Производственное освещение и виброакустические вредные факторы

Лекция 4. Производственное освещение и виброакустические вредные факторы Системы производственного освещения Нормирование естественного и искусственного освещения Источники света Производственный шум Нормирование шума Методы снижения шума Ультразвук Инфразвук Вибрация Нормирование вибрации Методы защиты от вибраций Для создания благоприятных условий труда важное значение имеет рациональное освещение. Недостаточное освещение рабочего места затрудняет проведение работ, ведет к снижению производительности труда и может явиться причиной несчастных случаев. К световому излучению относятся электромагнитные колебания, спектр которых определяется длиной волны X от нескольких микрометров (инфракрасные лучи) до сотых долей микрометра (ультрафиолетовые лучи). Видимая часть спектра лежит в пределах 380-780 нанометров (нм). Для зеленого цвета X = 560-500 нм, для желтого - 590-560 нм. Максимальная чувствительность глаза при дневном освещении - при длине волны 555 нм. Системы производственного освещения Различают следующие виды производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное. Естественное освещение имеет наиболее благоприятный для глаз человека спектральный состав, но крайне неравномерную освещенность во времени и пространстве, зависящую от погодных условий и других факторов. Искусственное освещение помогает избежать многих недостатков, характерных для естественного освещения, и обеспечить оптимальный световой режим. Оно может быть общим, местным и комбинированным. Общее освещение предназначено для освещения всего производственного помещения. Оно подразделяется на общее равномерное и общее локализованное (например, вдоль сборочного конвейера). Местное освещение при необходимости дополняет общее и концентрирует дополнительный световой поток на рабочих местах. Сочетание местного и общего освещения называют комбинированным. Применение одного местного освещения не допускается. По функциональному назначению различают следующие виды искусственного освещения: рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Рабочее освещение предусматривается для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предусматривается в случаях, если отключение рабочего освещения, и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов, может вызвать взрыв, пожар, отравление людей; длительное нарушение технологического процесса; нарушение работы таких объектов, как электрические станции, узлы радио- и телепередач, насосные установки водоснабжения, канализации, установки вентиляции и 1 кондиционирования воздуха для производственных помещений, в которых недопустимо прекращение работ, и т. п. Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территориях предприятий, требующих обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность в размере 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения. Эвакуационное освещение следует предусматривать в местах, опасных для прохода людей; в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 чел.; в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования; в некоторых других случаях. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц. Охранное освещение предусматривается вдоль границ территорий, охраняемых в ночное время. Дежурное освещение - освещение в нерабочее время. Область применения, величины освещенности, равномерность и требования к качеству для дежурного освещения не нормируются. К системам производственного освещения предъявляются следующие основные требования: • соответствие уровня освещенности рабочих мест характеру выполняемой зрительной работы; • достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях и в окружающем пространстве; • отсутствие резких теней, прямой и отраженной блесткости (повышенной яркости светящихся поверхностей, вызывающей ослепленность); • постоянство освещенности во времени; • оптимальная направленность излучаемого осветительными приборами светового потока; • долговечность, экономичность, электро- и пожаробезопасность, эстетичность, удобство и простота в эксплуатации. Нормирование естественного и искусственного освещения Нормирование освещения производится в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» и СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий». Нормы освещенности принимаются в зависимости от характера зрительной работы (наименьший размер объекта различения), системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном. Все виды работ, связанные со зрительным напряжением, в зависимости от размера объекта различения делятся на восемь разрядов, которые в свою очередь в зависимости от фона и контраста объекта с фоном делятся на четыре подразряда. Естественное освещение нормируется с помощью коэффициента естественной освещенности КЕО, который представляет собой отношение освещенностей в заданной точке внутри помещения Евн и снаружи Ен, одновременно измеренных (в %): КЕО = (Евн/Ен)100 %. КЕО зависит от разряда работ, конструктивного исполнения (верхнее или боковое), величина КЕО лежит в пределах 0,1-6 %. В случае искусственного освещения нормируется величина освещенности рабочей поверхности Е. Источники света 2 Источниками света при искусственном освещении являются газоразрядные лампы (люминесцентные лампы, дуговые ртутные лампы и др.) и лампы накаливания. Лампы накаливания относятся к источникам теплового излучения. Удобство в эксплуатации, простота изготовления делают эти лампы пока еще очень распространенными. Эти источники света рекомендуется применять в помещениях, где производятся относительно грубые работы, а также для местного освещения. Основные недостатки ламп накаливания - небольшой срок службы (~ 2,5 тыс. ч), низкая световая