Подобные работы

Психологическая проблема в области экологии

echo "Наличие грамотного законодательства в области экологии помогло бы многим избежать или более быстро решить, возникшие у них проблемы. В своей работе я на основе конкретного примера покажу как тру

Причины экологического кризиса и пути его преодоления

echo "Углубление в вопрос позволяет сказать, что любое сообщество живых организмов и систем может носить название экосистемы. При этом следует учитывать, что и наша Земля, несмотря на широко распростр

Агидель в опасности

echo "Впрочем, и в этих городах есть заповедные уголки с чистым воздухом, струящимся из кондиционеров, с мягкими стульями, на которых сидят борцы за народное благо, которые крушат остатки всего живого

Охрана труда

echo "Главными объектами ее исследований являются человек и процесс труда, производственная среда, взаимосвязь человекам промышленным оборудованием, организация труда и производства, технологические п

Влияние деятельности человека на биосферу. Проблемы городских отходов

echo "Реферат ученика 11 “А” класса Степанова Ивана г. Москва, 1996 г. 1. Введение. Признаком устойчивой экологической системы является стабильность определённых характеристик. Так, например, эколог

Мониторинг загрязнения водной среды реки Херота с помощью методов биоиндикации

echo "Дипломная работа содержит 52 страницы, 2 рисунка, 2 таблицы. При ее выполнении было использовано 8 литературных источников. Ключевые слова: Херота, биоиндикация, биотестирование, церидодафния,

Использование солнечной энергии

echo "Действительно, количество энергии, поступающей на Землю от ближайшей к нам звезды, огромно. Всего за три дня Солнце посылает Земле столько энергии, сколько содержится ее во всех разведанных нами

Экологические преступления в Перми и Пермской области за 2000 – 2001 годы

echo "Расположенная на стыке Русской равнины и Уральских гор, она сильно вытянута с севера на юг и занимает более 160 тысяч квадратных километров. Здесь живет более 3 миллионов человек. Область богат

Охрана труда

Охрана труда

Главными объектами ее исследований являются человек и процесс труда, производственная среда, взаимосвязь человекам промышленным оборудованием, организация труда и производства, технологические процессы.

Методологическая основа курса — научный анализ условий труда, технологических процессов, аппаратуры и оборудования с точки зрения возможности возникновении аварийных ситуаций, появления опасных факторов, выделения вредных 'производственных веществ. На основе такого анализа определяются опасные участки производства, возможные аварийные ситуации и разрабатываются мероприятия по их предупреждению или ограничению последствий.

Полностью безопасных и безвредных производств не существует.

Задача охраны труда — свести к минимуму вероятность несчастного случая или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфортных условий при максимальной производительности труда. Курс Охрана труда» состоит из четырех разделов: правовые и организационные вопросы охраны труда; производственная санитария; техника безопасности; пожарная безопасность. 1.3. Научно-технический прогресс и охрана труда Наука об охране труда тесно связана с другими науками, широко использует новейшие достижения науки и техники, базируется на теоретических разработках по физике, химии, математике, электронике, медицине, экономике и др.

Важное место в разработке вопросов охраны труда занимают такие научные дисциплины, как эргономика, инженерная психология и физиология труда, техническая эстетика. Для определения на научной основе методов и путей улучшения и оздоровления условий труда на производстве, обеспечения правильного ритма труда, режима труда и отдыха необходимо учитывать требования психологии и физиологии труда человека (изучение колебаний работоспособности человека, связанных с утомлением, нервным напряжением, монотонностью работы, и др.). Техническая эстетика изучает закономерности художественного проектирования производственных помещений и оборудования.

Охрана труда работающих в условиях интенсивного перевооружения производства на базе комплексной механизации и автоматизации может быть обеспечена лишь при всестороннем учете возможностей человека в трудовом процессе. В правильном решении этих задач существенную роль играет эргономика.

Эргономика изучает проблемы оптимального распределения и согласования функций между человеком и машиной, обосновывает оптимальные требования к средствам и условиям деятельности и разрабатывает методы их учета при создании и эксплуатации техники, управляемой и обслуживаемой человеком.

Рациональное сочетание возможностей человека и характеристик машины и соответствующее распределение функций внутри системы существенно повышают се эффективность и обусловливают оптимальное использование человеком технических средств в соответствии с их назначением.

Рабочим местом считается место постоянного или периодического пребывания работающего для наблюдения и ведения производственного процесса или эксперимента.

Организация рабочего места заключается в выборе рабочей позы, определении рабочих зон, размещении органов управления, индикаторов, инструментов и заготовок. Часть пространства рабочего места, в котором осуществляются трудовые процессы, может быть разделена на зоны.

Рабочая поза будет наименее утомительна при условии, что рабочая зона сконструирована правильно, то есть обеспечивается соответствие этой зоны с оптимальным нолем зрения рабочего (рабочая зона ограничивается дугами, которые может описывать рука при выполнении производственных операций). Взаимодействие человека и техники в системе производства (система человек — машина — производственная среда) должно рассматриваться при проектировании и создании безопасных условий труда, при решении задач оптимизации труда. Такое взаимодействие и является специальным предметом науки — эргономики, которая комплексно изучает человека в конкретных условиях его деятельности, связанной с использованием машин (технических средств). Различаются следующие требования эргономики к организации и проектированию трудовых процессов: экономические, психофизиологические, психологические/ антропометрические, биомеханические, гигиенические, эстетические и социальные. К экономическим требованиям относятся: повышение технической вооруженности труда; выбор оптимальной технологии, исключение лишних затрат рабочего времени; наиболее полное использование оборудования; выбор оптимального ритма и темпа работы; рациональная организация рабочего места.

Психофизиологические требования: установление соответствия скоростных, энергетических, зрительных и других физиологических возможностей человека в рассматриваемом процессе; введение рациональных режимов труда и отдыха; сокращение объема информации; снижение нервно-эмоциональных напряжений и физических нагрузок; профессиональный отбор. К. психологическим требованиям относят установление соответствия закрепленных и формируемых навыков и возможностей восприятия, памяти и мышления.

Антропометрические и биомеханические требования: установление соответствия орудий труда размерам, форме и массе тела человека, силе и направлению движений.

Гигиенические требования: создание оптимальных метеорологических условий, оптимального физико-химического состава воздушной среды, освещенности, уровней шума и вибраций в пределах требований стандартов ССБТ и т. д. К эстетическим требованиям относят определение соответствия эстетических потребностей человека и художественно-конструкторских решений рабочих мест (орудий труда) и производственной среды.

Социальные требования: повышение профессиональной подготовки, содержательности труда, эффективности управления производственными процессами, творческой активности трудящихся и др.

Эргономика рассматривает человека в системе человек — машина — производственная среда (ЧМС) как ведущее звено. Чем сложнее техника и многообразнее взаимоотношения с ней человека, тем большая роль отводится «человеческому фактору» для достижения цели в современном производстве. Под «человеческим фактором» понимается широкий круг присущих людям психологических и психофизиологических свойств, которые так или иначе проявляются в трудовой деятельностиПод понятием «машина» подразумевается все, что находится в системе ЧМС между человеком и управляемым объектом. Под производственной средой в эргономике понимаются следующие показатели: уровни опасных и вредных производственных факторов; параметры, сопутствующие процессу применения машин (электрический ток, вибрации и др.); потоки информации, приходящие в систему извне (распоряжения, инструкция, команды и т. и.). В период широкого внедрения новой техники во всех отраслях народного хозяйства—проблема оптимизации взаимоотношения человека с машиной и производственной средой стала одной из основных. 1.4. Основные понятия и определения по охране труда В ГОСТ 12.0.002— 80 Системы стандартов безопасности труда (ССБТ). Термины и определения даются определения основных понятий и терминов, применяемых в охране труда.

Охрана труда — это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Техника безопасности — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария — система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Опасный производственный фактор — фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор — фактор, воздействие которого па работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности . Несчастный случай на производстве — случай воздействия на работающего опасного производственного фактора при выполнении трудовых обязанностей или заданий руководителя работ.

Травма (в переводе с греческого — рана) — повреждение тканей и органов человека с нарушением их целостности и функций, вызванное действием факторов внешней среды.

Безопасность труда — состояние условий труда, при котором исключено воздействие на работающих опасных в вредных производственных факторов.

Безопасность производственного оборудования и процесса — свойство производственного оборудования или процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно-технической документацией.

Опасная зона — пространство, в котором возможно воздействие на работающего опасного или вредного производственного фактора.

Средство индивидуальной и коллективной защиты предназначено для защиты соответственно одного или двух и более работающих (предотвращение или уменьшение воздействия опасных и вредных производственных факторов). Знаки безопасности труда предназначены для предупреждения работающих о возможной опасности, необходимости применения соответствующих средств защиты, а также разрешающие или запрещающие определенные действия работающих.

Профессиональное заболевание вызывается воздействием на работающего вредных условий труда.

Пожарная и взрывная безопасность — система организационных и технических средств, направленных на профилактику и ликвидацию пожаров и взрывов, ограничение их последствий.

Законодательство по охране труда — это часть трудового законодательства, касающаяся обеспечения нормальных условий труда.

Безопасное расстояние — наименьшее допустимое расстояние между работающим и источником опасности, необходимое для обеспечения безопасности работающего. 2.6. Система управления охраной труда (СУОТ] В условиях современного производства отдельные, частные мероприятия по улучшению условий труда, предупреждению травматизма и заболеваемости оказываются недостаточно эффективными. Их необходимо осуществить комплексно, системно. Одним из наиболее важных принципов построения и функционирования СУОТ является принцип системного подхода. Он выражается в том, что на основе программно-целевого управления осуществляется комплекс взаимосвязанных организационных, технических, гигиенических И социально-экономических мероприятий по созданию здоровых и безопасных условий труда на всех участках и стадиях производства. В СУОТ объектом управления служит безопасность труда на рабочем месте, участке, в цехе, во всей системе «человек — производство», а управляющий орган состоит из руководителей предприятия и структурных подразделений, а также работников службы охраны груда-Состояние объекта управления определяется входными параметрами-факторами, воздействующими на безопасность и безвредность трудовой деятельности. К ним можно отнести: безопасность конструкции оборудования и содержание его в безопасном состоянии; безопасность технологических процессов; организацию труда, произ- 25 водства и управления; гигиенические параметры производственной среды; социально-психологические и психофизиологические (субъективные) факторы.

Поскольку реальные производственные условия не могут быть абсолютно безопасными, то выходной характеристикой служит некоторый уровень безопасности труда.

Показатели количественной и качественной оценки уровня безопасности выступают в роли критериев эффективности управления.

Информация о выявленных в процессе контроля отклонениях от норм поступает в управляющий орган для анализа, выработки н принятия решений (управляющих воздействий), направленных на регулирование управляющих параметров — входов объекта управления. Таким образом, СУОТ действует по принципу обратной связи (замкнутое автономное управление). Главная цель СУОТ — обеспечение безопасных и здоровых условий труда на производстве — достигается путем решения следующих задач (рис. З): обеспечения безопасности производственных процессов, оборудования, зданий и сооружений; создания нормальных санитарно-гигиенических и психофизиологических условий труда; организации профессионального отбора, обучения и пропаганды охраны труда; обеспечения работающих средствами индивидуальной защиты (СИЗ); нормализации санитарно-бытового обслуживания.

Определяющая и ведущая функция управления охраной труда —планирование организационно-технических мероприятий но охране труда. До начала работ по планированию должно быть проведено прогнозирование производственного травматизма, профессиональной заболеваемости и других показателей охраны труда. Прогнозирование производственного травматизма основано на анализе статистических данных о травматизме за несколько лет.

Прогнозирование показателей охраны труда может быть поисковым и нормативным, исходя соответственно из существующей ситуации для определения состояния системы в будущем и из нормативно оцененных будущих состояний системы к действиям в настоящее время.

Организация работы по охране труда заключается и выборе и формировании такой структуры управления охраной труда на предприятии (в организации), которая 26 Рис. 3. Структурные схемы управления охраной труда: а ¾ полная; б ¾ упрощенная бы наилучшим образом соответствовала цели создания безопасных и здоровых условий труда.

