2. Схема установки пожарной сигнализации Рис. 15.3 Схема устройства систем электрической пожарной сигнализации: а - лучевая (радиальная); б - шлейфовая (кольцевая); 1 - извещатели - датчики; 2 - приемная станция; 3 - блок резервного питания от аккумулятора; 4 - блок питания от сети; 5 - система переключения с одного питания на другое; 6 - проводка Тепловые извещатели срабатывают при повышении температуры ок­ружающей среды, дымовые – при появлении дыма, световые – при наличии открытого огня, комбинированные – при повышении температуры и появле­нии дыма, ультразвуковые – при изменении ультразвукового поля под дейст­вием огня, ручные – при включении ручным способом. По исполнению пожарные извещатели бывают нормального исполне­ния, взрывобезопасные, искробезопасные, герметичные. По принципу дейст­вия они разделяются на максимальные, срабатывающие при определенном значении абсолютной величины контролируемого параметра, и дифференци­альные, реагирующие только на скорость изменения параметра и срабаты­вающие при определенном ее значении. Пожарные извещатели характеризуются чувствительностью, инерци­онностью, зоной действия, помехозащищенностью, конструктивным испол­нением. Автоматические пожарные извещатели осуществляют посылку сигна­лов, основанных на различных принципах замыкания электрической цепи (изменении электропроводности тел, контактной разности потенциалов, фер­ромагнитных свойств материалов, изменении линейных размеров твердых тел, физических параметров жидкостей, газов и т.д.). Тепловые извещатели дифференциального действия типа ДПС-ОЗ ра­ботают на принципе разного нарастания термо-ЭДС в зачерненных и посе­ребренных слоях термопар. Срабатывают при быстром повышении темпера­туры (со скоростью 30о/с), имеют расчетную площадь обслуживания помещения до 30 м2 и могут применяться во взрывоопасных помещениях. Для сигнализации от ручных и тепловых извещателей используют приемные станции типа ТЛО-30/2М (тревожная, лучевая, оптическая) на 30 лучей при радиальной схеме соединения извещателей типа ПИКЛ-7 со станцией. Работоспособность тепловых извещателей многократного действия проверяют не реже одного раза в год переносным источником тепла (электролампой 150 Вт с рефлектором). Извещатель исправен, если он сраба­тывает не позднее 3 мин с момента поднесения к нему источника тепла. Дымовые извещатели делятся на фотоэлектрические и ионизационные. Фотоэлектрические извещатели (ИДФ-1М, ДИП-1) работают на принципе рассеяния частицами дыма теплового излучения. Ионизационные – использу­ют эффект ослабления ионизации воздушного межэлектродного промежутка дымом. Например, сигнализационная дымовая пожарная установка типа СДПУ-1 предназначена для обнаружения дыма с последующей подачей све­товых и звуковых сигналов и управления внешними электрическими цепями автоматических устройств пожаротушения. Она рассчитана на 10 лучей элек­трической сети с подключением в каждый луч по 10 извещателей. Сеть на­пряжением 220 В страхуется питанием от аккумуляторной батареи. Комбинированные тепловые и дымовые извещатели имеют чувствительный элемент в виде ионизационной камеры (для реагирования на дым) и терморезисторы (для реагирования на теплоту). Температура сраба­тывания 50-80 оС. Расчетная площадь обслуживания 100 м 2. Дымовые и комбинированные извещатели проверяют не реже одного раза в месяц переносными источниками дыма и тепла. Время срабатывания извещателя не более 10 с. Устанавливают их в помещениях, в которых нет пыли, паров кислот и щелочей. В световых извещателях для обнаружения пожара используется явле­ние фотоэффекта, т.е. преобразование световой энергии в электрическую. В помещениях, где устанавливаются такие извещатели, не должно быть источ­ников ультрафиолетового и радиоактивного излучений, открытого пламени, работающих сварочных аппаратов и т.п. Световые извещатели проверяют пламенем свечи или спички. Ультразвуковой извещатель (например, Фикус -МП) предназначен для пространственного обнаружения очага горения и подачи сигнала тревоги. Такие извещатели безинерционны и обслуживают большую площадь (до 1000 м2), но дорогие и имеют возможность ложного срабатывания. Некоторые рекомендации по применению видов извещателей. Тепловые и световые – в помещениях с оборудованием и трубопрово­дами для перекачки, производства и хранения лаков, красок, растворителей, ГЖ, ЛВЖ, для испытания ДВС и топливной аппаратуры, наполнения балло­нов горючими газами. Дымовые – в помещениях для электронно-вычислительной техники, электронных регуляторов, управляющих машин АТС, радиоаппаратурных. Тепловые и дымовые – устанавливаются в местах прокладки кабелей, в помещениях для трансформаторов, распределительных и щитовых устройств предприятий, обслуживающих автомобили, в которых производятся и хра­нятся изделия из древесины, синтетических смол и волокон, полимерных ма­териалов, целлулоида, резины, текстильных материалов и т.п. 15.10. Организация пожарной охраны на предприятиях Ответственность за организацию пожарной охраны, соблюдение необходимого противопожарного режима и своевременное выполнение противопожарных мероприятий возлагается на руководителя предприятия (работодателя) и начальников цехов (мастерских, лабораторий и т.п.). Они обязаны: 1) обеспечить полное и своевременное выполнение правил пожарной безопасности и противопожарных требований СНиП при проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации производственных объектов; 2) организовать на предприятии пожарную охрану, добровольную пожарную дружину и пожарно-техническую комиссию и руководить ими; 3) предусматривать необходимые ассигнования на содержание пожарной охраны, приобретение средств пожаротушения; 4) назначать лиц, ответственных за пожарную безопасность цехов, лабораторий, складов, баз, участков и т.д. На нарушителей правил и требований пожарной безопасности руководители предприятий имеют право налагать дисциплинарные взыскания, а также ставить вопрос о привлечении их к судебной ответственности. Противопожарный инструктаж проводится в два этапа: - на первом – инструктаж проводит начальник местной пожарной охраны, инструктор пожарной профилактики, начальник караула или инженер по охране труда; - на втором – знакомят с общими правилами пожарной безопасности для данного участка, технологических установок и т.д. вновь принятых непосредственно на месте его будущей работы, а также при переводе с одного участка работы на другой. Кроме того, не реже одного раза в год проводят периодический противопожарный инструктаж с получением навыков практического пользования первичными средствами пожаротушения и связи. При наличии на предприятии (цехах, участках) повышенной пожарной опасности, кроме противопожарного инструктажа, проводятся занятия по пожарно-техническому минимуму со всеми рабочими и служащими с принятием зачета. Для каждого предприятия, цеха, участка, лаборатории, склада и т.д. должна быть разработана противопожарная инструкция, включающая основные требования пожарной безопасности данного конкретного объекта: - содержание территории предприятия, подъездов и подходов к источникам противопожарного водоснабжения, к зданиям и сооружениям; - порядок движения транспорта по территории предприятия; - о применении открытого огня, курения; - порядок вызова пожарной охраны; - порядок хранения ГЖ и ЛВЖ, обтирочных материалов и производственных отходов; - пути эвакуации и т.д. С целью выявлений нарушений и недостатков техпроцессов, которые могут привести к возникновению пожаров, разработки мероприятий по их устранению, содействия органам пожарного надзора, организации массово-разъяснительной работы среди персонала руководитель предприятия приказом назначает пожарно-техническую комиссию в составе главного инженера (председатель), начальника пожарной охраны объекта, энергетика, технолога, механика, инженера по охране труда, строителя и других специалистов. Особая роль отводится добровольным пожарным дружинам, так как, как правило, любой большой пожар начинается с малого очага, который можно зачастую подавить первичными средствами пожаротушения. Численность ДПД определяется руководителем предприятия и зависит от объема производства и наличия технических средств пожаротушения. Личный состав ДПД застраховывается за счет предприятия на случай увечья и потери трудоспособности, происшедших в результате работы по ликвидации пожара или аварии. 