отдача, преобладание излучения в желто-красной части спектра, что искажает цветовое восприятие. Для освещения производственных помещений широко применяются люминесцентные лампы. Они обладают повышенной световой отдачей, большим сроком службы (до 10 тыс. ч). Спектр их излучения близок к спектру естественного света. Существенным недостатком люминесцентных ламп является пульсация светового потока. При рассмотрении быстро движущихся предметов возникает стробоскопический эффект, который проявляется в искажении зрительного восприятия объектов (вместо одного предмета видны изображения нескольких, искажаются направление и скорость движения). Это явление ведет к увеличению опасности производственного травматизма. Для стабилизации светового потока необходимо использовать дополнительную аппаратуру. Газоразрядные лампы высокого давления (дуговые ртутные лампы - ДРЛ, дуговые ртутные с йодидами - ДРИ, дуговые ксеноновые трубчатые -ЛКсТ, дуговые натриевые трубчатые - ДНаТ) применяются в условиях, когда требуется высокая световая отдача при компактности источника света и стойкости к условиям внешней среды, и используются для освещения территорий предприятий или цехов с большой высотой. Совокупность источника света и осветительной арматуры называется светильником. Осветительная арматура предназначена для перераспределения светового потока лампы, предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений и воздействия окружающей среды. Основные характеристики светильников: • коэффициент полезного действия - отношение фактического светового потока светильника Фф к световому потоку помещенной в него лампы Фл; • защитный угол а - угол между горизонталью и линией, соединяющей нить накала (поверхность лампы) с противоположным краем отражателя. Имеет большое значение для ограничения слепящего действия источника света; • распределение светового потока. По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, рассеянного, преимущественно отраженного и отраженного света (рис. 4.1). Прямой свет Отраженный свет Рассеянный свет Рис. 4.1. Виды светильников по распределению светового потока По конструктивному исполнению светильники делятся на открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные. 3 Расчёт общего равномерного искусственного освещения проводится методом коэффициента светового потока, учитывающего световой поток, отражённый от потолка и стен. При этом размещение светильников в помещении определяется следующими параметрами: высотой помещения, расстоянием светильников от перекрытия (свесом), высотой светильника над полом, расчётной высотой (высотой светильника над рабочей поверхностью), расстоянием между соседними светильниками или их рядами, расстоянием от крайних светильников или их рядов до стен. Рассчитав световой поток Ф, зная тип лампы, можно выбрать ближайшую стандартную лампу и определить электрическую мощность всей осветительной системы. Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. Кроме шумового и вибрационного воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания. Производственный шум Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при механических колебаниях в упругой среде (твердой, жидкой или газообразной). Длительное воздействие шума снижает остроту слуха и зрения, повышает кровяное давление, утомляет центральную нервную систему, в результате чего ослабляется внимание, увеличивается количество ошибок в действиях рабочего, снижается производительность труда. Воздействие шума приводит к появлению профессиональных заболеваний (тугоухость) и может явиться причиной несчастного случая. Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания с частотой 16-20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвук) и выше 20000 Гц (ультразвук) не вызывают слуховых ощущений, но оказывают биологическое воздействие на организм. Основные характеристики шума и классификация При звуковых колебаниях частиц среды в ней возникает переменное давление Р, которое называют звуковым давлением. Распространение звуковых волн сопровождается переносом энергии, величина которой определяется интенсивностью звука. Интенсивность звука I - это количество энергии, переносимое звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, нормальной к направлению распространения волны. Минимальное звуковое давление Р0 и минимальная интенсивность звука I0, различаемые ухом человека, называются порогом слышимости. Пороговые значения зависят от частоты звука. Наибольшие интенсивность звука и давление, воспринимаемые на слух, создающие ощущение боли, - болевой порог. Между порогом слышимости и болевым порогом лежит область слышимости. Величина звукового давления и интенсивности звука могут изменяться в широких пределах. Поэтому для оценки шума используют не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни в логарифмических единицах, взятые по отношению к пороговым Р0 и I0, измеряемые в децибелах (дБ). Диапазон слухового восприятия человека составляет 140 дБ. Работа металлорежущих станков сопровождается уровнем шума в 80-95 дБ, речь средней громкости - 60 дБ. Уровень интенсивности в 150 дБ непереносим для человека; 180 дБ вызывает усталость металла; 190 дБ вырывает заклепки из стальных конструкций. По частоте шумы подразделяются на низкочастотные (меньше 400 Гц), среднечастотные (400-1000 Гц) и высокочастотные (свыше 1000 Гц). 