Практически осе инженерные службы и должностные лица предприятия участвуют в управлении охраной трудаПоэтому эффективность управления охраной труда па предприятии зависит от организации работы — четкой регламентации обязанностей и прав всех звеньев и должностных лиц в этой области. Для этого на каждом предприятии разрабатывается Положение (на основе Типового 27 положения соответствующего Министерства и ЦК профсоюза) об организации работы по охране труда. Этот документ устанавливает взаимосвязи, соподчиненность, обязанности и права служб, структурных подразделений, должностных лиц в системе управления охраной труда. При этом соотношение основных функций при переходе с одного уровня управления на другой изменяется. Если, например, на уровне дирекции наибольшее значение имеют функции планирования, координации и контроля, то в цехе основное внимание должно обращаться на функции организации и стимулирования.

Организационно-методическую работу по управлению охраной труда, подготовку управленческих решений и контроль за ид реализацией осуществляет служба охраны труда, подчиненная непосредственно главному инженеру.

Соответствие результатов деятельности установленной цели осуществляется с помощью функций учета и анализа, которые позволяют установить уровень состояния охраны труда и эффективность работы СУОТ. Эта оценка проводится на всех уровнях управления (от мастера до директора). Суть функций учета и анализа заключается в систематическом учете показателей состояния охраны труда на объекте управления, анализе данных учета и обобщении причин невыполнения требований законов, стандартов, прав ил и норм охраны труда, а также причин невыполнения планируемых мероприятий, Анализируются все учетные и отчетные материалы о несчастных случаях, общих и профессиональных заболеваний, материалы всех видов контроля состояния охраны труда, данные санитарно-технических паспортов объектов, рабочих мест, участков и цехов, материалы специальных обследований зданий, сооружений, помещений, оборудования и т. п. В результате осуществления этой функции разрабатываются предложения, включаемые в текущие и перспективные планы, и стимулируется (материально и морально) деятельность отдельных служб, подразделений и должностных лиц за достигнутые показатели в области охраны труда.

Отклонения от требований охраны труда устанавливаются с помощью функции контроля, а устранение причин отклонений является функцией координации (регулирования). Содержание функции координации работ, осуществляемой под руководством главного инженера на всех 28 уровнях управления, состоит в разработке и выполнении приказов, распоряжений и предписаний, проведении оперативных совещаний и т. п. Для осуществления стимулирования в области охраны труда и практической оценки состояния охраны труда на предприятии (в цехе) используется базовый коэффициент К баз , который представляет собой произведение трех коэффициентов : К баз = К п.б К т.б К и.д , (4) где К п.б —коэффициент производственной безопасности, характеризующий выполнение работающими норм н правил охраны труда (отношение числа работников, строго соблюдающих требования безопасности, к общему числу рабочих в цехе или на участке); К т.б — коэффициент технической безопасности, представляющий собой отношение количества машин, механизмов и других видов оборудования, полностью удовлетворяющих требованиям безопасности, к общему числу единиц оборудования, установленных в цехе (на участке); К и.д — коэффициент исполнительской дисциплины ИТР, который определяется отношением количества выполненных мероприятий по охране труда за месяц (или другой период времени) к общему количеству запланированных мероприятий.

Коэффициенты К п.б и К и.д устанавливаются, как правило, инженером службы охраны труда, а коэффициент К т.б — комиссией, осматривающей оборудование (заполняются специальные карты). По динамике изменения К баз и других коэффициентов можно судить об уровне и направленности работы по охране труда в цехе (на участке). Можно также планировать рост этих коэффициентов и в зависимости от этого осуществлять материальное и моральное стимулировании (поощрение) коллектива и отдельных работников. К нарушителям правил и норм охраны труда применяются дисциплинарные и общественные меры воздействия.

Используется также шкала снижения базового коэффициента из-за конкретных нарушений правил и норм.

Учебно-поисковая задача Новые опасности и вредности, которые появляются на промышленных предприятиях различных отраслей народного хозяйства на современном уровне развития пауки и техники. 29 Научно-технический прогресс характеризуется быстрым насыщением производства новейшими машинами, оборудованием, приборами, устройствами механизации и автоматизации производственных процессов, роботизированных комплексов и участков, Так, получают широкое применение лазерные установки, приборы с использованием изотопов, ультразвука, сложнейших устройств в системах автоматики, телемеханики, дистанционного управления и т. п. При этом одновременно с получением определенного технико-экономического эффекта нередко появляются и новые производственные опасности и вредности.

Поэтому в условиях интенсификации производства, когда непрерывно создаются новые технологические процессы, машины и устройства для управления этими сложными процессами, неизбежно возникают новые проблемы по охране труда. К таким проблемам следует отнести инженерно-технические, медико-биологические и социально-экономические проблемы по охране труда.

Следует также указать и на экологические проблемы, которые зачастую возникают в период НТП. Рассмотрим кратко эти проблемы. К инженерно-техническим проблемам по охране труда можно отнести: разработку методов получения короткоживущих радиоизотопов, обеспечивающих большую безопасность их применения; оценку условий труда при использовании на предприятиях новых машин и устройств; отражение вопросов безопасности в проектной документации на конкретную технологию производства; разработку высокоэффективных мер по снижению уровней шума и вибрации на выпускаемых машинах и технологическом оборудовании; создание более совершенных методов и средств защиты при эксплуатации промышленных роботов, устройств автоматики, электроустановок и др.

Медико-биологические проблемы по охране труда: исследования по изучению влияния новых производственных факторов на сердечно-сосудистые и нервно-психические заболевания (от нервно-психического перенапряжения при работе операторов, диспетчеров и др.), на возникновения злокачественных новообразований; изучение механизмов адаптации и акклиматизации организма человека к метеорологическим условиям и производственной среде при использовании новейшей техники, устройств и приборов.

Социально-экономические проблемы охраны труда: комплексное изучение причин травматизма и профессиональных заболеваний в современных условиях с целью прогнозирования и разработки мер по их снижению; разработка новых методов оценки экономической эффективности мероприятий по охране труда.

Раздел II ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ САНИТАРИЯ И ГИГИЕНА ТРУДА Глава 3 ОЗДОРОВЛЕНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ 3.1. Основные задачи производственной санитарии и гигиены труда В процессе труда на человека кратковременно или длительно воздействуют разнообразные неблагоприятные факторы (пыль, газы, пары, шум и др.), которые могут привести к заболеванию и потере трудоспособности.

Условия и факторы, неблагоприятно влияющие на организм человека, можно разделить на три основных вида: физические (температура, шум, вибрация и 'Др.); химические (пыль. газы, пар); биологические (инфекционные заболевания). Эти факторы называются профессиональными вредностями . Таким образом, задачей службы производственной санитария является выполнение комплекса мероприятий, направленных на оздоровление условий труда рабочих и повышение его производительности на всех стадиях технологического процесса, устранение неблагоприятна действующих на здоровье рабочих вредных факторов и предупреждение профессиональных заболеваний.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий предусматриваются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Эти концентрации являются максимально разовыми и в пределах восьмичасового рабочего времени и всего рабочего стажа не могут вызвать у работающих заболевания или какие-либо отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования. По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса; I — чрезвычайно опасные (ПДК до 0,1 мг/м'); II — высоко опасные (ПДК от 0,1 до 1 мг/м 3 ); III — умеренно опасные (ПДК от 1 до 10 мг/м 3 ); IV •- мало опасные (ПДК > > 10 мг/м 3 ). 31 Всего нормируется более 700 веществ.

Тоническими, или ядовитыми, называются вещества, отрицательно воздействующие на организм человека и вызывающие нарушение процессов нормальной жизнедеятельности, Различаются острые и хронические отравления, Острые отравления — это следствие кратковременного воздействия ядовитых веществ, поступающих в организм в значительном количестве.

Хронические отравления развиваются в результате постепенного, продолжительного воздействия токсических веществ, поступающих в организм малыми дозами, и отличаются большой стойкостью симптомов отравления. В результате хронических отравлений появляются профессиональные заболевания. По характеру токсичности различают четыре группы ядов: едкие, разрушающие кожный покров и слизистые оболочки ( Н 2 SO 4 , НС1, CrO 3 и др.); разрушающие органы дыхания ( SiO 2 , SO 2 , NH 3 и др.); действующие на кровь (СО, мышьяковистый водород); действующие на нервную систему (спирты, эфиры, сероводород, углеводороды). Так на предприятиях приборостроения применяют ртуть, пары которой относятся к токсическим веществам. К таким веществам следует отнести также пары и пыль свинца.

Источники их образования: металлизация свинцом, окраска изделий свинцовыми красками, монтаж электрических схем приборов припоями, содержащими свинец.

Характер действия и степень токсичности веществ зависят от физико-химических свойств, особенно летучести, растворимости в воде и биологической среде, агрегатного состояния и дисперсности.

Воздух рабочих помещений может оказаться насыщенным примесями вредных газов или паров, выделяющихся при производственных процессах.

Например, в цехах гальванонокрытий и травления образуются пары кислот, при проведении лакопокрасочных и пропиточных работ — пары растворителей (бензол, толуол и пр.), при пайке и сварке — пары металлов и т, д.

Предупреждение профессиональных заболеваний и отравлений достигается выполнением комплекса технических и организационных мероприятий, направленных на оздоровление воздушной среды и выполнение режима производственной гигиены и личной безопасности рабочих. . 3.2. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий ? Проектирование промышленных предприятий (производственных и вспомогательных зданий и сооружений, инженерного оборудования) ведется с учетом действующих санитарных норм.

Размеры санитарно-защитной зоны принимаются в соответствии в санитарной классификацией предприятия: Класс предприятия Размеры зоны, м I 1000 II 500 III 300 IV 100 V 50 Объем производственного помещения предприятий на одного работающего принимается не менее 15 м 3 , а площадь — не менее 4,5 м 3 . Высота помещения должна быть не менее 3,2 м . Санитарно-бытовые помещения, как правило, располагают в пристройках к основным производственным зданиям или в отдельно стоящих зданиях. В состав бытовых помещений и устройств входят гардеробные, умывальные, душевые, уборные, помещения для сушки и обеспыливания одежды, помещения для личной гигиены женщин, пункты питания, курительные, комнаты для обогрева работающих, питьевое водоснабжение (в жарких помещениях — подсоленной газированной водой). Состав этих помещений и их пропускная способность определяются исходя из санитарной характеристики групп производственных процессов; la — протекающие при нормальных метеорологических условиях и не вызывающие загрязнения одежды и рук; 16 — вызывающие загрязнения одежды и рук; 11е — протекающие на открытом воздухе. Число мест в гардеробных принимается равным числу рабочих, занятых во всех сменах. Все остальные бытовые помещения рассчитываются на число работников одной, наиболее многочисленной смены.

Качество питьевой воды (из расчета потребления от 2,5 до 4 л в сутки на одного человека) должно отвечать •установленным санитарным требованиям.

Продолжительность осветления (отстоя) воды В, ч, определяется по формуле B = H /3,6 v , (5) где Н — средняя полезная высота (глубина) отстойника, м (горизонтального отстойника 3,5—4 м, вертикального — 3,5 м ); v — скорость выпадения взвеси (мм/с) — для отстойников с коагуляцией v = 0,5 ... 0,05 мм/с, без коагуляции v = 0,05... О,! мм/с.

Расстояние от рабочих мест до туалетов, помещений обогрева людей, сушки одежды должно быть не более 150м, 3.3. Метеорологические условия и их нормирование в производственных помещениях Метеорологические условия (микроклимат) в производственных условиях определяются следующими параметрами: температурой воздуха t , ° С, относительной влажностью j , %, скоростью движения воздуха на рабочем месте V, м/с, атмосферным давлением Р, мм. рт. ст.

Производительность труда и самочувствие рабочего во многом зависят от состояния окружающей среды и прежде всего от изменения температуры, влажности, скорости движения воздуха, атмосферного давления, теплового излучения, Измерить комфортность (ощущения человека) какими-либо физическими единицами невозможно, а поэтому введены условные единицы измерения в виде так называемых температур: эффективных — температура, которая ощущается человеком при определенной относительной влажности воздуха и отсутствии его движения в помещении, и эффективно-эквивалентных — при движении воздуха с различной скоростью. На рис. 4 приведена номограмма (с нанесенной зоной комфортности), по которой можно определить эффективную и эффективно-эквивалентную температуры. В соответствии с требованиями стандарта ССБТ метеорологические условия определяются для рабочей зоны на высоте 2 м над уровнем пола.