16. Безотходные технологии и утилизация отходов 16.1. Безотходные технологии и экологичность производственных процессов Доступный в результате научно-технической революции уровень антропогенной нагрузки на природную среду требует разработки масштабных проектов преобразования современного производства, коренной технической перестройки народно-хозяйственной структуры природопользования, перехода к природоохранной технологии, новому более высокому уровню общественного производства. Эти вопросы должны решаться на всех этапах производства ресурсного цикла: от добычи полезных ископаемых до изготовления продукции вплоть до ее уничтожения после морального и физического старения и утилизации всех видов отходов. Добыча многих полезных ископаемых удваивается примерно через каж­дые 8...10 лет. Это обстоятельство требует не только постоянного наращивания разведанных запасов полезных ископаемых, но и экономного расходования практически не возобновляемых богатств недр. Улучшение использования минерального сырья - одно из важнейших усло­вий снижения материальных затрат и экологичности. Оно способствует совершенствованию структуры производства, повышает отдачу основных фондов. Экономия соответствующего минерального сырья только на 1% равноценна вовлечению в производство дополнительно 1 млн тонн стали, около 5 млн тонн нефти, до 3 млрд кубометров природного газа. Большое значение имеет внедрение новых технологических процессов, обеспечивающих более полную переработку сырья, полупродуктов и утилизацию отходов производства. Комплексное использование минеральных ресурсов существенно сокраща­ет потери полезных ископаемых и расширяет сырьевую базу, представляет значительную экономическую выгоду. Так, например, на предприятиях цветной металлургии при производстве одиннадцати основных цветных металлов попутно извлекается еще более 60 элементов, в том числе большое количество благородных металлов, висмута, индия, галлия, селена, теллура, кобальта и других элементов. За счет попутного извлечения выпускается более 10% меди, свинца, цинка и около 20% серной кислоты от общего объема производства их в стране. Такие же результаты дает вовлечение в производство отходов обогатительных фабрик, металлургических шлаков, золы и шлаков сжигания энергетических углей. На основе сернистых газов, улавливаемых при переработке медьсодержащих руд, на ряде заводов Урала, например, организовано производство серной кислоты, которая направляется для выпуска на этих же предприятиях минеральных удобрений. Из пыли и газов, образующихся при переработке алтайских полиметаллических руд, улавливают цинк, свинец и значительное количество редких металлов. На Балхашском горно-металлургическом комбинате извлекается молибден из промышленных стоков, при этом достигается необходимая очистка отработанных вод. Однако ведомственный подход порой существенно снижает эффективность использования капитальных и текущих затрат, препятствует проведению единой политики в осуществлении мероприятий по комплексному использованию ресурсов. Загрязнение окружающей среды отходами производства и потребления наносит существенный ущерб зданиям, сооружениям, оборудованию, ускоряет их износ и увеличивает потребность в ремонте, отрицательно действует на растительный и животный мир. Так, удвоение загрязненности атмосферы сокращает срок службы промышленного оборудования в 1,5 раза; сокращает урожайность кукурузы на 43%, сахарной свеклы на 30%. Интенсивность роста овощей может снизиться на 50...90%. Однако экологически чистые технологии требуют значительных затрат и, соответственно, уменьшают уровень действующих сегодня показателей экономической эффективности производства. Поэтому, исходя из экономиических интересов данного предприятия, внедрение конкретного мероприятия может показаться убыточным, в то время как для страны в целом оно будет эффективным. Результатом развития технологии должна стать ее экологизация. Освоение минеральных ресурсов должно происходить с ориентацией на сумму конечных продуктов, а не на один целевой продукт. Например, при переработке сырья черной металлургии теряется медь, кобальт, свинец, цинк, золото, сера, фосфор, алюминий, ванадий и редкие металлы. Сейчас из железной руды извлекаются, кроме железа, лишь отдельные ценные компоненты; из 53 действующих железорудных предприятий комплексную разработку месторождений ведут лишь 7. Можно выделить две принципиальные формы охраны окружающей среды от загрязнений: 1) очистка вредных выбросов и сбросов промышленных, сельскохозяйствен­ных и коммунальных предприятий (пока получила более широкое применение); 2) мероприятия, исключающие возможность отрицательного воздействия на окружающую среду (например, безотходные или малоотходные технологические процессы). Стоимость очистных сооружений уже сейчас достигает 1/3 стоимости основных фондов производства, не полностью исключая вредные вещества. Поэтому кардинальным решением проблемы эффективного использования и защиты окружающей среды (биосферы, гидросферы и литосферы) от загрязнения является создание безотходных, малоотходных и бестоксичных видов производств. В перспективе – безотходные территориально-производственные комплек­сы, построенные по принципу замкнутого цикла и рециркуляции природных ресурсов с соблюдением условий: - малые водоемкость и кислородопотребление; - отсутствие жидких , газообразных и твердых отходов; - экономическая рентабельность; - многократное использование в производстве в новом качестве сырья и продуктов, товаров, машин, физический и моральный срок эксплуатации которых истек. Замкнутую технологию с рециркуляцией естественных ресурсов можно представить как производственный процесс, обеспечивающий в ходе технологического цикла попутное извлечение веществ, которые в обычном производстве являются отходами, их реализацию или поставку смежным предприятиям в качестве сырья или полуфабрикатов. Конечная цель системы – выполнение путем прохождения нескольких ступеней переработки отходов всех видов . Таким образом, под безотходной технологией, безотходным производством, безотходной системой понимается не просто технология или производство того или иного продукта , а принцип организации и функционирования производств, региональных промышленно-производственных объединений, территориально-производственных комплексов страны в целом. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные сырьевые ресурсы), т.е. не нарушается сложившееся эколо­гическое равновесие в биосфере. В итоге система становится безотходной в том случае, если на конечной стадии выделяется такое количество отходов , которое не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. Различают два типа безотходных технологических систем: - открытые; - закрытые, когда отходы на некоторых ступенях направляются снова на переработку в начальной стадии. Промежуточной стадией при создании безотходного производства является малоотходная технология, когда вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными нормами, но по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья или материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение . Основой безотходных производств является комплексная переработка сы­рья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства – это по тем или иным причинам неиспользованная или недоиспользованная часть сырья. Большое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающей технологии. Задачи малоотходной и безотходной технологии: 1 – комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных процессов; 2 – переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия; 3 – создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования; 4 – организация безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов; 5 – использование замкнутых систем водоснабжения. Оценка экологичности предприятий производится по показателям общего и удельного природопользования и загрязнения природных комплексов выбросами, стоками, отходами, физическими излучениями. Показатели экологичности производственных процессов: - коэффициент замкнутости (16.1) где МI и МCI – массы i-го вида готовой продукции и сырья, используемого в технологическом процессе соответственно. Если Кз = 0,91,0 – процесс считается безоотходным; Кз = 0,5-0,9 – малоотходным; Кз = 0,5 – открытым; - коэффициент оборота природных ресурсов (16.2) где Мо и Мс – массы сырья, находящегося в обороте и забираемого из пригородных комплексов соответственно. - коэффициент чистоты производственного процесса а (16.3) в (16.4) о (16.5) где Мвыб, Мсток, Мотх – массы выбросов, стоков, отходов; а в о Мизв, Мизв, Мизв – массы веществ, извлеченных из выбросов, стоков, отходов. При К = 0,9 - 1,0 – процесс считается чистым; К = 0,5 - 0,9 – получистым; К = 0,5 – грязным. Значения коэффициентов замкнутости и чистоты производственных процессов в идеале должны стремиться к 1, коэффициент оборота также должен стремиться к возможному максимуму. Переход на безотходную технологию, как правило , носит постепенный характер. Сначала создаются и внедряются лишь отдельные элементы этой технологии. Например, широко распространяются производства с замкнутыми системами водоснабжения, существенно уменьшающие сброс сточных вод и загрязнение ими водоемов. Под замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия понимается система , в которой вода используется в производстве многократно без очистки или после соответствующей обработки, исключающей образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем . Под замкнутой системой водного хозяйства территориально-промыш­ленного комплекса, района или центра понимается система, включающая использование поверхностных вод, очищенных промышленных и городских сточных вод на промышленных предприятиях, на земледельческих полях орошения при выращивании сельскохозяйственных культур, для полива лесных угодий, для поддержания объема (уровня) воды водоемов, исключающие образование каких-либо отходов и сброс сточных вод в водоем. Свежая вода используется только для питьевых и хозяйственно-бытовых целей. Организация замкнутой системы целесообразна, когда затраты на рекупера­цию воды и веществ, выделенных из сточной воды и переработанных до товарного продукта или вторичного сырья, ниже суммарных затрат на водоподготовку и очистку сточной воды до показателей, позволяющих сбрасывать ее в водные объекты без их загрязнения. Замкнутые системы водного хозяйства следует вводить на вновь строящих­ся предприятиях и на действующих, подлежащих реконструкции. В последнем случае внедрение замкнутых систем идет постадийно с постоянным увеличением оборотного водоснабжения по мере усовершенствования технологии. Основная часть громадных расходов воды в промышленности идет на охлаждение (от 50 до 98% общего баланса водопотребления). Расходы воды промпредприятий в десятки, а иногда и в сотни раз превышают расходы воды городами, в которых они расположены. Пропорционально водопотреблению возрастает количество сточных вод. Быстрый рост водоснабжения уже сейчас создал наряженное положение в некоторых районах страны. Поэтому в областях с ограниченными водными ресурсами необходимо избежать размещения водоемких предприятий и крупных орошаемых массивов без тщательного излучения водохозяйственного баланса и технико-экономического обоснования. К числу наиболее водоемких отраслей промышленности относятся черная металлургия – 24% общего водозабора на промышленные нужды, химическая промышленность – 16%, цветная металлургия – 17%, топливная и нефтехимическая промышленность – 13%, целлюлозно-бумажная – 11%, пищевая – 1,5%. Особенно остро вопросы рационального использования волы на техничес­кие нужды стоят в крупных промышленных городах, где часто технические потребности в воде покрываются за счет городских водопроводов, что порой приводит к нехватке воды для других потребителей. В целом по стране городские водопроводы расходуют на нужды промышленности до 45% своей производительности(~20 млн кубометров воды в сутки). По отдельным городам картина ещё более печальная. Так, в Мурманске из городского водопровода расходуется на нужды промышленности до 60% всей воды, в Уфе – 62%, Тюмени – 66%, Чебоксарах – 67%, Н.Новгороде – 53% и т.д. За рубежом эти цифры значительно меньше: в Лондоне – 25%, в Брюсселе – 13%, в Праге – 13%, в США – 25%. Создалась совершенно парадоксальная ситуация: тысячи специалистов от врачей, химиков, бактериологов до механиков, электриков, технологов и др. высококвалифицированных специалистов своего дела добывают воду ( как сырьё), очищают её от механических, физических, химических и бактериологических примесей до жесточайших требований ГОСТа на питьевую воду, а затем самым бесхозяйственным способом её расходуют на технические нужды, где от воды не требуется высокого качества и годится практически любая природная вода. В случае же подключения предприятия к городской магистрали оптималь­ной схемой является следующая: на территории завода предусматриваются резервуары-ёмкости, вмещающие не менее 8-часового расхода воды предприятием. Вода поступает в эти резервуары в часы, когда отбор воды городскими потребителями минимален, например, ночью (рис. 16.1) Заслуживает внимания кооперация группы предприятий (рядом расположенных) в одну систему оборотного водоснабжения, а на нужды хозяйственно-бытового назначения (душевые, питьевые нужды) воду брать из городского водопровода (например, группа предприятий Ленинского района г. Н. Новгорода). Кроме выше рассмотренных производств с замкнутыми системами водопотребления, большое значение для экономии водных ресурсов и охраны окружающей среды имеет переход на безводную технологию. В машиностроении разработка малоотходных технологических процессов связана, прежде всего, с необходимостью увеличения КИМ (коэффициента использования материала), которая дает не только технико-экономические выгоды, но и позволяет уменьшить отходы и вредные выбросы в окружающую среду. В прокатном производстве получили широкое распространение деталепрокатные станы (зубопрокатные, винтовой прокатки в винтовых камерах, поперечно-винтовой, клиновой и др.), позволяющие в ряде случаев отказаться от дальнейшей металлообработки и сэкономить 10...35% металла по сравнению с обработкой резанием. Порошковая металлургия позволяет получать материалы и изделия с особыми, часто уникальными составами, структурой и свойствами. При этом достигается значительный экономический эффект за счет потерь материалов (до 5...7%) и увеличения КИМ (в 2..3 раза). Рис 16.1. Оптимальная схема подключения промышленных предприятий к городским сетям Таким образом, переход к мало- и безотходной технологии является комплексным процессом, имеющим своей целью создание замкнутой системы «производство – потребление». Однако обеспечение этого замкнутого цикла – идеальная цель (рис. 16.2). Рис. 16.2. Схема безотходной технологии: 1 - возобновимые природные ресурсы; 2 - невозобновимые природные ресурсы; 3 - предметы потребления; 4 - используемые отходы; 5 - неиспользуемые отходы К безотходному производству предъявляется требование сократить неиспользованные отходы до минимума в целях сохранения природного равновесия биосферы. Поэтому под безотходной технологией понимается производство, где вред­ные выбросы и сбросы не оказывают отрицательного воздействия на человека, животный и растительный мир. Её основные черты: - максимальная (близкая к 100% ) степень переработки сырья; - минимальные его затраты; - минимальные затраты энергии на единицу продукции; - исключение из производства токсичных компонентов. Итак, на стадиях подготовки технико-экономического обоснования и разработки проекта строительства или реконструкции предприятия, при вводе его в строй, а в отдельных случаях и при функционировании, производится оценка воздействия на окружающую среду, которая включает в себя определение характера и степени потенциальных видов влияния на природную среду производственной деятельности и связанных с нею экологических, экономических и социальных последствий. На ее основе в соответствии с требованиями ст. 35-39 закона «Об охране окружающей природной среды» проводится экологическая экспертиза. Без положительного заключения экологической экспертизы ни один банк России не будет финансировать работы по строительству и реконструкции предприятий. Оценка воздействия на окружающую среду проводится по следующим разделам: 1. Обоснование цели и необходимости строительства (реконструкции) предприятия. 2. Характеристика применяемых технологических процессов. 3. Возможные альтернативные решения и варианты. 4. Виды и уровни воздействия на окружающую среду до реконструкции и после ввода предприятия. 5. Разработка мероприятий по снижению вредного воздействия на природные комплексы (снижение и очистка выбросов, очистка сточных вод, снижение уровня шума, рекультивация земель, создание санитарно-защитных зон). 6. Оценка возможных аварийных ситуаций и их влияние на природную среду. 7. Система контроля производственной деятельности с позиций охраны окружающей среды. 8. Эколого-экономическая оценка проекта. 9. Прогноз состояния окружающей среды после ввода предприятия в строй на полную мощность. При положительном заключении экологической экспертизы Минприрода дает разрешение на строительство или реконструкцию, а банки открывают счет. Определение степени опасности производств Важное место при оценке экологичности предприятий занимает определение степени опасности производств по методике Комитета по гидрометеорологии и мониторингу. Категория опасности производств (КОП) определяется: (16.6) где М – масса выброса i-го вещества, m/ч; ПДКI – предельно-допустимая концентрация i-го вещества мг/м3; N – количество загрязняющих веществ в выбросах; aI – безразмерный коэффициент, позволяющий соотнести степень вредности вещества с типовой по сернистому газу. Значение aI зависит от класса опасности вредных веществ и принимается равными: aI = 1,7 - для веществ 1 класса опасности aI = 1,3 - -"- 2 -"- aI = 1 - -"- 3 -"- aI = 0,9 - -"- 4 -"- В зависимости от величины КОП все предприятия подразделяются на 4 категории опасности: 1 категория - КОП > 106. 2 категория - КОП = 104 - 106. 3 категория - КОП 103 - 104. 