4 Для определения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разбивают на октавные полосы частот. По характеру спектра шум подразделяется на широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы, и тональный, в спектре которого имеются выраженные дискретные тона. По временным характеристикам шум подразделяется на постоянный и непостоянный (колеблющийся во времени, прерывистый, импульсный). Постоянным считается шум, уровень которого за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА, непостоянным - более чем на 5 дБА. Для измерения шума используют приборы, называемые шумомерами, которые снабжены корректирующими фильтрами с частотными характеристиками А, В, С, Д. Частотные характеристики фильтров соответствуют кривым равной громкости при различных интенсивностях звука. Характеристика А шумомера хорошо имитирует частотную чувствительность человеческого уха (1000 Гц) и измеряется в дБА. Нормирование шума Гигиенические нормативы шума определены ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» и СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий». Шум на рабочих местах нормируется двумя методами. 1. По предельному спектру шума. Этот метод является основным для постоянных шумов. При этом нормируются уровни звуковых давлений (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. 2. Нормирование уровня звука в дБА (в децибелах по шкале «А» шумомера). Используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума. Нормативными документами устанавливаются предельно допустимые уровни звука для постоянного шума и эквивалентные уровни звука для непостоянного шума. ГОСТ 12.1.003-83 устанавливает классификацию шумов, допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин, механизмов, средств транспорта и другого оборудования и к защите от шума. Например, уровни звука и эквивалентные уровни звука не должны превышать: • в помещениях конструкторских бюро, лабораторий для теоретических работ и программирования - 50 дБА; • в помещениях управления, рабочих комнатах - 60 дБА; • в кабинетах наблюдений и дистанционного управления: а) без речевой связи по телефону - 70 дБА; б) с речевой связью по телефону - 65 дБА; • в помещениях точной сборки, машинописных бюро - 65 дБА; • в помещениях лабораторий для проведения экспериментальных работ - 75 дБА; • на постоянных рабочих местах и в рабочих зонах производственных помещений 80 дБА. Методы снижения шума Для снижения шума в производственных помещениях применяют следующие основные мероприятия: 1. Уменьшение уровня шума в источнике его возникновения: • повышение точности изготовления машин; • замена ударных процессов на безударные, например, штамповку - на прессование, механизмов возвратно-поступательного движения на вращательное; • - повышение качества балансировки вращающихся деталей, улучшение смазки трущихся поверхностей; • - использование незвуковых материалов, например пластмассы и т. д. 5 2. Звукопоглощение - звуковая энергия переходит в теплоту за счет потерь на трение в порах материала (звукопоглощающая облицовка поверхностей помещения резиной, войлоком и др.). 3. Звукоизоляция - звуковая энергия отражается от ограждений, лишь часть ее проходит через ограждение (установка звукоизолирующих ограждений, кабин, кожухов, акустических экранов). 4. Установка глушителей шума - устройств для снижения аэродинамического шума (от перехода энергии газовой струи в аэродинамическую энергию) на пути его распространения, которые содержат звукопоглощающий материал либо отражают шум обратно к источнику. 5. Рациональное размещение оборудования. 6. Применение средств индивидуальной защиты (противошумные наушники, шлемы, вкладыши типа «беруши»). Ультразвук Ультразвуковая техника широко применяется в различных отраслях народного хозяйства для целей активного воздействия на вещество (пайка, сварка, лужение и т. д.), структурного анализа и контроля физико-механических свойств материалов (дефектоскопия), в медицине - для диагностики и терапии различных заболеваний и т. д. Вредное воздействие ультразвука на организм человека выражается в нарушении деятельности нервной системы, снижении болевой и слуховой чувствительности, изменении сосудистого давления, а также состава и свойств крови. Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона - низкочастотный (11,2-100 кГц) и высокочастотный (100 кГц-1000 МГц). Низкочастотные ультразвуковые колебания распространяются воздушным и контактным путем, а высокочастотные - только контактным путем. Контактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для организма человека. Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТ 12.1.001-89 «ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопасности» и ГН 2.2.4/2.1.8.582-96 «Гигиенические требования при работах с источниками воздушного и контактного ультразвука промышленного, медицинского и бытового назначения». Гигиенической характеристикой воздушного ультразвука на рабочих местах являются уровни звукового давления (дБ) в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами 12,5-100 кГц. Характеристикой контактного ультразвука является пиковое значение виброскорости или его логарифмический уровень. Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ. Нормируется и суммарное время воздействия ультразвука на работающих. Для снижения или исключения вредного воздействия ультразвука рекомендуются следующие мероприятия: • дистанционное управление ультразвуковыми установками и их автоматизация; • размещение установок в специальных помещениях; • использование звукоизолирующих кожухов или экранов; • использование средств индивидуальной защиты (специальный инструмент с изолированными ручками, резиновые перчатки). Инфразвук Инфразвук - это область акустических колебаний с частотой до 20 Гц. Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигатели, вентиляторы, реактивные двигатели, все медленно вращающиеся машины и механизмы. 