Человек работоспособен и чувствует себя хорошо, если температура окружающего воздуха находится в пределах i 8—22 ° C , относительная влажность составляет 40—60 %, а скорость движения воздуха —0,1— 0,2м/с. При высокой температура 34 Рис. 4, Номограмма эффективно -эквивалентных температур микроклимата помещений (ЭЭМ.) и влажности происходит перегревание тела, грозящее тепловым ударом. Оно может быть вызвано также инфракрасным излучением прямых солнечных лучей. При низкой температуре происходит охлаждение организма, приводящее к простудным заболеваниям.

Условия труда на рабочих местах улучшают за счет механизации и автоматизации технологических процессов, обеспечения необходимого воздухообмена в производственных помещениях, изоляции опасных и пылящих процессов, применения индивидуальных защитных средств и т. д. В соответствии с требованиями стандарта устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения, при выборе которых учитываются: . время года — холодный и переходный периоды со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10° G ; теплый период с температурой +10°С и выше; категория физической работы по тяжести (легкие работы с энергозатратами менее 172 Вт, средней тяжести — 172—293 и тяжелые — свыше 293 Вт). Воздухообмен G , м 3 /ч, необходимый для ликвидации избытков тепла, определяется но формуле где Q изб —избыток тепла, Вт (Дж/с); t уд , t пр — температура воздуха, удаляемого из помещения и приточного, °С; с — теплоемкость воздуха, кДж/(кг • град); v — плотность приточного воздуха, кг/м 3 . Температуру воздуха, удаляемого из помещения, рекомендуется рассчитывать по эмпирической формуле: где t рз — температура воздуха в рабочей зоне при аэрации (принимается на 3—5 °С выше температуры наружного воздуха), °С; k — коэффициент повышения температуры по высоте помещения (для горячих цехов k = 1...1,5; для остальных k = 0,2); h — расстояние от пола до центра вытяжных фрамуг, м; 2 — высота рабочей зоны. м. Для помещений, где работают машины, выделяющие тепло (дизельгенераторы и др.), избыток тепла Q изб , Вт, может быть рассчитан по формуле где n д , п г — число дизелей и генераторов; N д , N г — мощности дизеля и генератора, кВт; h д , h г — КПД дизеля ( h д = 0,3) и генератора ( h г =0,98); С д —коэффициент, учитывающий долю тепла, отведенного водой от дизеля (С д =0,97). Температура воздуха в производственных помещениях измеряется обычными ртутными или спиртовыми термометрами. Для непрерывной регистрации температуры применяются самопишущие приборы — термографы.

Температура воздуха измеряется в нескольких точках рабочего помещения в разное время.

Измерение производится в одной-двух точках па уровне 1,3—1,5 м от пола. На тех рабочих местах, где температура воздуха у пола заметно отличается от температуры воздуха верхней зоны помещения, она измеряется па уровне ног (0,2—0,3 м от пола). Относительная влажность воздуха (отношение фактического содержания водяных паров в граммах, которое находится в данное время в t м 3 воздуха, к максимально возможному их содержанию в этом объеме) определяется психрометрами стационарным (психрометр Августа) ила аспирационным. Для измерения движения воздуха применяются крыльчатые (предел измерения 0,3—0,5 м/с) и чашечные (1— 20м/с) анемометры, а для определения малых скоростей движения воздуха (менее 0,5 м/с) — термоанемометры и кататермометры.

Современные методы и средства автоматизированного сбора и обработки информации о параметрах микроклимата в производственных помещениях позволяют получать оперативные данные о состоянии метеорологических условий среды в рабочих зонах для принятия экстренных мер.

Применяются анализаторы качества микроклимата ЭМТБ-1 (электронная модель теплового баланса) и другие автоматические устройства. Для непрерывной регистрации колебаний температуры воздуха в виде записи температурной кривой в течение рабочего дня, суток, недели применяются термографы.

Основной частью прибора, которая реагирует на изменения температуры воздуха, является биметаллическая пластинка. Для систематического наблюдения за влажностью воздуха по дням и часам применяются самопишущие приборы — гигрографы, устройство которых аналогично термографам. В качестве воспринимающей части, реагирующей на изменения влажности воздуха, служит пучок волос (волос во влажном воздухе удлиняется, в сухом — укорачивается). Прибор обеспечивает непрерывную регистрацию изменений относительной влажности воздуха в течение длительного времени.

Барограф устроен по такому же принципу, как и термограф. Он используется для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления в течение определенного отрезка времени. 37 Отбор проб воздуха в рабочей зоне производственного помещения для лабораторного химического исследования с целью определения концентрации вредных веществ может производиться разными методами в зависимости от агрегатного состояния этих веществ,, загрязняющих воздух (в виде газа, пара, пыли или тумана). Для выделения из воздуха различных веществ пользуются поглотительными средами. Так, для отбора проб воздуха применяются электрические аспираторы Мигунова в др. Отбор среднесуточных проб производится с помощью автоматических газоанализаторов — непрерывно действующих, автоматических, показывающих и регистрирующих приборов.

Интенсивность теплового (инфракрасного) излучения измеряется актинометрами. Меры защиты от теплового излучения делятся на четыре группы: устраняющие источник тепловыделений; защищающие от тепловой радиации (поглощающие и отражающие стационарные и подвижные экраны); облегчающие теплоотдачу тела человека (оазисы, души); индивидуальная защита.

Отражающие экраны выполняются из кирпича, алюминия, жести, асбеста.

Поглощающие экраны представляют собой завесы.

Индивидуальная защита в горячих цехах достигается спецодеждой из сукна, брезента, шляпой из войлока, фетра, спецобувью, очками со светофильтрами.

Существенное значение имеют питьевой режим и режим труда и отдыха. 3-4. Производственные пыли, пары и газы Ряд производственных процессов сопровождается значительным выделением пыли. Пыли, взвешенные в воздухе, называются аэрозолями; скопления осевших пылей — аэрогелями.

Ядовитые пыли, растворяясь в биологических средах организма, вызывают отравления.

Нетоксичные пыли воздействуют на организм, раздражая кожу, глаза, уши, а проникая в легкие, вызывают профессиональные заболевания — пневмокониозы (силикоз в др.). Вредность воздействия зависит от количества вдыхаемой пыли, от степени ее дисперсности, формы пылинок и ее химического состава.

Глубоко в легкие проникают пылинки размером от 0,1 до 10 мкм, мелкие выдыхаются обратно, а более крупные задерживаются в носоглотке. По степени измельчения (дисперсности) пыли делят на две группы: видимая — с размерами частиц 10 мкм и более; микроскопическая — менее 10 мкм (по классификационной номограмме деление более подробное — на 5 групп: I—V). Воздух рабочих помещений может оказаться насыщенным примесями вредных газов или паров, выделяющихся при производственных процессах (при зарядке аккумуляторов, гальванических и лакокрасочных покрытиях, пропиточных работах и т. п.). Мероприятия по ограничению неблагоприятного воздействия пыли должны быть комплексными и включать меры технологического, санитарно-технического, медико-профилактического и организационного характера. К этим мероприятиям прежде всего относят герметизацию оборудования, увлажнение материала и воздуха, автоматизацию производственных процессов, местную и общеобменную вентиляциюБольшое значение имеет применение обеспыливающих устройств, которые условно подразделяются на пылеуловители и воздушные фильтры. По физиологическому воздействию вредные вещества подразделяют на пять группраздражающие, которые поражают дыхательные пути, кожу, слизистые оболочки (кислоты, щелочи, сернистые соединения, аммиак, хлор и др.); удушающие {инертные газы, углекислый газ, метан, азот и др.); яды, вызывающие повреждение внутренних органов, кровеносных сосудов и нервной системы (спирты, эфиры, бензол, фенол, пыль таких токсичных металлов, как олово, свинец, ртуть, марганец); летучие наркотики, оказывающие наркотическое действие (ацетилен, летучие углеводороды); пыли (инертные или вызывающие аллергические реакции). При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма их концентраций не должна превышать единицы: где С 1 , С 2 , ..., С n — фактические (замеренные) концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 ; ПДК 1 , ПДК 2 … ПДК n — предельно допустимые концентрации (по нормам) вредных веществ в воздухе.

Контроль за составом воздуха должен быть постоянным.

Запыленность воздуха можно определить весовым, счетным, электрическим и фотоэлектрическим методами.

Наиболее распространен весовой метод (прибор ИКП-1) определения массы пыли, содержащейся в единице объема воздуха. Для этого взвешивается специальный фильтр до и после просасывания через него некоторого объема запыленного воздуха, а затем подсчитывается масса пыли в миллиграммах на кубический метр.

Концентрация газов определяется методами, основанными на химических, диффузионных 'и электрических принципах.

Защита работающих от воздействия промышленных газов, паров и пыли осуществляется с помощью следующих основных мероприятий: автоматизации и механизации процессов, сопровождающихся выделением вредностей; совершенствования технологических процессов; совершенствования конструкций оборудования (герметизация и др.); устройства местной вентиляции для отсоса ядовитых веществ непосредственно от мест их образования (местные отсосы устраиваются конструктивно встроенными и сблокированными с оборудованием так, что агрегат невозможно пустить в ход при выключенном отсосе); индивидуальных средств (в дополнение к общим защитным средствам пользуются спецодеждой, антитоксическими пастами, очками, шлемами и масками, противогазами и респираторами). Дыхательные органы защищаются фильтрующими и изолирующими (шланговыми, кислородными) приборами.

Ядовитые газы, пары и ныли, удаляемые из производственных помещений, также загрязняют атмосферу.

Очистка выбросов в атмосферу — неотъемлемая часть любого технологического процесса.

Предотвратить загрязнение воздушного бассейна ядами и пылью, удаляемыми из производственных помещений, можно, пропуская загрязненный воздух через специальные очистные фильтрующие и обезвреживающие устройства; дым после очистки рассеивается в атмосфере, Достаточная высота дымовых труб обеспечивает рассеивание выбросов на. больших 40 Рис. 5. Пылеочистные устройства; а, б — простая и лабиринтная пылеотстойные камеры; б — центробежный пылеотделитель-циклон; г — электрофильтр; 1 — изолятор; 2 — коронирующий электрод; 3 —б бункер для сбора пыли, 4— заземление площадях, благодаря чему концентрации вредных веществ в атмосфере становятся незначительными.

Воздух, удаляемый из помещений, очищается от пыли в пылеотделителях таких конструкций (рис. 5): пылеосадочные камеры (бункерного типа — принцип осаждения основан на резком снижении скорости движения загрязненного воздуха; лабиринтная камера — инерционные пылеотделители, где резко меняется направление движения запыленного воздуха); центробежные пылеотделители (циклоны); загрязненный воздух, подаваемый в кольцевое пространство между цилиндрами, получает вращательное движение (пылинки центробежной силой отбрасываются к стенкам наружного цилиндра); циклоны с гидроорошением; электрические фильтры с устройством по оси металлического заземленного цилиндра коронирующего электрода, к которому подведена напряжение 50—100 кВ; отрицательно заряженная частицы пыли направляются к положительному осадительному электроду, которым является цилиндр (применяется предварительная обработка воздуха ультразвуком для укрупнения пылинок); масляные матерчатые 4>фильтры.

Очистка воздуха от газообразных примесей (рекуперация) осуществляется путем абсорбции (поглощения примесей твердыми веществами) либо переводом газообразных примесей в жидкое или твердое состояние с последующий их выводом . 3.5. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха Задача вентиляции — обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. С помощью вентиляции удаляется загрязненный или нагретый воздух из помещения и подается свежий. По способу перемещения воздуха вентиляция бывает с естественным побуждением (естественной) и механическим (искусственная). Возможно также сочетание естественной и механической вентиляции (смешанная вентиляция). По назначению различают приточную, вытяжную и приточно-вытяжную вентиляцию (рис. 6). По месту действия вентиляция бывает общеобменной и местной.