4 категория - КОП < 103. Предприятия, отнесенные к 3 и 4 категориям опасности, пользуются льготами по объему работ по разработке тома ПДВ, по частоте контроля со стороны органов охраны природы, по объему отчетности. Предприятия обязаны периодически проводить инвентаризацию выбросов, стоков, токсичных отходов и разрабатывать следующие экологические документы: 1. Экологический паспорт предприятия по ГОСТ Р 17.0.0.06-2000. 2. Технический паспорт отходов по ГОСТ 17.0.0.05. 3. Паспорт водопотребления и водоотведения. 4. Том предельно допустимых выбросов (ПДВ). 5. Том предельно допустимых стоков (ПДС). 6. Ведомость инвентаризации токсичных отходов. В конце каждого года предприятия обязаны составлять и направлять в соответствующие организации следующие отчеты: - об использовании воды, по форме 2ТП (водхоз); - об охране атмосферного воздуха, по форме 2ТП (воздух); - о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя, по форме 2ТП (рекультивация); - об образовании и удалении токсичных отходов, по форме 2ТП (токсичные отходы); - о текущих затратах на охрану природы, по форме 4-ОС. Управление охраной окружающей среды на предприятии организуется в соответствии с требованиями ГОСТ 24525.4 «Управление охраной окружающей среды на предприятии». Законом «Об охране окружающей природной среды» предусмотрен экономический механизм обеспечения охраны природы, сущность которого сводится к тому, что предприятиям устанавливаются лимиты на объем загрязнения окружающей среды (выбросы, стоки, отходы), а также обязательная плата за использование природных ресурсов и загрязнения окружающей среды. Предприятия, которые не намерены заниматься природоохранной работой, будут испытывать огромные убытки и при определенных условиях разоряться. Возможной мерой воздействия на них становится закрытие предприятий по несоответствию экологическим требованиям. 16.2. Классификация промышленных отходов Все виды отходов производства и потребления по возможности их использования можно разделить на: 1 - вторичные материальные ресурсы, которые уже перерабатываются или переработка планируется; 2 - потенциальные, которые на данном этапе развития промышленности перерабатывать технологически или экономически нецелесообразно. По физическому состоянию отходы бывают: - газообразные (подробно рассматриваются в разделе «воздух рабочей зоны»); - жидкие (осадки сточных вод после их обработки, шламы пылей минерального и органического происхождения в системах мокрой очистки и т.п.); - твердые (металлы; дерево; пластмассы и другие материалы; пыли минерального и органического происхождения от очистных сооружений; промышленный мусор – резина, бумага, ткани, песок, шлак и т.п.). Охрана окружающей среды предусматривает защиту от вредных веществ, выделяющихся в атмосферу, гидросферу и литосферу. Меры по улавливанию вредных примесей и очистки атмосферного воздуха рассмотрены в разделе 3. 16.3. Защита водного бассейна Все сточные воды условно можно разделить на : - химически незагрязненные; - химически загрязнённые; - хозяйственные и сточнофекальные воды. Первые сразу же идут в оборот производства, а вторые требуют обязательного удаления ядовитых, вредных веществ: а) в цеховых очистных сооружениях; б) доочистка в заводских очистных установках; в) в городских очистных сооружениях. При этом даже в аварийных случаях не допускается спускать химически загрязнённые воды в канализацию. В очистные сооружения промышленных предприятий поступают сточные воды трёх типов: производственные, бытовые и атмосферные. Около 10% общего водопотребления промышленности приходится на машиностроительные предприятия. В сточных водах предприятий машиностроения могут содержаться следующие виды примесей: - механические примеси , в том числе гидроксиды металлов; - стойкие и летучие нефтепродукты; - эмульсии, стабилизированные различного рода добавками; - растворённые токсичные соединения органического и неорганического происхождения (ионы металлов, фенолы , цианиды, сульфаты, сульфиды и др.). Так, например, сточные воды литейных цехов загрязнены глиной, песком,зольными остатками от выгоревшей части стержневой смеси и связывающими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ достигает 5000 мг/л. В механических цехах сточные воды содержат масла, мыла, металличес­кую и абразивную пыль с концентрацией до 20 г/л. Сточные воды прокатных цехов загрязнены маслом (от 10 до 180 грамм на кубометр) и окалиной (от 200 до 2500 грамм на кубометр). Загрязнения штамповочными цехами сточных вод аналогичны прокатным цехам, но несколько в меньших концентрациях. В наибольшей степени загрязнены ядовитыми химическими веществами гальванические цехи. Так, например, концентрация загрязнений сточных вод промывочных ванн после нанесения покрытий составляет порядка 200мг/л, в то время как в периодически сбрасываемых сточных водах ванн нанесения покрытий достигает 100000 мг/л. Бытовые сточные воды машиностроительных предприятий ( вода из раковин , санузлов, душевых и т. п.) содержат крупные примеси (остатки пищи, песок, тряпки, фекалии...), примеси органического и минерального происхождения, различные бактерии. Их концентрация различна и зависит от степени разбавления водопроводной водой. Атмосферные сточные воды зависят от типа предприятия , времени года и содержат механические примеси (земля, песок, стружка, пыль и т. п.) и нефтепродукты (масла, бензин, керосин). Концентрация загрязнителей в них ниже, чем в производственных сточных водах. Расчёт допустимого состава сточных вод, сбрасываемых в водоёмы, производится с учётом ПДК веществ, состава и свойств воды водоёмов двух типов: - хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения; - используемых в рыбохозяйственных целях (более жёсткие). Независимо от нормативных требований к качеству в водном объекте есть ещё производственные ограничения. Так запрещается сбрасывать: - воды, которые можно использовать в системах оборотного и повторного водоснабжения; - воды с ценными примесями; - воды с производственным сырьём в количестве, превышающим нормы технологических потерь; - воды с вредными веществами, на которые не установлены ПДК; - воды, которые можно использовать на орошение в сельском хозяйстве. Для создания замкнутых систем водоснабжения промышленные сточные воды подвергаются очистке механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами. Различают рекуперационные методы, предусматривающие извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных веществ, и деструктивные, в которых загрязнители воды подвергаются разрушению путём окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляются в виде газов или осадков. 16.3.1. Механическая очистка сточных вод Осуществляется в зависимости от свойств примесей, концентрацией и фракционного состава различными методами. Процеживание используется перед более тонкой очисткой. Сточные воды процеживаются через решётки (неподвижные, подвижные и совмещенные с дробилками с целью извлечения из них крупных примесей (до 25 мм), которые могут засорить трубы и каналы. Для удаления более мелких взвешенных веществ, а также ценных продуктов применяют сита (волокноуловители), которые могут быть дисковые или барабанные. В решётках рассчитывается число прозоров, ширина и потери напора сточ­ной воды на ней. Рис. 16.3. Вертикальная песколовка: 1 - входная труба; 2 - перегородка; 3 - шламосборник; 4 -отверстие для удаления шлама; 5 -выходная труба Н - расчетная величина песколовки: H = tWy, где Wy = 0.03...0.04 м/с – вертикальная составляю­щая скорости потока воды; t = 120 с – время воды в песколовке. Отстаивание применяется для осаждения из сточных вод грубодисперсных примесей в песколовках, отстойниках и осветителях. Песколовки (рис. 16.3) применяют для предварительного выделения минеральных и органических загрязнений (0,2...0,25 мм) из сточных вод. Отстойники (горизонтальные, радиальные и пластинчатые ) применяют для выделения из сточных вод нерастворимых осаждающихся или всплывающих механических загрязнений (частицы органического и минерального происхождения размером меньше 250 мм, эмульгированные масла, нефтепродукты и т.