6 При воздействии инфразвука на организм человека могут возникать нарушения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и дыхательной системах, вестибулярном аппарате. Особенно неблагоприятно воздействие на организм инфразвуковых колебаний с частотой 4-12 Гц. Гигиеническая регламентация инфразвука производится по санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.583-96 «Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки», которые задают предельно допустимые уровни звукового давления на рабочих местах для различных видов работ, а также в жилых и в общественных помещениях и на территории жилой застройки. В соответствии с этим документом уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц должны быть не более 105 дБ, а для полос с частотой 32 Гц - не более 102 дБ. Наиболее эффективным способом защиты от инфразвука является борьба с инфразвуком в источнике его возникновения. К этому способу защиты относятся: • увеличение частот вращения валов до 20 Гц и более; • повышение жесткости колеблющихся конструкций больших размеров; • устранение низкочастотных вибраций; • конструктивные изменения источников, позволяющие из области инфразвуковых колебаний перейти в область звукового колебания, допускающую применение известных методов звукоизоляции и звукопоглощения. Вибрация Вибрация представляет собой колебательные движения упругих тел, конструкций, сооружений около положения равновесия. Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при работе различных машин и механизмов (перфораторы, электродрели, ручные шлифовальные машины, вентиляторы, зубчатые передатчики, подшипники и т. д.). Виды вибрации Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую и локальную. Общая вибрация действует на весь организм человека через опорные поверхности сиденье или пол. Локальная вибрация оказывает воздействие на отдельные части тела (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца) через руки человека. При воздействии общей вибрации наблюдаются нарушения сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению подвижности, изменения в вестибулярном аппарате. Локальная вибрация, возникающая главным образом при работе с ручным механизированным инструментом, вызывает спазмы периферических сосудов, различные нервно-мышечные и кожно-суставные нарушения. Длительное воздействие вибрации приводит к профессиональному заболеванию вибрационной болезни. Особенно вредными являются колебания с частотой 6-9 Гц, резонансной с частотой колебаний отдельных органов человека. По временной характеристике различают: • постоянную вибрацию, для которой контролирующий параметр за время действия изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ); • непостоянную вибрацию, для которой эти параметры за время наблюдения изменяются более чем в 2 раза (на 6 дБ). В зависимости от источника возникновения выделяют три категории вибрации: 7 • транспортную, воздействующую на операторов подвижных самоходных и прицепных машин (тракторы, автомобили); • транспортно-технологическую, воздействующую на операторов машин с ограниченной скоростью перемещения (экскаваторы, бетоноукладчики); • технологическую, воздействующую на операторов стационарных машин и оборудования или передающуюся на рабочие места, не имеющие источников вибрации (станки, насосные агрегаты, вентиляторы). Основные характеристики вибрации Основными характеристиками производственной вибрации являются амплитуда колебаний, частота, скорость и ускорение. Частота колебаний - это количество полных колебаний за единицу времени. Амплитуда колебаний - наибольшее смещение колеблющейся точки от нейтрального положения (мм). Скорость вибрации - это первая производная смещения во времени, м/с: Ускорение вибрации - это вторая производная смещения во времени, м/с2 Значения виброскорости и виброускорения для различных источников изменяются в очень широких пределах, поэтому, как и для шума, удобнее пользоваться логарифмическими характеристиками. Нормирование вибрации Вибрацию нормируют в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования» и СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Нормируемыми параметрами вибрации являются среднеквадратичные значения виброскорости (м/с) для каждого установленного направления, а также их логарифмические уровни в дБ в октавных полосах частот. Регламентируется также продолжительность воздействия локальной и общей вибрации в зависимости от степени превышения ее параметров над нормативными значениями. Методы защиты от вибраций 1. Снижение вибрации в источнике ее возникновения. Чтобы снизить вибрацию в источнике ее возникновения, необходимо уменьшить действующие в системе переменные силы. Для этого проводятся следующие мероприятия: • замена динамических технологических процессов статическими (например, замена ковки и штамповки прессованием); • тщательный выбор режима работы оборудования; • тщательная балансировка вращающихся механизмов. 2. Уменьшение параметров вибрации по пути ее распространения от источника. Для снижения вибрации по пути ее распространения широко используются следующие методы: • вибродемпфирование, под которым понимают превращение энергии механических колебаний в тепловую (специальные материалы: сплавы Cu-Ni, Ni-Ti, пластмасса, дерево, резина); • виброгашение, т. е. установка вибрирующих машин на виброгасящие фундаменты; • виброизоляция - применение амортизаторов, пружинных опор, упругих прокладок из резины или натуральной пробки; • средства индивидуальной защиты. К средствам индивидуальной защиты рук от вибраций относятся специальные рукавицы, перчатки с прокладкой на ладонной поверхности. Для защиты ног используют виброзащитную обувь, снабженную прокладками из упруго-демпфирующих материалов (пластмасс, резины, войлока). 8 Важными для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека являются правильная организация труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение, лечебно-профилактические мероприятия. 9