Действие общеобменной вентиляции основано на разбавлении загрязненного, нагретого, влажного воздуха помещения свежим воздухом до предельно допустимых норм. Эта система вентиляции наиболее часто применяется в случаях, когда вредные вещества, теплота, влага выделяются равномерно по всему помещению (при атом необходимые параметры воздушной среды поддерживаются во всем объеме помещения). Если помещение велико, а число людей, находящихся в нем, мало (с фиксированным местом нахождения людей), нет смысла проветривать все помещение полностью, можно ограничиться оздоровлением воздушной среды только в местах нахождения людей (кабины управления в цехах и др.). 42 Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения, не допуская распространения по помещению. Для этого технологическое оборудование выполняется в кожухе с герметизацией и отсосом загрязненного воздуха (местная вытяжная вентиляция). В помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух рабочей зоны больших количеств вредных газов, пыли, паров, наряду с рабочей предусматривается аварийная вентиляция. Для эффективной работы система вентиляции должна удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим и техническим требованиям: количество приточного воздуха G пр должно соответствовать количеству удаляемого G выт (разница между ними должна быть минимальной); приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены; свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально (или их пет вообще), а удалять, где выделения максимальны; приток воздуха должен 43 Воздухообмен в помещении можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их выделения, не допуская распространения по помещению. Для этого технологическое оборудование выполняется в кожухе с герметизацией и отсосом загрязненного воздуха (местная вытяжная вентиляция). В помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух ра6 o чей зоны больших количеств вредных газов, пыли, паров, наряду с рабочей предусматривается аварийная вентиляция. Для эффективной работы система вентиляции должна удовлетворять следующим саннтарно-гигиеническим и техническим требованиям: количество приточного воздуха G пр должно соответствовать количеству удаляемого G выт (разница между ними должна быть минимальной); приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены; свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально (или их пет вообще), а удалять, где выделения максимальны; приток воздуха должен производиться, как правило, в рабочую зону, а вытяжка — из верхней зоны помещения; системы вентиляции не должны вызывать переохлаждения или перегрева работающих и создавать на рабочих местах шум, превышающий предельно допустимые уровни; они должны быть электро-, пожарои взрывобезопасны, просты по устройству, надежны в эксплуатации и эффективны.

Естественная вентиляция создает необходимый воздухообмен за счет разности плотности теплого воздуха, находящегося внутри помещения, и более холодного снаружи, а также в результате ветра.

Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной .В первом случае поступление и удаление воздуха происходит через неплотности и поры наружных ограждений, окна, форточки.

Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией и дефлекторами.

Аэрация — организованный и регулируемый естественный воздухообмен.

Дефлекторы представляют собой специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздухоотводах и использующие энергию ветра.

Расчет аэрации основан на обеспечении баланса воздухообмена: количество воздуха, входящее в здание за единицу времени, всегда равно количеству воздуха, выходящего из здания: Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации.

Основной ее недостаток в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух также не очищается и загрязняет атмосферу.

Механическая (искусственная) вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена независимо от внешних метеорологических условий за счет комплекса систем воздуховодов и механических вентиляторов (центробежных и осевых). Воздух, поступающий в помещение, при необходимости подогревается или охлаждается, увлажняется или осушается.

Обеспечивается очистка и воздуха, выбрасываемого наружу.

Приточная общеобменная система вентиляции (рис. 6, а) производит забор воздуха извне вентилятором через 44 Рис. 7. Схема воздухообмена в помещении по принципу рециркуляции: 1 — фильтр для очистки воздуха, 2 — вытяжной воздуховод, 3— вентиляторы; 4 — вентилируемое помещение калорифер, где воздух нагревается и увлажняется, а затем подаете я в помещение.

Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях.

Загрязненный воздух вытесняется неочищенным через двери, окна, фонари, щели.

Вытяжная система вентиляции (рис. б, б) удаляет загрязненный и перегретый воздух через сеть воздуховодов при помощи вентилятора.

Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций. Загрязненный воздух перед выбросом наружу очищается.

Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух отдельных систем — приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. При этом виде вентиляции целесообразно в производственных помещениях с малыми выделениями вредностей создавать небольшой подпор воздуха, а в смежных с ними помещениях со значительными выделениями вредностей такого подпора (избыточного давления) воздуха не создавать. Этим будет обеспечена своеобразная изоляция помещений с малыми выделениями вредностей от проникновения в них загрязненного воздуха из смежных помещений.

Устройства для подачи в помещение свежего воздуха располагают со стороны, противоположной фронту обслуживания оборудования.

Высота устройств для забора воздуха может быть принята различной, чтобы загрязненный воздух перемещался в направлении его естественного движения. Пыль, а также пары и газы, более тяжелые, чем воздух, скапливаются в нижних зонах помещении, где и следует располагать приемные устройства.

Рециркуляция воздуха в системе приточно-вытяжной вентиляции (рис, 7) применяется в холодное время года в целях экономии тепла, затрачиваемого на подогрев воздуха. При рециркуляции часть воздуха, удаляемого из помещений, после соответствующей очистки от производственных вредностей снова направляется в помещение. При этом необходимо соблюдать следующие условия: количество чистого воздуха, поступающего извне, должно составлять не менее 10 % от общего количества воздуха, подаваемого в помещение; воздух, поступающий в помещение, должен содержать не более 30% вредных веществ по отношению к их предельно допустимой концентрации (ПДК). Применение рециркуляции недопустимо в производственных помещениях, в воздушной среде которых могут быть вредные вещества 1-, 2- и 3-го классов опасности, неприятные запахи и болезнетворные микроорганизмы или возможно резкое увеличение концентрации вредных и взрывоопасных пылей, паров и газов (в помещениях категории А, Б, В по взрывопожарной опасности). Неточности, допущенные при расчете вентиляционных установок, и отклонения от проекта, возникшие при монтаже, устраняют регулировкой системы вентиляции, обеспечивая на всех участках воздуховодов предусмотренные проектом расходы воздуха.

Регулирование осуществляется либо изменением характеристики вентиляционной сети за счет ее сопротивления (с помощью регулирующих устройств — шиберов, дроссель-клапанов), либо изменением характеристики вентилятора за счет увеличения или уменьшения частоты вращения (скорости) рабочего колеса. После регулирования вентиляционную систему испытывают и сдают (по акту) обслуживающему персоналу. При испытании проверяют основные показатели системы: расход воздуха, температуру нагрева, влажность.

Допустимые отклонения от проектных данных — по количеству воздуха ±10 %, по температуре подаваемого воздуха ±2 °С, по влажности воздуха ± 5 %. На каждую вентиляционную установку составляют паспорт, в который заносят данные, характеризующие работу основных элементов.

Должно быть обеспечено также правильное обслуживание установок: своевременная очистка фильтров и воздуховодов, проведение планового ремонта и др.

Местная вентиляция обеспечивает вентиляцию непосредственно у рабочего места, улавливая вредности при их выделении и предотвращая попадание этих вредных веществ в воздух производственного помещения и рабочей зоны. По способу организации воздухообмена .местная вентиляция разделяется на приточную и вытяжную. 46 При разработке проектов технологического оборудования машин, механизмов, станков, стендов, постов пайки необходимо предусматривать местные встроенные отсосы, которые должны обеспечить требуемый санитарно-гигиенический эффект и не препятствовать обслуживанию, наблюдению за рабочим процессом, ремонтно-монтажным работам. Таким образом, местные вентиляционные системы связаны с конструкцией оборудования, машин, станков, стендов, постов пайки и с рабочими местами обслуживания.

Отсосы, встроенные в рабочие места, применяют при пайке, сварке и пр.

Различают отсосы с приемными отверстиями в вертикальной панели, в плоскости стола и над столом. Посты пайки оборудуют местными отсосами из зоны пайки и обжига. Для улавливания выделяющихся при пайке вредных паров обычно устанавливают местные отсосы в виде всасывающих круглых или прямоугольных отверстий с острыми кромками, устанавливаемых в вертикальной панели.

Встроенные в инструменты (паяльники) отсосы могут быть кольцевыми или верхними.

Кольцевой отсос с помощью полой трубки и гибкого шланга соединяется с магистральным воздуховодом.

Верхний отсос представляет собой металлическую трубку, всасывающее отверстие которой располагают над концом паяющего стержня. В помещениях, воздух которых загрязнен вредными парами, газами или пылью, количество приточного воздуха G пр , м 3 /ч, доставляемого приточной вентиляцией, необходимого для разбавления вредных выделений до допустимых концентраций, рассчитывают по формуле где W— количество поступающих вредных выделений, г/ч С уд , С пр — концентрация вредных выделений в удаляемом и приточном воздухе, г/м 3 . Объем удаляемого воздуха G выт м 3 /ч, при расчете местной вытяжной вентиляции определяется из выражения где F — площадь открытого сечения вытяжного устройства, м 2 ; V — скорость движения всасываемого воздуха в этом проеме (принимается от 0,5 до 1,7 м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров). При небольшом количестве выделяемых вредностей или если оно трудноопределимо расчет воздухообмена может быть произведен из выражения где К. — кратность воздухообмена — отношение объема воздуха, м 3 /ч, подаваемого (+) за 1 ч и помещение или удаляемого (—) из него, к объему помещения V, м 3 . Выбрав кратность К из справочников по проектированию промышленных зданий, можно определить G . Кондиционирование воздуха — это создание и автоматическое поддержание в помещениях независимо от наружных условий постоянных или изменяющихся по определенной программе температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, наиболее благоприятных для людей или требуемых для нормального протекания технологического процесса.

Кондиционеры бывают полного и неполного кондиционирования воздуха.

Установки полного кондиционирования воздуха обеспечивают постоянство параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, подвижности и чистоты воздуха). Установки неполного кондиционирования поддерживают часть приведенных параметров.

Кондиционер состоит из трех основных частей (рис. 8): отделения смешения воздуха, промывной камеры и отделения второго подогрева. В отделении смешения воздух помещения смешивается в определенных соотношениях с наружным воздухом, а в холодное время подогревается калорифером первого подогрева. В промывной камере воздух очищается, увлажняется и охлаждается (в летнее время) водой, распыляемой форсунками. В отделении второго подогрева очищенный воздух вновь подогревается калорифером, его относительная влажность снижается до заданной, после чего воздух вентилятором направляется в воздуховод. В СССР разработаны и используются такие новые технические средства и системы по кондиционированию воздуха: кондиционеры, использующие так называемое «бросовое тепло» (на базе абсорбционных бромисто-литиевых холодильных машин); Рис. 8 . Схема автоматического кондиционера: 1 - камера смешения воздуха;2 — фильтр очистки воздуха от пыли; 3— калорифер первичного подогрева; 4 — каплеотделитель (осушение воздуха);5- промывная камера; 6—форсунки для охлаждения и увлажнения воздуха; 7 — камера второго подогрева с калорифером 8 локальные термоэлектрические кондиционеры для передвижных машин (на основе полупроводниковых термобатарей ) и др.

Учебно-поисковая задача Пути создания оптимальных условий труда (зоны комфорта) на рабочих местах.

Условия труда определяются технологией производства, его организацией и трудовым процессом, с одной стороны, и окружающей работающего санитарно-гигиенической обстановкой — с другой. К организации типологических производственных процессов относятся их механизация, внедрение полуавтоматических и автоматических способов производства, а также дистанционного управления оборудованием, применение роботов, манипуляторов и оборудования с программным управлением.

Трудовой процесс требует определенного нервно - психического напряжения работающего, положения тела при работе. К санитарно-гигиеническим условиям труда относятся метеорологические факторы (температура, влажность, скорость струи и давление воздуха), загрязнение воздуха парами, газами, пылью, а также шум, вибрация, электромагнитные и лазерные излучения, ионизирующая радиация. Таким образом, для создания оптимальных условий труда (зоны комфорта) на рабочих местах любого производственного участка необходимо обеспечить: механизацию и автоматизацию тяжелых и трудоемких работ, выполнение которых сопровождается избыточным теплообразованием в организме человека; дистанционное управление теплоизлучающими процессами и аппаратами, что исключает необходимость пребывания в зоне инфракрасного излучения; рациональное размещение и теплоизоляцию оборудования, аппаратов, коммуникаций и других источников, излучающих на рабочие места конвекционное и лучистое тепло (температура наружных стеной этого оборудования не должна превышать 45 °С); устройство защитных экранов, водяных и воздушных завес, защищающих рабочие места от теплового облучения, а также применение душирования; устройство рациональных систем вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях и др.