п.). Осветлители применяются для очистки природных вод и для предваритель­ного осветления сточных вод некоторых производств. Конструкции осветлителей весьма разнообразны и отличаются: по форме рабочей камеры, по наличию или отсутствию дырчатого днища под слоем взвешанного осадка, по способу удаления избыточного осадка, по конструкции и месту расположения осадкоуплотнителей. Использование центробежных сил Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводят в гидроциклонах (открытых или напорных, многоярусных) и центрифугах. Напорные гидроциклоны применят для осаждения твёрдых примесей, а открытые – для удаления осаждающих и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обслуживаются, высокопроизводи­тельны и дёшевы. В гидроциклонах открытого типа скорость осаждения более 0,02 м/с, а в напорных меньше 0,02 м/с. В многоярусных гидроциклонах рабочий объём разделён коническими диафрагмами на несколько ярусов, каждый из которых работает самостоятельно. В них используется принцип тонкослойного отстаивания (более полное использование объёма аппарата, уменьшение времени пребывания при одинаковой степени очистки). Для удаления осадков из сточных вод могут использоваться фильтрующие или отстойные центрифуги, в которых отделение примесей происходит в поле действия центробежных сил , позволяющих обрабатывать большие объёмы воды. Для разделения суспензий применяются также червячные отжимные аппараты, в которых отсутствуют быстровращающиеся части, достигается низкая влажность осадка , простота и непрерывность процесса. К недостаткам можно отнести значительный унос твёрдой фазы при работе с низкоконцентрированными и мелкодисперсными (менее 100 мкм) суспензиями и невозможность промывки осадка в аппаратуре. Рис. 16.4. Схемы гидроциклонов: а - открытого; б - напорного; 1- входная труба; 2 - кольцевой водослив; 3 - отвод очищенной воды; 4 - отвод шлама Фильтрование используется для выделения из сточных вод тонкодиспергированных твёрдых или жидких веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение проводится при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу. Различают: 1) фильтрование через фильтрующие перегородки (металлические перфори­рованные листы и сетки из нержавеющий стали, алюминия, никеля, меди, латуни, а также разнообразные тканевые перегородки: асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, из искусственного и синтетического волокна); 2) через зернистые перегородки (несвязанные пористые материалы: кварцевый песок, дроблёный шлак, гравий, антрацит и т. п.); 3) микрофильтры (процеживание сточной воды через сетки с отверстиями размером от 40 до 70 мкм с целью очистки от твердых и волокнистых материалов); 4) магнитные фильтры (применяются для удаления мелких 0.5...5 мкм ферромагнитных частиц из жидкостей со степенью очистки 80%; они улавливают также за счет эффекта электризации немагнитные частицы, песок и другие загрязнениея с производительностью до 60 кубометров в час); 5) фильтрование эмульгированных веществ (осуществляется через зернистый слой, где эмульсии прилипают к поверхности зёрен гидрофобной поверхности). 16.3.2. Физико-химические методы очистки сточных вод Физико-химические методы используют для очистки сточных вод в основ­ном от растворённых примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. К ним относятся: коагуляция, ионный обмен, обратный осмос и ультрафильтрация, кристаллизация, десорбция и другие, Коагуляция. Это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты под влиянием добавляемых к сточным водам специальных веществ-коагуляторов. Последние в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья улавливают коллоидные и взвешенные частицы и агрегируют их. Так как коллоидные частицы имеют слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение. Флокуляция. Это процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений – флокулянтов, позволяющих снизить продолжительность процесса коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев. Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состоит из стадий: дозирование и смешение реагентов со сточной водой; хлопьебразование и осаждение хлопьев (рис. 16.5). Рис. 16.5. Схема установки для очистки вод коагуляцией: 1 - ёмкость для приготовления растворов; 2 - дозатор; 3 - смеситель; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - отстойник Флотация. Применяется для интенсификациии процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. Цель её – удаление из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются, также для удаления растворённых веществ, например ПАВ (поверхностно-активных веществ). Выделения активного ила после биохимической очистки. Различают: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др. Эффективность очистки 0,85...0,95. Отстаивание. Осуществляется в отстойниках и маслоловушках с эффективностью очистки от 0,62 до 0,9. Адсорбция – заключительный этап очистки от растворённых органических веществ после биохимической очистки, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильнотоксичными. В качестве сорбентов используют активированный уголь, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки и т. п.), минеральные сорбенты-глины, силикагели, алюмогели и гидроксиды металлов. Рис. 16.6. Схема установки напорной флотации: 1 - труба входа сточной воды; 2 - приёмный резервуар; 3 - всасывающая труба; 4 - труба входа сжатого воздуха; 5 - насос; 6 - сатуратор (смеситель воды и воздуха при давлении 30...50 Па); 7 - флотационная камера; 8 - сопла; 9 - пеносборник; 10 - труба выхода воды Ионный обмен. Применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др.), а также соединений мышьяка, фосфата, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Дает высокую степень очистки. Выделяет металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей. Широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки. Ионный обмен есть процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Рис. 16.7. Схема маслоловушки: 1 - входной патрубок; 2 - отстойная камера; 3 - маслосборник; 4 - цепной конвейер; 5 - выходной патрубок Рис. 16.8. Схема непрерывной противоточной экстракции с регенерацией экстрагента из экстракта и рафината: 1 - система удаления экстрагента из рафината; 2 - колонна; 3 - система удаления экстрагента из экстракта (экстракт = извлекаемое вещество + экстрагент; рафинат = сточная вода + экстрагент) Экстракция. Очистка сточных вод экстракцией применяется при наличии в них фенолов, масел, органических кислот, ионов металлов и других. Состоит из трёх стадий: 1) интенсивное смешение сточной воды с экстрагентом (органическим растворителем); 2) разделение экстракта и рафината; 3) регенерация экстракта и рафината. Обратный осмос и ультрафильтрация. Это процессы фильтрования растворов через полунепроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое давление (осмотическое давление – избыточное давление со стороны раствора, препятствующее проникновению растворителя из менее концентрированного в более концентрированный раствор через разделяющую эти два раствора мембрану, непроницаемую для растворенных веществ). От обычной фильтрации такие процессы отличаются отделением частиц меньших размеров. Процесс Обратный осмос Ультрафильтрация Макрофильтрация d, мкм 0.0001 ...0.001 0.001 ...0.02 0.02...10 Обратный осмос широко используется для обессоливания воды в системах водоподготовки ТЭЦ и предприятий различных отраслей промышленности (полупроводников, медикаментов) и городских сточных вод. Простейшая установка состоит из насоса высокого давления и модуля (мембранного элемента), соединенных последовательно: Рис. 16.9. Схема установки обратного осмоса: 1 - насос высокого давления; 2 - модуль обратного осмоса; 3 - мембрана; 4 - выпускной клапан Десорбция летучих примесей применяется для улавливания летучих неорганических и органических примесей, сероводорода, диоксида серы, сероуглерода, аммиака, диоксида углерода и т.д. Летучий компонент диффундирует в газовую фазу при пропускании через сточную воду воздуха или другого инертного газа (азота, диоксида углерода ...). Дезодорация – очищение дурнопахнущих сточных вод (амины, аммиак, сероводород, альдегиды, углеводороды и т. п.) аэрацией, хлорированием, дистилляцией, озонированием и др. Дегазация – удаление из сточных вод растворенных газов, усиливающих коррозию трубопроводов и аппаратуры, химическими, термическими аэрационными методами. 16.3.3. Электрохимические методы Электрохимические методы используются для очистки сточных вод от растворимых и диспергированных примесей методами анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Основной недостаток этих методов – высокий расход электроэнергии. Анодное окисление и катодное восстановление используется для очистки сточных вод от цианидов, альдегидов, радонидов, аминов, спиртов, нитросоединений, азокрасителей, сульфидов и т. д. В электролизере (рис. 16.10) на положительном электроде – аноде ионы отдают электроны, т.