Пример 1. Определить требуемый воздухообмен и его кратность для вентиляционной системы цеха завода, имеющего длину 60 м , ширину 12м, высоту 6м. В воздушную среду цехи выделяется пыль в количестве Р == 120 г/ч (для данного вида пыли ПДК == 4 мг/м 3 ), концентрация пыли в рабочей зоне С р.з = 2,8 мг/м 3 , в приточном воздухе С п == 0,3 мг/м 3 , концентрация пыли в удаляемом из цеха воздухе равна концентрации ее в рабочей зоне (С ух = С р.з ), т. е. пыль равномерно распределена в воздухе.

Количество воздуха, забираемого из рабочей зоны местными отсосами, равно G м = 1500 м 3 /ч.

Решение. 1. Объем цеха V == 60 • 12 - 6 = 4320 м 3 . 2. Требуемый воздухообмен то есть Кратность воздухообмена в цехе то есть за 1 ч воздух в цехе должен обмениваться 11,1 раза. Глава 4 ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ 4.1. Основные светотехнические величины, виды и системы освещения, требования к производственному освещению Организация рационального освещения рабочих мест — один из основных вопросов охраны труда. При неудовлетворительном освещении резко снижается производительность труда, возможны несчастные случаи, появление близорукости, быстрая утомляемость. В зависимости от источника света производственное освещение может быть трех видов: естественное, искусственное и совмещенное.

Освещение характеризуется количественными и качественными показателями (рис. 9). К количественным показателям относятся световой поток, сила света, освещенность, яркость. Световой поток Ф — это часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как свет (измеряется в люменах — лм). Сила света I — величина, оценивающая пространственную плотность светового потока и представляющая собой отношение светового потока d Ф к телесному углу d w , в пределах которого световой поток распространяется: За единицу силы света принята кандела (кд). Освещенность Е — поверхностная плотность светового потока, представляет собой отношение светового потока d Ф, падающего на элемент поверхности dS , к площади этого элемента: 3а единицу освещенности принят люкс (лк) —при световом потоке в 1 лм на площади в 1 м 2 . Яркость поверхности L — отношение силы света, излучаемого в рассматриваемом направлении, к площади светящейся поверхности, кд/м 2 : Коэффициент отражения р определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф отр к падающему на нее световому потоку Ф пад К основным качественным показателям освещения относятся: фон, контраст объекта с фоном, видимость, показатель ослепленности и дискомфорта, коэффициент пульсации. Фон — поверхность, прилегающая непосредственно к объекту, на которой он рассматривается.

Видимость — способность глаза человека воспринимать объект при освещенности от 0,1 до 100 000 лк.

Показатель ослепленности — критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой.

Основная задача освещения на производстве — создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям: освещенность на рабочем месте должна соответствовать -характеру зрительной работы, который определяется тремя параметрами: объектом различения — наименьшим размером рассматриваемого объекта (при работе с приборами — толщина линии градуировки шкалы, при чертежных работах — толщина самой тонкой линии на чертеже и т. п.); фоном — при r > 0,4 фон считается светлым, при r == 0,2...0,4 — средним и при r — темным; контрастом объекта с фоном где L o и L ф — яркость соответственно объекта и фона (при К > 0,5 контраст большой, при К = 0,2 ... 0,5 — средний, при К ~-малый); необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства; на рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени; в поле зрения не должно быть прямой и отраженной блескости (повышенной яркости светящихся поверхностей, вызывающей ослепление); 63 - величина освещенности должна быть постоянной во времени; следует выбирать оптимальную направленность светового потока и необходимый спектральный состав света; все элементы осветительных установок должны быть долговечными, электрои пожаробезопасными; установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики. 4.2. Естественное освещение Для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) дневного света от небосвода, что весьма благоприятно для зрительных условий работы.

Естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые оконные проемы; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях; комбинированное — боковое с верхним.

Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в чрезвычайно широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологических факторов.

Поэтому естественное освещение невозможно количественно задавать величиной освещенности. В качестве нормируемой величины для естественного освещения принята относительная величина ¾ коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения Е в к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Е н , создаваемой светом полностью открытого небосвода, то есть Таким образом, КЕО оценивает размеры оконных проёмов, вид остекления и переплетов, их загрязнение, то есть способность системы естественного освещения пропускать свет.

Естественное освещение в помещениях регламентируется нормами СНиП 11-4-79. Нормированное значение КЕО(е н ), определяемое по таблице с учетом характера зрительной работы (8 разрядов I — VIII), системы 53 освещения, района расположения здания предприятия на территории СССР, следует уточнять по формуле где m — коэффициент светового климата (определяется в зависимости от расположения здания на территории СССР); территория СССР по световому климату разделена на V поясов (I — самый северный, V — самый южный): Пояс I II III IV V Значение m 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 с — коэффициент солнечности климата, определяемый по нормативным таблицам в зависимости от ориентации здания относительно сторон света (с •= 0,65 ... 1). Для каждого производственного помещения строится кривая значений КЕО в характерном сечении — в месте пересечения вертикальной плоскости (по оси оконного проема) и горизонтальной плоскости на расстоянии 0,8 м над уровнем пола (условная рабочая поверхность). При боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО, в помещениях с верхним и комбинированным освещением — среднее значение.

Например, для помещений, где хранятся автомобили, машины, механизмы и другое оборудование, КЕО принимают: при верхнем, комбинированном и боковом освещении в среднем — 0,5 %; для помещений, предназначенных для технического обслуживания и ремонтов автомобилей и других машин, при верхнем и комбинированном освещении — в среднем 3 %, а при боковом — не менее 1 %. Минимальный КЕО в зависимости от точности работы при верхнем и комбинированном освещении нормируется в пределах от 10 до 2 %, а при боковом освещении от 3,5 до 0,5 %. По данным измерений определяют КЕО в характерных точках помещения и делают выводы о соответствии или несоответствии их требуемым нормам.

Расчет естественного освещения при боковом освещении сводится к определению суммарной площади окон S F , м 2 : где S п — площадь пола, м 2 ; е н — нормированное значение КЕО; h 0 световая характеристика окон; К. — коэффициент, учитывающий затенение окон соседними зданиями (К = 1.. .1,7); t o — общий коэффициент светопропускания оконного проема с учетом затенения ( t o = 0,15...0,6); r 1 — коэффициент, учитывающий отражение света от внутренних поверхностей помещений ( r 1 = 1...10). 4.3. Искусственное освещение Искусственное освещение предусматривается во всех производственных и бытовых помещениях, где недостаточно естественного света, а также для освещения помещений в ночное время. По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.

Рабочее освещение обеспечивает зрительные условия нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы при внезапном отключении рабочего освещения. При этом нормируемая освещенность должна составлять 5 % от рабочего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территории предприятий, Эвакуационное освещение предусматривается для эвакуации людей из помещений при авариях в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках (должно быть в помещениях не менее 0,5, а на открытых территориях— не менее 0,2 лк). Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяют часть светильников рабочего или аварийного освещения. В качестве источников света применяют газоразрядные лампы или лампы накаливания.

Совокупность источника света и осветительной арматуры представляет собой светильник.

Наиболее важными функциями осветительной арматуры являются предохранение глаз работающих от чрезмерно больших яркостей источников света, а также перераспределение светового потока лампы, которое повышает эффективность осветительной установки. По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, рассеянного и отраженного света, а по конструктивному исполнению — светильники открытые, закрытые, защищенные, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные. По назначению светильники делятся на светильники общего и местного освещения. 55 Рис, 10. Защитный угол светильника: а—с лампой накаливания; б—с люминесцентными лампами Искусственное освещение может быть общим (равномерным или локализованным) и комбинированным (к общему добавляется местное). Применение только местного освещения запрещается.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения, должна составлять 10 % нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. Для общего освещения в системе комбинированного рекомендуется применять газоразрядные лампы независимо от типа источника света местного освещения.

Неравномерность освещенности, создаваемая светильниками общего освещения в зоне расположения рабочих мест, должна быть как можно меньше.

Освещение не должно вызывать ослепленности.

Показатель ослепленности р служит для оценки слепящего действия осветительной установки и подсчитывается по выражению где w — коэффициент ослепленности. Для предотвращения ослепленности светильник местного освещения должен иметь глубокие отражатели из непросвечивающего материала или из стекла молочного цвета.

Защитный угол у отражателя (рис. 10), показывающий меру прикрытия ярких частей лампы (нити накала) от глаз, должен быть не менее 30°. Ограничение слепимости достигается соблюдением условия; отношение осевой силы света прожектора I 0 , кд, к квадрату высоты установки H, м, не должно превышать 300, то есть I 0 /Н 2 300, откуда Минимальная освещенность устанавливается по характеристике зрительной работы с наименьшим размером объекта различения, контрастом объекта с фоном и характеристикой фона.

Различают 8 разрядов и 4 полразряда работ s зависимости от степени зрительного напряжения. К I разряду относятся зрительные работы наивысшей точности (минимальный размер объекта различения 6 0,15 мм ); к IV — работы очень малой точности (б > > 5 мм ); к VII разряду отнесены работы со светящимися/ материалами и изделиями в горячих цехах; к VIII — работы, связанные с общим наблюдением за ходом производственного процесса с постоянным или периодическим присутствием людей. Для первых пяти разрядов ( I — V ), имеющих по четыре подразряда (а, б, в, г), нормируемые значения освещенности зависят не только от минимального размера объекта различения, но и от контраста объекта различения с фоном и характеристики фона.

Наибольшая нормируемая освещенность составляет 5000 лк (разряд 1а), наименьшая — 30 лк (разряд VIII в). При условиях, затрудняющих или облегчающих длительную работу, повышающих опасность травматизма или требующих улучшения санитарных условий, уровни нормируемой освещенности должны быть повышены или понижены. Для первых четырех разрядов рекомендуется использовать комбинированную систему освещенности. Для исключения неравномерности освещенности отношение максимальной освещенности к минимальной не должно превышать для работ I — III разрядов при люминесцентных лампах 1,5 и при других — 2; для работ IV—VII разрядов — соответственно 1,8 и 3. 4.4. Расчет искусственного освещения Задачей расчета является определение требуемой мощности электрической осветительной установки для 1 издания в производственном помещении заданной освещенности. При проектировании осветительной установки необходимо решить следующие основные вопросы: выбрать тип источника света — рекомендуются газоразрядные лампы, за исключением мест, где температура воздуха может быть менее +5 ° С и напряжение в сети падать ниже 90 % номинального, а также местного освещения (в этих случаях применяются лампы накаливания); определить систему освещения (общая локализованная или равномерная, комбинированная); выбрать тип светильников с учетом характеристик светораспределения, условий среды (конструктивного исполнения) и др.; распределить светильники и определить их количество (светильники могут располагаться рядами, в шахматном порядке, ромбовидно); определить норму освещенности на рабочем месте. ^Для расчета искусственного освещения используют в основном три метода. Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности основным является метод светового потока (коэффициента использования), учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен.

Световой поток лампы Ф л , лм, при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывают по формуле где Е н — нормированная минимальная освещенность, лк; S — площадь освещаемого помещения, м 2 ; z — коэффициент неравномерности освещения ( z = 1,1...1,5); k — коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения и старения лампы ( k =1,2...1,7); N — число светильников; п — число ламп в светильнике; h — коэффициент использования осветительной установки ( h = 0,2…0,7); значение h определяют в зависимости от показателя помещения где A и В — длина и ширина помещения, м; Н р — высота светильников над рабочей поверхностью, м.

Подсчитав световой поток лампы Ф л , по таблице подбирают ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной установки.

Точечный метод применяют для расчета локализованного и комбинированного освещения, освещения наклонных 58 и вертикальных плоскостей. В основу точечного метода положено уравнение где I a — сила света в направлении от источника на данную точку рабочей поверхности, кд; r — расстояние от светильника до расчетной точки, м; a — угол падения световых лучей, то есть угол между лучом и перпендикуляром к освещаемой поверхности. Для практического использования в формулу подставляют коэффициент запаса k и значение Данные о распределении силы света I a приводятся и светотехнических справочниках. При необходимости расчета освещенности в точке, создаваемой несколькими светильниками, подсчитывают освещенность от каждого из них, а затем полученные значения складывают. Метод удельной мощности является наиболее простым, но и наименее точным, поэтому его применяют только при ориентировочных расчетах. Этот метод позволяет определить мощность каждой лампы Р л , Вт, для создания в помещении нормируемой освещенности: где р— удельная мощность, Вт/м 2 (принимается из справочника для помещений данной отрасли); S — площадь помещения, м 2 ; п — число ламп в осветительной установке.

Определенной особенностью характеризуется расчет прожекторного освещения, применяемого обычно при необходимости освещения открытых пространств площадью более 5000 м 2 (строительных площадок, заводских дворов, территорий складов, автопредприятий, погрузочно-разгрузочных площадок и т. п.). Основными типами применяемых для этих целей прожекторов являются прожекторы заливающего света типа ПЗС-45, ПЗС-35, ПЗС-25 и| другие (с лампами накаливания мощностью 1000, 500, 300, 150 Вт и др.). При расчете прожекторного освещения выбираются нормируемая освещенность и коэффициент запаса, учитывающих старение и запыление ламп. Затем подбирается тип прожектора, наименьшая высота его установки из условий слепимости (формула (23)), проектируются расстановка мачт и углы наклона прожекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Основными характеристиками прожектора являются кривая силы света, угол рассеяния, коэффициент усиления и коэффициент полезного действия,/ Пучок света прожектора представляет собой конус с вершиной в точке расположения тела накала источника света, где сила света наибольшая в направлении оптической оси прожектора и уменьшающаяся к периферии.

Ориентировочно необходимое число прожекторов п по методу светового потока может быть определено из выражения где — нормативная освещенность, лк; S — площадь, подлежащая освещению, м 2 ; k — коэффициент запаса (обычно принимается в пределах 1,25 —1,5 за исключением особо пыльных условий, для которых принимается k == 1,7); Фл — световой поток лампы выбранного типа прожектора, лм; h == 0,35 — 0,4 — коэффициент полезного действия прожектора; m == 0,7 — 0,9— коэффициент использования светового потока. 4.5. Эксплуатация и контроль осветительных установок Искусственное и естественное освещение может быть эффективно только при тщательном обслуживании входящих в состав системы узлов и устройств.

Вследствие продолжительной эксплуатации ламп (накаливания и люминесцентных) их световой поток снижается соответственно на 10—15 и 20—25 %. Тщательный и регулярный уход за установками естественного и искусственного освещения имеет важное значение для создания рациональных условий освещения.

Чистка стекол световых проемов должна производиться не реже двух раз в год для помещений с незначительным выделением пыли и не реже четырех раз в год при значительном выделении пыли; для светильников — 4—12 раз в год (в зависимости от характера запыленности производственного помещения). Для различных предприятий отраслей устанавливаются конкретные требования в инструкциях, отражающих специфику данного производства. Так, для производственных помещений, предназначенных для технического обслуживания автомобилей, светильники общего освещения должны очищаться два раза в месяц, а местного освещения — каждую смену.

Прежде чем очищать светильники, необходимо их предварительно обесточить.

Светильники общего и местного освещения, подвешенные ниже 2,5 м от уровня пола, должны иметь напряжение не выше 42 В. При слесарно-монтажных работах, техническом обслуживании и ремонтах машин, автомобилей и другого оборудования необходимо пользоваться переносными источниками света (ручными светильниками) с напряжением не выше 42 В, а при работах в особо опасных условиях (резервуары, канавы, колодцы, тоннели) — не выше 12 В. Конструкция ручного переносного светильника должна исключать всякую возможность прикосновения к токоведущим частям. При эксплуатации осветительной установки необходимо периодически проверять: состояние изоляции проводов, уровень освещенности в контрольных точках производственного помещения (не реже одного раза в год после очередной чистки светильников и замены перегоревших ламп). Основной прибор дли измерения освещенности — объективный люксметр.

Учебно-поисковая задача Гигиеничность осветительных установок.

Гигиеническая оценка осветительных установок должна начинаться с ознакомления с характером зрительной работы на конкретном предприятии, изучения технологического процесса и оборудования. При этом необходимо установить: наличие постоянных рабочих мест или фиксированных зон обслуживания в цехе; характер зрительной роботы на каждом рабочем месте, минимальные размеры объектов различении и расстояния от них до глаз работающего, коэффициенты отражения рабочих поверхностей и объектов различения, расположение рабочих поверхностей в пространстве (горизонтальное, вертикальное, наклонное) желательное направление световых лучей, особые условия зрительной работы (различение цветовых оттенков, наличие движущихся объектов различения, возможность увеличения контраста объекта с фоном и осветительными средствами и т. п.); наличие и расположение частей машин и станков, опасных в отношении травматизма; расположение частей оборудования, обрабатываемых изделий и строительных конструкций зданий, которые могут создать тени на рабочих поверхностях; строительные характеристики обследуемого помещения' материалы стен и перекрытий, расположение светопроемов, колонн, ферм; условия среды: нормальная, пыльная, влажная; требование бесперебойности работы осветительной установки.

Пример 2, В цехе размером 18 60 4,5 м требуется создать освещенность Е н ==300 лк.

Коэффициент отражения потолка r пот == 70 % и стен r с = 50 %. Для освещения используются люминесцентные лампы типа ЛБ в светильниках ЛДОР. Решение. 1. Находим индекс помещения Принимаем коэффициент запаса k =' 1,6 и коэффициент неравномерности освещения При индексе i = 3,07 из табл. 1 получим h == 62 %. Таблица 1. Коэффициенты использования h

Тип светильника Значения коэффициентов отражения Значения h , %, при индексах помещения i
r пот r с r пол 1 1,1 1,25 1.5 1.76 2 2,25 2,5 3 3,6 4 5
Астра 70 50 10 49 50 52 55 58 60 62 64 66 68 70 73
УДП, дрл 70 50 10 47 50 53 56 58 66 62 63 66 67 69 70
УДП, ДРЛ 50 30 10 41 43 47 50 53 56 57 59 60 61 63 66
ЛДОР 70 50 10 43 45 47 51 54 56 58 60 62 63 64 67
2. Светильники размещаем в четыре ряда ( N p = 4). 3. Определяем необходимый световой поток ламп в каждом ряду: 4. Если в светильнике установить по две лампы ЛБ ( n = 2) мощностью 40 Вт и световым потоком Ф л = 3000 лм, то необходимое число светильников в ряду составит Глава 5 ЗАЩИТА ОТ ШУМА, УЛЬТРАЗВУКА И ИНФРАЗВУКА 5.1. Физические характеристики шума Научно-технический прогресс во всех отраслях промышленности н на транспорте сопровождается разработкой и широким внедрением разнообразного оборудования, 'станков и транспортных средств. Рост мощностей современного оборудования, машин, бытовой техники, быстрое развитие всех видов транспорта привели к тому, что человек на производстве и в быту постоянно подвергается воздействию шума высокой интенсивности. Шум оказывает вредное влияние на весь организм и в первую очередь на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы.

Длительное воздействие интенсивного шума может привести к ухудшению слуха, а в отдельных случаях — к глухоте. Шум на производстве неблагоприятно воздействует на работающего: ослабляет внимание, ускоряет утомление, замедляет скорость психических реакций, затрудняет своевременную реакцию на опасность. Все это снижает работоспособность и может стать причиной несчастного случая.

Поэтому вопросы борьбы с шумом в настоящее время имеют большое значение во всех областях техники. Шумом принято называть всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию полезных сигналов. Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. Шум бывает: механического происхождения, возникающий вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей и конструкций; аэродинамического происхождения (при истечении сжатого воздуха или газа); гидромеханического происхождения (при истечении жидкостей);воздушный, распространяющийся в воздушной среде; электромагнитного происхождения, возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил.

Основными источниками шума электрической и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) являются: трансформаторное оборудование (силовые трансформаторы, трансформаторы цепей управления, трансформаторы тока, дроссели насыщения, сглаживающие и компенсирующие реакторы, индуктивные накопители и др. ); оборудование систем охлаждения (вентиляторы, насосы, электродвигатели и др.); защитные оболочки. Одной из главных причин возникновения шума трансформаторов является магнитострикция (изменение размеров пластин сердечников) под воздействием магнитного потока. Шум трансформаторов имеет основную частоту, равную удвоенной частоте питающей сети. На шум трансформаторов влияет ряд факторов: магнитная индукция, габаритные размеры, технология и качество изготовления магнитопроводов. С физической стороны шум характеризуется звуковым давлением, интенсивностью звука, частотой и другими параметрами.

Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Давление и скорость движения частиц воздуха в каждой точке звукового ноля изменяются во времени. В результате колебаний, создаваемых источником звука, в воздухе возникает звуковое давление, которое накладывается на атмосферное.

Частота звука характеризуется числом колебаний звуковой волны в единицу времени (секунду) и измеряется в герцах (Гц).- Таким образом, в качестве звука человек воспринимает упругие колебания, распространяющиеся волнообразно в твердой, жидкой и газообразной среде.

Звуковые волны возникают при нарушении стационарного состояния среды вследствие воздействия на нее какой-либо возмущающей силы.

Частицы среды при этом начинают колебаться относительно положения равновесия, причем скорость таких колебаний (колебательная скорость о) значительно меньше скорости распространения волны (скорости звука). Разность между атмосферным давлением и давлением в данной точке звукового поля принято считать звуковым давлением Р, которое выражается в паскалях (Па). Распространение звуковой волны сопровождается переносом энергии.

Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью (силой) звука в данной точке , Вт/м 2 . Ухо человека воспринимает звуки с частотой от 16 до 20000 Гц (акустические звуки). Неслышимые человеком колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми,а колебания с частотой выше 20 кГц — ультразвуковыми. В акустике измеряют не абсолютные значения интенсивности звука или звукового давления, а их логарифмические уровни L , взятые по отношению к пороговому значению интенсивности звука или пороговому звуковом y давлению.

Одному белу соответствует увеличении интенсивности звука на пороге слышимости в 10 раз (при I / I 0 = 10L == 1 Б ; при I / I 0 = 100 L ==2 Б и т.д.). Установлено, что орган слуха человека способен различать прирост звука на 0,1 Б (бел), то есть на 1 дБ (децибел), и поэтому уровень интенсивности звука измеряют в децибелах L, дБ: где I — интенсивность звука в данной точке, Вт/м 2 ; I 0 — интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости на частоте 1000 Гц ( I 0 = 10 -12 Вт/м 2 ). Так как интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, уровень интенсивности звука можно определить также исходя из величины звукового давления: где P — звуковое давление в данной точке, Па (Н/м 3 ), Р 0 = 2.10 -5 Па — пороговое звуковое давление (на пороге слышимости) . На пороге болевого ощущения P max = 2 . 10 2 Па. В диапазоне от порога слышимости до болевого порога( I max = 10 2 Вт/м 2 ) сила (интенсивность) звука увеличивается в миллиарды раз ( I max / I 0 = 10 2 /10 -12 = 10 14 ). Такой огромный диапазон звуков доступен человеку благодаря способности его слухового органа реагировать не на абсолютную интенсивность звука, а на по прирост, называемый уровнем интенсивности звука, который характеризуется как логарифм отношения двух сравнительных сил звука (рассматриваемого и на пороге слышимости). Таким образом, слышимый диапазон звуков укладывается в 140 дБ. Шум может быть представлен в виде суммы гармонических колебаний (рис. 11, а, б. в). Разложение шума на | гармонические составляющие (на отдельные тона) называется спектральным анализом. В зависимости от характера шума его спектр может быть дискретным (рис. 11, г ), Рис. 11. Характеристики шумов: а, б, в—.графики колебаний; г, д, е — спектры непрерывным (рис. 11, д) или смешанным (рис. 11, е). Звуковой диапазон частот делится на три области: низкочастотную (16—400 Гц), среднечастотную (400—1000 Гц) и высокочастотную (1000—20000 Гц). Наиболее чувствительно ухо к колебаниям в диапазоне частот от 1000 до 3000 Гц. При анализе шума спектр (диапазон звуковых частот) разбивают на октавные полосы, в которых верхняя частота в два раза больше нижней.

Полоса характеризуется среднегеометрической частотой f c .г., Гц: где f в и f н — граничная верхняя и нижняя частоты полосы, Гц.