е. протекает реакция электрохимического окисления, а на отрицательном электроде - катоде происходит присоединение электронов, т. е. протекает реакция восстановления. При электрохимическом окислении вещества, находящиеся в сточных водах, полностью распадаются с образованием углекислого газа, аммиака и воды или получаются более простые и нетоксичные вещества, удаляемые другими методами. Электрокоагуляция. Применяется для очистки вод при невысоком содержании коллоидных частиц и низкой устойчивости загрязнений (нерастворимые электроды), а также при высокоустойчивом загрязнении (растворимые стальные и алюминиевые аноды). Рис. 16.10. Схема электролизера: 1 – корпус; 2 – анод; 3 – катод; 4 – диафрагма Достоинства метода: компактность, простота управления, не нужны реагенты, получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами. Используется в пищевой, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Электрофлотация – очистка сточных вод от взвешенных частиц при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. Электродиализ – процесс очистки сточных вод разделением ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран. 16.3.4. Химические методы К ним относят нейтрализацию, окисление и восстановление, связанные с расходом различных реагентов, существенно их удорожающие. Используют для удаления растворимых веществ и в замкнутых системах водоснабжения. Нейтрализация. На машиностроительных предприятиях нейтрализация вод ведется для удаления из них серной кислоты, соляной кислоты, фосфорной кислоты и других кислот, щелочей NаОН и КОН и т.д. В качестве реагента для нейтрализации кислот используют любые щелочи и их соли (NаОН, КОН, известь, известняк, доломит, мел, мрамор, сода и т.п.), а для нейтрализации щелочи применяют кислоты (обычно серную). Окисление и восстановление. В процессе окисления токсичные загрязнители, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, удаляемые из воды. Для очистки вод применяют окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорат Са, гипохлориты Са и Nа, перманганат К, бихромат К. пероксид Н, кислород воздуха, озон и др. Удаление ионов тяжелых металлов. Для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, кадмия, цинка, свинца, меди, никеля, мышьяка и других применяют реагентные методы очистки, заключающиеся в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов (гидроксиды Са, Nа, карбонат Nа, сульфиды Nа и т. д.) с последующим отделением их от воды в виде осадков. 16.3.5. Биохимические методы Процесс очистки сточных вод этими способами основан на способности микроорганизмов использовать вещества-загрязнители для питания в процессе жизнедеятельности – органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводород, сульфид, аммиак, нитриты и др.) веществ. Биологическую очистку осуществляют в природных и искусственных условиях. В природных условиях очистка реализуется на полях фильтрации, орошения и в биологических прудах (с естественной и искусственной аэрацией). Искусственными сооружениями являются аэротенки (открытый бассейн, оборудованный принудительной аэрацией, необходимой для насыщения воды кислородом и поддержания активного ила во взвешенном состоянии) и биофильтры (сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытый пленкой из микроорганизмов, окисляющих органические вещества, используя их как источники питания и энергии) различных конструкций. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях. 16.3.6. Термические методы Используются на химических предприятиях для очистки сточных вод от различных минеральных солей (Са, Мg, Nа и др.), а также органических веществ. Различают: - концентрирование сточных вод с последующим выделением растворенных веществ; - окисление органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном или повышенном давлении; - жидкофазное окисление органических веществ; - огневое обезвреживание. Выбор метода очистки определяется составом, концентрацией и объемом сточных вод, их коррозионной активностью и необходимой степенью очистки. 16.3.7. Утилизация и ликвидация осадков сточных вод Перед направлением осадков сточных вод на ликвидацию их подвергают предварительной обработке для получения шлама. Удельное сопротивление осадков сточных вод изменяется в широких пределах (для сырого активного ила r = 720 млрд...78 600 млрд см/г). Технологический цикл обработки осадков, представленный на рис. 16.11, включает все виды обработки, ликвидации и утилизации. Уплотнение осадков является первичной стадией их обработки и связано с удалением свободной влаги. При уплотнении удаляется около 60% влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Различают: гравитационный метод (оседание частиц в отстойниках- илопоглотителях); флотационный(прилипание частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывание вместе с ними на поверхность в установках напорной флотации); центробежный (уплотнение осадков в циклонах и центрифугах); вибрационный. Стабилизация осадков осуществляется для разрушения биологически разлагаемой части органического вещества на диоксид углерода, метан и воду, что предотвращает загнивание осадков при длительном хранении на открытом воздухе. Для стабилизации применяется в основном аэробная – длительное аэрирование осадков в сооружениях типа аэротенков, в результате чего распадается основная часть биологически разлагаемых веществ, подверженных гниению. Продолжительность стабилизации неуплотненного избыточного активного ила 7...10 суток (удельный расход воздуха 1 кубометр в час), а сырого осадка ила – 10...12 суток (1,2...1,5 кубометра в час). Рис. 16.11. Схема процессов обработки осадка Кондиционирование осадков – предварительная их подготовка перед обезвоживанием или утилизацией с целью снижения удельного сопротивления и улучшения водоотдающих свойств осадков вследствие изменения их структуры и форм связи воды. При реагентной обработке осадка происходит коагуляция – процесс агрегации тонкодисперсных и коллоидных частиц. Обезвоживание – предназначено для получения шлама с объемной концентрацией полидисперсной твердой фазы до 80%: - на иловых площадках-уплотнителях; - механическим обезвоживанием; - в центрифугах. Термическая обработка проводится при подготовке осадков к рекуперации, используя конвективные сушилки: барабанные, со встречными струями, с кипящим слоем, распылительные. Метод простой, но дорогостоящий. Ликвидация осадков сточных вод используется тогда, когда утилизация невозможна или экономически нецелесообразна. Наиболее распространенным методом является сжигание осадков, уменьшающее их объем в 80...100 раз. Дымовые газы содержат углекислый газ, пары воды и другие компоненты. Осадки сжигают в печах кипящего слоя, многоподовых, барабанных, циклонных и распылительных. К временным способам ликвидации осадков можно отнести сброс жидких осадков в накопители и закачка в земельные пустоты. Утилизация – переработка отходов, употребление с пользой. Один из способов утилизации осадков сточных вод – регенерация металлов вакуумной кристаллизацией и нейтрализацией, что особенно актуально для гальванических, прокатных, штамповочных и термических цехов. В пересчете на сухое вещество активный ил содержит 37...52% белков, 20...35% аминокислот, а также витамины группы В. Он может быть использован для кормления рыб, птиц и животных. Так, например, разработаны различные технологические схемы получения белково-витаминного кормового продукта (белвитамила), производства смеси кормовых дрожжей с илом и получения технологического витамина В12 для комбикормовой промышленности. Для переработки и захоронения отходов промышленности используются специальные полигоны, включающие участки приема и обезвреживания отходов гальванических производств, приема и захоронения органических отходов, захоронения особо вредных отходов, приема и сжигания жидких горючих и других отходов (СНиП 2.01.28-85). 16.4. Защита литосферы Развитие химизации во всех отраслях промышленного производства усилило загрязнение почвы. Особенно большие масштабы загрязнения стали принимать в связи с применением в сельском хозяйстве гербицидов (токсических веществ, применяемых для уничтожения сорняков), инсектицидов (химических средств борьбы с насекомыми), дефолиантов(химические вещества, удаляющие листья с растений для облегчения механизированной уборки урожая, например хлопчатника) и другие пестициды (ядохимикаты, используемые для борьбы с вредителями, вредителями зерна и т. п., с эктопаразитами домашних животных, а также переносчиками опасных заболеваний для человека и животных). В зонах расположения промышленных предприятий почва загрязняется отходами производства, нефтепродуктами, цементной и металлической пылью, соединениями мышьяка, ртути, фтора, свинца и другими, угнетающими рост растений и здоровье человека. Практически все доступные химические элементы (87 из 104) используются в производственной практике. Только объем извлекаемой из недр горной массы превысил в нашей стране 15 млрд тонн в год. Однако в хозяйственный оборот вовлекается лишь около 5 млрд тонн, а на производство готовой продукции расходуется менее 7% добытых полезных ископаемых. Накопление значительных масс твердых отходов во многих отраслях промышленности вызвано существующим уровнем технологии переработки соответствующего сырья и недостаточностью его комплексного использования. К сожалению, уровень оперативной утилизации отходов очень низкий: в хозяйственный оборот