Среднегеометрические частоты приняты следующие: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. За эталонную частоту при нормировании уровня шума принята частота 1000 Гц. 66 5.2 Измерение шума на рабочем месте Измерение шума производится шумомерами совместно с анализаторами спектра шума АШ-2М. Широкое распространение получили отечественные шумомеры ШУМ-1, ИШВ-1, Ш-63, Ш-71 (в комплекте с октавными фильтрами), а также типа RFT (ГДР) и фирмы «Брюль и Къер» (Дания). Это приборы, в которых звук, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания, которые затем усиливаются и, пройдя корректирующие фильтры и выпрямитель, регистрируются стрелочным прибором. Шум на рабочих местах измеряется на уровне уха работающего при включении не менее 2/3 установленного оборудования.

Акустическим рабочим местом называется область звукового поля, в которой находится рабочий. В большинстве случаев рабочим местом считается зона звукового поля на расстоянии 0,5 м от машины со стороны рабочих органов пульта управления и на высоте 1,5м от пола.

Измерение шума производят в следующей последовательности: выявляют наиболее шумное оборудование и измеряют спектры шума на рабочих местах; определяют время за смену, в течение которого работающий подвергается воздействию шума; сравнивают значения измеренных уровней шума со значениями предельного спектра по санитарным нормам. Можно произвести акустический расчет ожидаемого уровня шума на рабочих местах. Если имеется п источников одинакового шума, а уровень интенсивности звука одного источника L 1 , то суммарный уровень шума можно определить из выражения При n , равном, 1;2;3;4;5;6;8; 10; 20; 30 и 100 , значения 10 lg n соответственно принимают: 0; 3; 5; 6; 7; 8;9 ; 10; 13; 15:20. При двух различных источниках шума L 1 и L 2 суммарный уровень шума можно определить из выражения L сум = L 1 + D L , где L 1 — наибольший из двух суммарных уровней шума, дБ; D L == L 1 — L 2 — добавка в функции разности уровней шума источников (при L 1 > L 2 ). Значениям разности L 1 — L 2 , дВ: 1; 2; 3; 4; 6; 7; 8; 9; 10 соответствуют значения добавки D L дБ: 3; 2,2;1,7; 1,6; 1,5; 1,0; 0,8; 0,6; 0,5; 0,4. При большем чем два числе источников шума уровни интенсивности суммируются последовательно — от наибольшего к наименьшему.

Например, нужно узнать суммарный уровень шума от трех станков с уровнями шума 102, 98 и 97 дБ. Определяем первую разность уровней: 102 — 98 = 4 дБ, что соответствует добавке D L 1 = L 1 ¾ L 2 = 1,5 дБ, то есть L сум1 = 102 + 1,5= 103,5 дБ. Теперь определяем следующую разность уровней D L 2 = L сум1 — L 3 =103,5— 97=6,5 дБ, что соответствует добавке D L 2 = 1 дБ, то есть L сум2 = L сум1 + D L 2 = 103,5 + 1 = 104,5 дБ. Если разность уровней двух источников шума не превышает 8—10 дБ, то уровень менее громкого источника можно не учитывать, так как добавка будет меньше 1 дБ. Уменьшение интенсивности звука при распространении сферической волны в открытом пространстве приближенно пропорционально квадрату расстояния от источника звука. Зная интенсивность звука I 1 и расстояния от источника звука r 1 и r 2 интенсивность звука I 2 можно определить из выражения Перейдя к уровням интенсивности звука, получим выражение Например, если L 1 = 80 дБ, r 1 = 2 м , r 2 = 4 м , то Искомый уровень интенсивности L , дБ, при одновременной работе источников шума можно определить из выражения где L 1 , L 2 , ..., L п — уровни звукового давления или уровни интенсивности, создаваемые каждым источником в расчетной точке. 5.3. Характеристики источников шума Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума (или соответствующих им уровней в дБ) от частоты называется частотным спектром или просто спектром.

Спектры получают, используя анализаторы шума — набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот.

Наибольшее распространение получили фильтры с постоянной полосой пропускания (октавные фильтры). Измерения спектров шума в октавных полосах проводят для сравнения шума машин, нормирования и др. Для ориентировочной оценки шума, спектр которого неизвестен, используется характеристика А, показывающая уровень звука в дБА (А обозначает автоматическую подстройку слухового органа человека на данную частоту). Шумы подразделяют на постоянные, уровни звука которых за 8-часовой рабочий день изменяются во времени не более чем на 5 дБА. и непостоянные (прерывистые, импульсные и колеблющиеся во времени), для которых это изменение более 5 дБА. В соответствии с ГОСТ 12.1.024—81 и ГОСТ 12.1.025—81 шумовыми характеристиками, которые указываются в технической документации машины, являются: уровни звуковой мощности шума L p в октавных полосах среднегеометрических частот 63; 125; 250; 500; 1000; 2 000; 4000; 8000 Гц; характеристики направленности излучения шума машиной. 5.4. Нормирование шума Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами, но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней.

Патологические изменения, возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь, когда шум вызывает нежелательную реакцию всего организма человека. В связи с этим необходимо систематически контролировать уровень шума на рабочих местах, защищать работающих от вредного действия шума. При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шумами нормирование уровня звука в дБА. Первый метод нормирования является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах частот (шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003—83). Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром (ПС). Причем, с ростом частоты (более неприятный шум) допустимые уровни уменьшаются.

Каждый из спектров имеет свой индекс ПС, например ПС-80, где цифра 80 -- допустимый уровень звукового давления в октавной полосе со среднегеометрической частотой 1000 Гц (при частоте 63 Гц — 99 дБ, при 125 Гц — 92 дБ при 250 Гц — 86 дБ, при 500 Гц — 83 дБ, при 1000 Гц — 80 дБ, при 2000 Гц -78 дБ, при 4000 Гц-76дБ, при 8000 Гц — 74 дБ и эквивалентные уровни звука — 85 дБА). Второй метод нормирования общего уровня шума, измеренного по шкале А шумомера и называемого уровнем звука в ДБА, используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, так как в этом случае мы не знаем спектра шума.

Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром (ПС при частоте 1000 Гц в дБ) зависимостью Для тонального и импульсного шума допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше значений, приведенных в санитарных нормах и ГОСТ ССБТ. Нормирование шума в жилых и общественных зданиях и на их территориях производится по СНиП. 5.5. Методы борьбы с шумом Для снижения шума можно применять следующие методы (рис. 12): уменьшение шума в источнике (уменьшение L p ) улучшением конструкций машин за счет точности изготовления узлов и др.; уменьшение механического шума путем совершенствования технологических процессов и оборудования (балансировка вращающихся элементов машин, применение пластмассовых шестерен вместо стальных и др.); 70 Рис. 13, Акустическая обработка помещений: а — штучные звукопоглотители с двойными стенками: б— конструкция звукопоглощающей облицовки без воздушного промежутка; в — то же, с воздушным промежутком; 1—перфорированный лист; 2 ¾ слой звукопоглощающего материала; 3 — защитная стеклоткань (для укрепления слоя 2) ; 4— стена или потолок; 5 — воздушный промежуток между слоем и ограждением (или плита из звукопоглощающего материала) рациональная планировка предприятий и цехов (соблюдение разрывов не менее 100 м от здания с шумной технологией и др.); изменение направления излучения шума в противоположную сторону от рабочего места или жилого дома; акустическая обработка помещений (рис. 13) — уменьшение энергии отраженных волн увеличением эквивалентной площади звукопоглощения (размещение на внутренних поверхностях помещения звукопоглощающих облицовок, установка в помещении штучных звукопоглощателей); уменьшение шума на пути его распространения путем установки звукоизолирующего ограждения (преграды) в виде стен, перегородок, кожухов, кабин (ограждения могут быть однослойные и многослойные); применение глушителей шума для уменьшения шума различных аэродинамических установок. Часто неэкономично, а иногда практически невозможно уменьшить шум до допустимых величин па некоторых производствах (клепка, обрубка, штамповка, зачистка, испытание двигателей внутреннего сгорания в др.). В этих случаях средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих. К средствам индивидуальной защиты (противошумам) относят вкладыши, наушники и шлемы. 5.6. Защита от инфраи ультразвука Основными источниками инфразвука являются двигатели внутреннего сгорания, вентиляторы, поршневые компрессоры и другие тихоходные машины, работающие с числом рабочих циклов менее 20 в секунду. При действии инфразвука с уровнями 100—120 дБ возникают головные боли, снижение работоспособности, появление чувство страха, нарушение функции вестибулярного аппарата, а при частоте 5—10 Гц — чувство вибрации внутренних органов.

Уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц должны быть не более 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц — не более 102 дБ. В результате длительных воздействий инфразвуковых колебаний у человека появляются слабость, утомляемость, раздражительность, нарушается сон.

Инфразвук с частотой 8 Гц наиболее опасен для человека в связи с тем, что эта частота совпадает с альфа-ритмом биотоков мозга.

Снижение интенсивности инфразвука достигается за счет уменьшения его источника, изоляции, поглощения, применения индивидуальных средств защиты. К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно также отнести повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучения в область слышимых частот; повышение жесткости конструкций больших размеров; устранение низкочастотных вибраций; установка глушителей реактивного типа (отражающих энергию обратно к источнику). Ультразвук находит широкое применение (пайка, сварка, обработка сверххрупких и сверхтвердых материалов, дефектоскопия, медицина, очистка загрязненного воздуха и др.). Генераторами ультразвука являются ультразвуковое технологическое оборудование и приборы. Во время их работы при частоте 20—70 кГц создастся неслышимый ухом шум в 100—120 дБ. При соприкосновении с предметами и веществами, в которых возбуждены ультразвуковые колебания, происходит опасное контактное облучение. При работе на таких ультразвуковых установках необходимо пользоваться специальными защитными средствами — резиновыми перчатками и хлопчатобумажной подкладкой. В приборостроении ультразвук используется для интенсификации технологических процессов при очистке и обезжиривании деталей, ультразвуковой дефектоскопии и т. п. Для возбуждения ультразвуковых колебаний (УЗК) в среде применяют различные методы преобразования электрической энергии в ультразвуковую: магнитострикционный для получения УЗК частотой до 20 МГц, мощностью до 60 кВт и пьезоэлектрический — для получения УЗК частотой более 1 МГц, небольшой мощности (редко свыше 1 кВт). Частота применяемого ультразвука свыше 20 кГц, мощность — до нескольких киловатт.

Ультразвук оказывает вредное воздействие на организм человека, а именно; происходят различные нарушения нервной системы, изменяются давление, состав и свойства крови, теряется слуховая чувствительность.

Ультразвук может действовать на человека как через воздушную среду, так и через жидкую и твердую (контактное действие на руки). В соответствии с ГОСТ 12.1.001—83 уровни звуковых давлений в диапазоне частот 11—20 кГц не должны превышать соответственно 75—110 дБ, а общий уровень звукового давления в диапазоне частот 20—100 кГц не должен быть выше 110 дБ. Защита от действия ультразвука через воздух может быть обеспечена следующими мероприятиями: использованием в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше; применением кожухов из листовой стали или дюралюминия (толщиной! мм) и гетинакса ( 5 мм ) с обклейкой резиной или рубероидом; устройством экранов (прозрачных) между оборудованием и работающим; размещением ультразвуковых установок в специальных помещениях или кабинах.

Защита от действия ультразвука при контактном облучении состоит в полном исключении непосредственного соприкосновения работающих с инструментом, жидкостью и изделиями, поскольку такое воздействие наиболее вредно. Для снижения уровня звукового давления УЗК применяют звукопоглощение и звукоизоляцию.

Хорошие звукоизолирующие свойства имеют металлические кожухи из листовой стали толщиной 1,5 —2 мм, покрытые ревиной толщиной до 1 мм . Применяют пористую резину, поролон, органическое стекло.

Непосредственный контакт рабочих с источниками УЗК можно устранить механизацией и автоматизацией процессов при пайке, очистке и обезжиривании деталей, применением средств индивидуальной защиты в виде двойных перчаток (хлопчатобумажных и резиновых) и др. При определении ультразвуковой характеристики измерения выполняют в контрольных точках на высоте 1,5 м от пола, на расстоянии 0,5 м от контура оборудования и не менее 2 м от отражающих поверхностей (ГОСТ 12.1.001—83). Учебно-поисковая задача Звуки шума и «тишины» (проблемные вопросы). Проблема борьбы с шумом стала одной из самых актуальных.