вовлекается только 20% шлаков цветной металлургии, 10...12% золошлаковых отходов и менее 4% отходов углеобогащения, что ведет к нарастанию массы складируемых отходов. Строго однозначного определения понятия «отходы производства» не сформулировано. Обычно под этим термином скрываются вторичные материальные ресурсы (ВМР), использование которых в материальном производстве, как правило, требует определенных дополнительных операций. Так, например, строительная индустрия и промышленность строительных материалов ежегодно добывают и потребляют около 3,5 млрд тонн нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена промышленными отходами. При этом организация производства продукции будет в 2...3 раза дешевле! Источники образования твердых отходов в различных видах производства могут быть представлены следующим образом (рис. 16.12). Рис. 16.12. Источники возникновения отходов в материальном производстве Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит металлическим отходам (лом – 43%). На машиностроительных предприятиях образуется до 55% амортизационного лома от замены технологической оснастки и инструмента, а 22% – безвозвратные потери от коррозии и истирания. В черной металлургии на 1 т выплавляемой стали приходиться 650 кг лома и отходов металла, в машиностроении – 260 кг. В то же время на некоторых машиностроительных предприятиях эти отходы достигают 50...84% массы заготовок (обработка резанием). 16.4.1. Классификация твердых отходов В настоящее время отсутствует общая научная классификация твердых отходов промышленности, охватывающая все их многообразие по тем или иным принципам. Существующие классификации многообразны и односторонни. Твердые отходы в машиностроении образуются в процессе производства продукции в виде: - амортизационного лома (модернизация оборудования, оснастки, инструмента); - стружки, опилок, облоя (металлов, древесины, пластмасс и т. д.); - шлаков и золы; - шламов, осадков и пылей (отходы систем очистки воздуха) и др. Твердые отходы классифицируют по отраслям промышленности(отходы химической, металлургической, топливной и других отраслей) или их группам, по конкретным производствам (отходы сернокислотного, содового, фосфорнокислотного и других производств), по тоннажности, степени использования, ценностным показателям, воздействию на окружающую среду, способности к возгоранию, коррозионному воздействию на оборудование и т.п. Промышленная классификация предусматривает разделение на черные и цветные металлы. Цветные, в свою очередь, разбиваются на подгруппы: тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, никель, и олово); легкие металлы (алюминий, магний, титан и др.); благородные металлы (вольфрам, ванадий, кадмий и т.д.). Для обезвреживания и переработки неутилизируемых промышленных отходов введена дополнительная классификация их по технологическому принципу. 16.4.2. Утилизация твердых отходов Многообразие видов твердых отходов, значительное различие состава даже одноименных отходов в значительной мере усложняют задачи их утилизации. Тем не менее, для большинства основных видов твердых отходов в настоящее время разработаны и технологии их утилизации. Переработку твердых отходов целесообразно проводить в местах их образования, экономя на погрузо-разгрузочных работах, транспортных расходах. С целью снижения засорения и загрязнения металлоотходами в результате потерь при переработке, сбор, хранение и сдача их регламентируются специальными ГОСТами: ГОСТ 2787 «Лом и отходы черных металлов. Шихтовые. Классификация и технические требования», ГОСТ 1639 «Лом и отходы цветных металлов и сплавов. Общие требования», ГОСТ 1993 «Лом и отходы цветных металлов. Правила сбора, первичной обработки, хранения и транспортирования». Утилизация твердых отходов в большинстве случаев приводит к необходимости либо их разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составлявших) с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации отходов ВМР. Основные операции первичной обработки металлоотходов: 1 – сортировка - разделение лома и отходов по видам металлов; 2 – разделка - удаление неметаллических отходов; 3 – механическая обработка – рубка, резка, пакетирование и брикетирование на прессах. Пакетирование целесообразно проводить на предприятиях с количеством отходов в виде обрезков, высечки и т. п. не менее 50т в месяц. Брикетирование (окускование) осуществляется на прессах или молотах с использованием сухой неокисленной стружки одного вида, не содержащей посторонних примесей, с длиной элемента до 40 мм для стальной и 20 мм для чугунной стружки. Специальные участки переработки вторичных металлов организуют при наличии больших количеств металлоотходов. Чистые, однородные отходы с паспортом химсостава используют без предварительного металлургического передела. Отходы древесины часто идут на изделия ширпотреба методом прессования. Пластмассовые отходы из-за выделения высокотоксичных продуктов- углеводородов, хлористого водорода и т.д. чаще всего подвергают пиролизу (высокотемпературному нагреву без доступа воздуха) с целью получения ценных продуктов: жидкой смолы, горючего газа, пирокарбоната (идет для изготовления полимерных строительных материалов). Если промышленный мусор разделить на составляющие экономически невыгодно, то используется технология его переработки на строительные материалы или комбинированные удобрения. В качестве примера можно привести схему переработки бытовых отходов, в которой полученное тепло используется для обжига цемента в цементных печах. Рис. 16.13. Схема переработки бытовых отходов: 1 - доставка бытовых отходов; 2 - подготовка отходов; 3 - подача пылеугольного топлива; 4 - отвод золы из газоочистного сооружения; 5 - газоочистное устройство; 6 - уходящие дымовые газы; 7 - загрузка цементной массы; 8 - цементная печь; 9 - выход цементного клинкера; 10 - смесительная горелка Температура и время, необходимое для обжига, создают, кроме того, условия для уничтожения наиболее опасных органических соединений без выброса в атмосферу вредных веществ. К тому же использование бытовых отходов позволяет экономить такие виды топлива, как уголь и газ. Состав твердых отходов предприятий определяется видом используемых сырьевых материалов и топлива. Так, для карьеров – это главным образом отвальные породы и некондиционные формы добываемых ископаемых; для бетонных заводов и строительных баз – отбракованные цементные изделия и материалы и т. п. В качестве первоочередной эффективной меры отвальные породы вывозятся для мощения дорог и засыпки оврагов, на месте которых часто строятся новые предприятия. Наиболее перспективным способом уничтожения мусора, содержащего в своем составе металлы, дерево, бумагу, стекло, пластмассы, текстиль, резину и прочие материалы, является переработка его на специальных заводах. Схемы утилизации городского мусора: 1. Сортировка (магнитные сепараторы отделяют магнитные материалы; далее идут тяжелые компоненты в виде стекла и цветных металлов); оставшийся мусор сжигается в топках котлов (для получения электрической энергии, тепла); зола и шлаки идут на изготовление строительных материалов в качестве наполнителя. 2. Сжигание. Извлечение металлов(стекло в этом случае переходит в шлак). 3. В связи с проблемой экономии нефтяного топлива в ряде стран все чаще обсуждается вопрос о переработке органического мусора и отходов в синтетическое топливо. Для того, чтобы избежать большого загрязнения литосферы и гидросферы в зоне мусоросжигательных заводов, разработаны и используются передвижные мусоросжигающие установки, смонтированные на автоприцепах или морских судах. Окончательные отходы – это такие, переработка которых нерентабельна ввиду незначительного содержания в них металлов. Захоронение твердых отходов, так же как и жидких, осуществляется в специально отведенных местах по согласованию с органами государственного санитарного надзора – полигонах. Их располагают на незатопляемой территории с низким уровнем грунтовых вод и наличием водоупорного глинистого слоя. Подводя итог вышесказанному, следует отметить, что радикальным решением проблем защиты окружающей среды (атмосферы, гидросферы и литосферы) от промышленных отходов всех видов является применение безотходных и малоотходных технологий и производств. 17. Экономические вопросы охраны окружающей среды Под экономическим ущербом от антропогенного воздействия на окружающую среду понимается ущерб, который имеет стоимостную оценку, выражающуюся в фактических или возможных потерях, возникшие от действия по ухудшению состояния атмосферы или отсутствия действий по их защите. Различают фактический и возможный (потенциальный) ущерб. Комплексный экономический ущерб определяется: Y= Yз+ Yс+ Yл+ Yк+ Yи+ Yу, (16.7) где Yз – ущерб, причиненный здравоохранению повышенной заболеваемостью населения; Yс – ущерб, причиненный сельскому хозяйству; Yл – ущерб, нанесенный лесному хозяйству; Yк – ущерб, причиненный коммунальному хозяйству; Yп – ущерб, нанесенный промышленным объектам; Yу – ущерб,связанный с потерями сырья, уходящего с отработанными газами или водой. Ущерб здравоохранению зависит от числа, длительности , тяжести заболевания людей, быстроты восстановления работоспособности, других факторов и складывается из затрат на лечение в стационаре и амбулаторных условиях, оплаты больничных листов, снижения национального дохода в результате невыхода на работу. Загрязнение окружающей среды сказывается на сельском и лесном хозяйствах. Экономический ущерб при этом зависит от изъятия земель из сельскохозяйственного оборота, снижения урожайности культурных растений, уменьшение продуктивности скота и птицы, снижения прироста и гибели лесных насаждений. Размер ущерба, наносимого коммунальному хозяйству, складывается из затрат на дополнительную уборку территорий населенного пункта, дополнительный ремонт жилых и общественных зданий, затрат на улучшение санитарного состояния водных источников или перенос водозабора, затрат на восстановление зеленых насаждений, ремонт культурных памятников и т.д. На промышленных предприятиях необходимы расходы на очистку воды и воздуха. Определенную долю ущерба составляет сырье, выбрасываемое предприятиями с отходящими газами и водой. Годовой экономический эффект от внедрения мероприятий по оздоровлению среды определяется: Э=у - (с+ Ен  к), (16.8) где у – снижение ущерба от проведения некоторых мероприятий, руб./год; с – увеличение себестоимости (по сравнению с базовым вариантом),руб/год; Ен – нормативный коэффициент капитальных вложений 1/год; к – дополнительные капитальные вложения в мероприятия по оздоровлению окружающей среды, руб. Расчет экономической эффективности мероприятий по защите окружающей среды должен проводиться на всех стадиях проектирования и реконструкции промышленных предприятий и технологического оборудования. Наряду с оценкой экономической эффективности по оздоровлению внешней среды важным является определение сроков внедрения этих мероприятий в промышленность, так как во многих случаях время является определяющим фактором, и в ряде случаев предпочтительным может оказаться вариант с худшими экономическими показателями, но обеспечивающий улучшение положения в кратчайший срок. Рекомендуемая литература 1. Безопасность жизнедеятельности: Краткий конспект лекций для студентов всех cпециальностей; под ред. О.Н. Русака. – СПб, 1992. – 116 c. 2. Психология: Словарь; под общей ред. А.В. Петровского, М.Г. Ярошевского. – 2 изд. исправ. и доп. – М.: Политиздат, 1990. – 494 с. 3. Кашапов, Р.Р. Курс практической психологии или как научиться работать и добиться успеха: учеб. пособие для высшего управленческого персонала / Р.Р. Кашапов. – Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 1996. – 448 c. 4. Зинченко, В.М., Мушитов, В.М. Основы эргономики / В.М. Зинченко, В.М. Мушитов. – М.: Изд-во МГУ, 1979. – 343 с. 5. Основы инженерной психологии; под ред. Б.В. Ломова. – М.: Высшая школа, 1986. – 95 с. 6. Макурин, П.И. Техника безопасности в литейных цехах: справочник / П.И. Макурин. – М., 1965. 7. Долин, Т.А. Справочник по технике безопасности / Т.А. Долин. – М., 1985. 8. Охрана труда в электроустановках. – М., 1985. 9. Зайонгковский, Я. Обеспыливание в промышленности / Я. Зайонгковский. – М.: Стройиздат, 1969. 10. Батурин, В.В. Основы промышленной вентиляции / В.В. Батурин. – М.: Профиздат, 1965. 11. Cправочная книга для проектирования электрического освещения; под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976. – 288 с. 12. Кноринг, Г.М. Осветительные установки / Г.М. Кноринг. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 288 с. 13. Долин, П.А. Основы техники безопасности в электроустановках / П.А. Долин. – М.: Энергоиздат, 1984. 14. Князевский, Б.А. Охрана труда в электроустановках / Б.А. Князевский. – М.: Энергоиздат, 1983. 15. Манойлов, В.Е. Основы электробезопасности / В.Е. Манойлов. – Л.: Энергоиздат, 1991. 16. Солодовников, Г.С. Электробезопасность при работе на судах и под водой / Г.С. Солодовников. – Л.: Судостроение, 1971. 17. Охрана труда и социальное страхование. 1993. № 13. 18. Безопасность труда в промышленности. 1996. № 3. 19. Миндрин, В.И. Электрическая безопасность: учеб. пособие / В.И. Миндрин / НГТУ. Н. Новгород, 2002. – 80 с. 20. Охрана окружающей среды: учеб. пособие для студентов вузов; под ред. С.В. Белова. – М.: Высшая школа, 1983. – 264 с. 21. Жилов, Ю.Д., Куценко, Г.И. Справочник по гигиене труда и производственной санитарии / Ю.Д. Жилов, Г.И. Куценко. – М.: Высшая школа, 1989. –240 с. 22. Охрана труда в электроустановках: учеб. для вузов; под ред. Б.А. Князевского. 3 изд. перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1983. – 336 с. 23. Гражданская оборона: учеб. для вузов / В.Г. Атаманюк, Л.Г. Ширшев, Н.И. Акимов; под редакцией Д.И. Михайлика. – М.: Высшая школа: 1986. – 207 с. 24. Долин, П.А. Справочник по технике безопасности / П.А. Долин. 5 изд. перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1982. – 800 с. 25. Широковских Г. Нормы радиационной безопасности / Гражданская защита. 1997. № 4. С. 83-84. 26. Охрана труда и окружаюшей среды в радиоэлектронной промышленности / К.Н. Ткачук, Р.В. Сабарно, А.Г. Степанов, Е.Н. Шкмяренко. – Киев: Высш. шк., 1988. – 240 c. 27. Александров, Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды / Г.Н. Александров. – Л.: Энергоиздат, 1989. – 360 с. 28. Справочная книга по охране труда в машиностроении / Г.В.Бектобеков, Н.Н. Борисова, В.И. Коротков и др.; под общей ред. О.Н. Русака. – Л.: Машиностроение, 1989. – 541 с. 29. Крылов, В.А., Юченкова, Т.В. Защита от электромагнитных излучений / В.В. Крылов, Т.В. Юченкова. – М.: Советское радио, 1972. – 216 с. 30. Павлов, С.П., Губонина, З.И. Охрана труда в приборостроении / С.П. Павлов, З.И. Губонина. – М.: Высшая школа, 1986. – 215 с. 31. Безопасность труда в промышленности / К.Н.Ткачук, П.Я. Галушко, Р.В. Сабарно и др. - Киев: Техника, 1982 - 231с. 32. Козяков, А.Ф., Морозова, Л.Л. Охрана труда в машиностроении / А.Ф. Козяков, Л.Л. Морозова. – М.: Машиностроение, 1990. – 256 с. 33. Духанин, Ю.А., Акулин, Д.Ф. Техника безопасности и противопожарная техника в машиностроении / Ю.А. Духанин, Д.Ф. Акулин. – М.: Машиностроение, 1973. – 394 с. 34. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. ПБ 03-576-03. 35. ПБ 03-581-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздуховодов и газопроводов. Утверждены Ростехнадзором РФ от 05.06.03 г. № 60». 36. Зинковский, М.М. Техника безопасности и производственная санитария: справочник / М.М. Зинковский. – М.: Металлургия, 1973. – 32 с. 37. Производственные здания. – М.: Госстрой СССР, 1986. – 12 с. 38. Охрана труда в машиностроении; под ред. Е.Д. Юдина. – М.: Машиностроение, 1976. – 335 с. 39. Шувалов, М.Г. Основы пожарного дела: учебник для рядового и млад. нач. состава пожарной охраны. 3 изд. перераб. и доп./ М.Г. Шувалов. – М.: Стройиздат, 1983. – 399 с. 40. Батчер, Е., Парнелл, А. Опасность дыма и дымозащита; пер. с англ. Е.Ш.Фельдмана; под ред. В.М. Есина / Е. Батчер, А. Парнелл. – М.: Стройиздат, 1983. – 152 с. 41. ССБТ ГОСТ 12.1.033-81 Пожарная безопасность. Термины и определения. 42. Правила пожарной безопасности в РФ. ППБ 01-03. 43. НПБ 104-03. Проектирование систем оповещения людей о пожаре в зданиях и сооружениях. ГУ ГПС МВД России. – М.: ГП ЦПП, 1996. – 8 с. 44. НПБ 105-03.Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности. 45. Охрана окружающей среды: учеб. пособие для студентов вузов; под ред. С.В.Белова. – М.: Высшая школа, 1983. – 264 с. 46. Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций; под ред. С.В. Белова. Ч. 1, 2. – М.: ВАСОТ, 1993. 47. Новиков, В.Ю. Охрана окружающей среды / В.Ю. Новиков. – М.: Высшая школа, 1987. – 287 с. 48. Колодный, Ю.И. Рациональное использование природных вод / Ю.И. Колодный. – Горький: Волго-Вятское кн. изд-во 1986. – 175 с. 49. Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды: учебник для вузов / А.И. Родионов. 2 изд. перераб. и доп. – М.: Химия, 1989. – 512 с. 50. Маслов, Н.Н. Об экологичности производства. Мониторинг // Безопасность жизнедеятельности. 1995. № 3. С. 22-24. 51. Расследование несчастных случаев на производстве. Методика и практика расследования: монография / Н.И. Щенников [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – Н. Новгород, 2011. – 170 с. 52. Несчастные случаи на производстве. Методика проведения расследования: учеб. пособие / Н.И. Щенников [и др.]; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – Н. Новгород, 2012. – 219 с. 53. Пачурин, Г.В. Производственный травматизм. Монография / Г.В. Пачурин, Т.И. Курагина, Н.И. Щенников. - Издатель LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, Germany. 2012. - 201 с.