Сильный шум, наносящий вред здоровью людей, ныне справедливо называют невидимым ядом. Когда-то шум наносил вред здоровью людей лишь отдельных специальностей, теперь же жертвами действия шума становятся почти все жители города. Речь идет, конечно, не о том, чтобы всюду стояла абсолютная тишина (да она и недостижима в условиях современного города или производства). Более того, человек не может жить в абсолютной тишине и никогда не стремится к ней.

Имеются попытки установления акустических пределов, благодаря которым понятие тишины обретает количественное выражение. Так, например, тишина в квартире, по мнению медиков, — это 40 дБ днем и 30 дБ ночью (для сравнения: 25 дБ дает шелест листвы при умеренном ветре, 30 дБ — тикание часов на расстоянии 1 м , 75—80 дБ ~ шум на улице небольшого города). Ведется работа над стандартом, который установит предельно допустимый уровень (ПДУ) шума в районе жилищных застроек, местах отдыха, детских площадок.

Согласно стандарту ПДУ шума на рабочих местах не должен превышать 85 дБ. Конечно, это далеко не идеальные условия, но снижение производственного шума до этого уровня на всех без исключения предприятиях привело бы к значительному оздоровлению условий труда.

Настало время вести борьбу за чистоту акустического пространства, за '-акустическую экологию, и нерешенных проблем здесь еще много. И очень важно изменить традиционное отношение к проектированию машин. Здесь необходимо ввести критерий акустического проектирования, обеспечивающий минимальный уровень шума, утвердить новые нормы, определяющие показатель шумности новой техники наряду г КПД, металлоемкостью, экономичностью, надежностью. Здесь еще предстоят серьезные научные исследования.

Серьезные проблемы связаны также со звуками «тишины» — инфразвуками. Эта область звуковых частот (16—20 Гц и ниже) лежит вне восприятия человеческим ухом.

Инфразвуки характеризуются высокой проникающей способностью, распространяются на большие расстояния и почти при этом не ослабляются.

Инфразвуковые волны возникают в самых различных условиях: при обдувании ветром зданий, деревьев, столбов, металлических ферм, при движении человека и животных, при работе тихоходных машин. Иными словами, мы живем в мире инфразвуков, не подозревая об этом.

Зарегистрировать их могут лишь специальные приборы.

Научные исследования показали, что инфразвук наиболее ощутим в тоннелях, где движутся поезда и автомобили, а также под мостами и эстакадами.

Инфразвуки легко «маскируются» слышимыми звуками — шумом. Чем более шумно вокруг нас, тем меньше «слышен» инфразвук.

Сейчас ведутся исследования для установления нормативов инфразвукового излучения, отступление от которых влечет за собой неблагоприятные воздействия на организм человека. Не менее опасны неслышимые звуки другого вида — ультразвуки, которые по своей физической природе ничем не отличаются от слышимых звуков.

Известно, что упругие колебания могут распространяться в материальной среде при условии, что длина волны должна быть больше длины свободного пробега частиц этой среды (молекул) или больше межатомных расстояний. Длина же волны находится в обратной зависимости от частоты колебаний. Вот почему ультразвуковые колебания затухают в газах больше, чем в жидкости, и еще больше, чем в твердом теле.

Область применения ультразвука широчайшая: ультразвуковые преобразователи (пьезоэлектрические и магнитострикционные), ультразвуковое резание, сварка, пайка и лужение, обработка металлов, ультразвуковая очистка, ультразвуковые дефектоскопы, ультразвуковой экспресс-анализ, ультразвуковая диагностика заболеваний и др. В то же время опасность воздействия ультразвука на организм человека требует дальнейших исследований, -Пример 3. Определить эффективность применения акустической обработки помещения цеха точечной сварки арматурных каркасов, Размеры цеха 72 12 4,5 м , объем цеха V » 3880 м 3 , площади ограждающих поверхностей потолка S пот = 864 м 2 , пола S пол == 864 м 2 , стен S с = 420 м 2 , общая площадь 2148 м 2 . В цехе установлено 18 многоточечных сварочных автоматов для сборки арматуры сеток.

Расчетная точка удалена от ближайшего станка на r = 2 м . Решение. 1. Определим предельный радиус где п = 18 — число источников шума; В 8000 — постоянная помещения на частоте 8000 Гц: Постоянная помещения В 1 000 на среднегеометрической ( эталонной) частоте 1000 Гц имеет следующие значения; Помещения В 1000 , м 2 С небольшим количеством людей (цехов заводов и др.) V /20 С жесткой мебелью н большим числом людей V/10 или с небольшим числом людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты, ткацкие и деревообрабатывающие цеха) С большим числом людей и мягкой мебелью (залы V /6 КБ, учебные аудитории, залы ресторанов, магазинов, вокзалов, жилых помещений и др.) Помещения со звукопоглощающей облицовкой V /1,5 потолка и части стен В нашем случае В 1000 = V /20. Частотный множитель m принимается в зависимости от объема помещения V, м 3 , по табл. 2; m == 6. Таблица 2. Частотный множитель m

.Объем помещения, м 2 Значения m на частотах октавных полос, Гц
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
0, 8 0,75 0,7 0,8 1 1,4 1,8 2,5
200-1000 0,65 0,62 0,64 0,75 1 1,5 2.4 4.2
> 1000 0,5 0,5 0,55 0,7 1 1,6 3,0 6
Тогда Следовательно, расчетная точка находится в зоне отраженного звука. 2. По результатам натурных измерений по таблице ГОСТ определяются уровни звукового давления в расчетной точке (на рабочем месте оператора сварочного автомата) и требуемое снижение уровня шума D L (дБ): на частотах 250 Гц ¾ 2, 500 — 5, 1000 ¾ 7; 2000 — 4, 4000 — 2, 8000 — 1 дБ. 3. Для акустической обработки цеха выбираем плиты марки ПА/С (минераловатные) размером 500 500 мм с высоким коэффициентом звукопоглощения a обл на частотах 1000 — 8000 Гд (0.02; 0,05; 0,21; 0,66; 0,91 ; 0,95; 0,89; 0.7). 4. Определяем максимально возможное снижение уровня шума, дБ, где Получим такие значения D L для среднегеометрических частот октавной полосы: 63—0; 125—0,2; 350—3,6; 500—8,3; 1000 – 8,2; 2000 — 6,8; 4000 — 5,3; 8000 Гц — 2,4 дБ . Как видно из приведенного расчета, использование для акустической обработки цеха звукопоглощающих плит марки ПА/С обеспечивает снижение уровней отраженного звука в рас четной точке от 2 до 8 дБ на частотах 250...8000 Гц, а уровни звукового давления на рабочих местах не превышают допустимых величин, определенных по ГОСТ (п. 2). Глава 6 ЗАЩИТА ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ВИБРАЦИЙ 6.1. Физические характеристики вибраций В промышленности и на транспорте широкое применение получили машины и оборудование, создающие вибрацию, воздействующую неблагоприятно на человека. Это прежде всего все транспортные средства, ручные машины (электрические и пневматические, особенно с возвратно-ударной отдачей), машины в строительстве и на заводах стройиндустрии (виброплощадки, бункера с электровибраторами, бетоноукладчики, бетоносмесители, дозаторы и др.). Для современного машиностроения характерно увеличение скорости рабочих органов и агрегатов различного рода оборудования, станков и ручных машин.

Уравновешивание при этом вращающихся и поступательных масс становится затруднительным. В результате возникают колебания, в ряде случаев им сопутствуют вредные производственные факторы, создающие неблагоприятные условия труда, например вибрация, сопровождающая работу технического оборудования, механизированного инструмента и средств транспорта.

Вредные последствия вибрации возрастают с увеличением быстроходности машин и механизмов, поскольку энергия колебательного процесса возрастает пропорционально квадрату частоты колебаний (или частоты вращения вала машины). С физической точки зрения между шумом и вибрацией принципиальной разницы нет.

Разница имеет место лишь в восприятии: вибрация воспринимается вестибулярным аппаратом и органами осязания, в шум — органом слуха.

Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле.

Колебания механических тел с частотой ниже 20 Гц воспринимаются организмом как вибрация, а колебания с частотой выше 20 Гц — одновременно и как вибрация, и как звук.

Следовательно, вибрация — это механические колебания материальных точек или тел. В производственных условиях наблюдаются вибрации с частотой 35—250 Гц (ручной инструмент). Источниками вибраций являются различные технологические процессы, механизмы, машины и их рабочие органы.

Колебания, распространяясь по элементам конструкций, ускоряют их разрушение, а также оказывают вредное воздействие на работающего.

Физически вибрации характеризуются частотой колебаний f , Гц, амплитудой смещения А, мм, колебательной: скоростью v , м/с, колебательным ускорением w , м/с 3 . Основная частота гармонического колебательного движения f, Гц, где п — число оборотов в минуту.

Виброскорость v , м/с, и виброускорение w , м/с 2 , в случае гармонических колебаний определяют из выражений где w — угловая частота.

Вибрацию (как и шум) можно характеризовать не только абсолютными величинами, но и относительными. В практике виброакустических исследований используют понятие логарифмического уровня колебаний — характеристики колебаний, сравнивающей две одноименные физические величины, пропорциональные десятичному логарифму отношения оцениваемой и исходного значение этой величины. В качестве последнего в охране труда используются опорные значения параметров, принятые за начало отсчета. При этом вибрация оценивается величиной, выраженной в децибелах. Так, значение уровня виброскорости Lv , дБ, согласно ГОСТ 12.1.012—78, определяют по формуле где v 2 — средний квадрат (среднегеометрическое значение) виброскорости (берется в соответствующей полоса частот); v 0 = 5 10 -8 м/с — пороговое значение виброскорости (опорная виброскорость), принятое по международному стандарту.

Среднегеометрические значения октавных полос частот вибраций стандартизованы и составляют 1; 2; 4; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500 и 1000 Гц.

Спектры уровней виброскорости — основные характеристики вибраций.

Снижение уровня вибраций определяют разностью где Lv 1 и Lv 2 — соответственно уровни вибраций до и после проведения мероприятий по их уменьшению. 6.2. Характеристики источников вибраций Так как вибрация — это механические колебания упругих тел (или колебательные движения механических систем), то каждому упругому телу или конструкции, выведенным из положения равновесия, свойственны определенный период и частота колебаний.

Такого рода колебания называются собственными, они постепенно затухают, поскольку энергия движения вследствие трения переходит в тепловую энергию. При действии на тело или конструкцию периодически изменяющейся силы начинаются колебания, называемые вынужденными. Вызывающая их сила называется возмущающей. При совпадении частоты возмущающей силы с частотой собственных колебаний амплитуда колебаний конструкции или сооружения начинает возрастать, так как энергия колебаний увеличивается под действием возмущающей силы, направление которой совпадает в течение каждого периода с направлением движения. Такое возрастание амплитуды колебаний, называемое резонансом, не только создает вибрацию, но н является весьма опасным для конструкции или сооружения.

Опасность заключается 'в том, что с возрастанием амплитуды возрастают деформация и напряжение в машине, оборудовании, сооружении, что может привести к их поломке или разрушению, а также к несчастным случаям.

Источниками вибрации могут быть возвратно-поступательные движущиеся системы, неуравновешенные вращающиеся массы, удары деталей узлов механизмов и др.

Дисбаланс во всех случаях приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию.

Возникновение колебаний может 'быть связано не только с силовым, но и с кинематическим возбуждением, например в транспортных средствах при их движении по неровному пути.

Поскольку вибрация характеризуется тремя параметрами (амплитудой перемещения, колебательными скоростью и ускорением), то зависимость этих параметров от времени можно охарактеризовать так: А = j ( t ), u = j (t) и w == j (t). В практических целях обычно используют два параметра: амплитуду перемещения А, мм, и колебательную скорость и, м/с. 6.3. Действие вибрации на организм человека По характеру действия на организм человека вибрацию принято подразделять на общую и местную. Общая вибрация передается на все тело человека, а местная — на руки работающего.

Возможно комбинированное действие общей и местной вибрации.

Вибрации производственных агрегатов вызывают колебания воздуха, передаются конструкциям зданий и фундаменту, а через него — почве, в результате чего колебания могут возникать на рабочих местах даже в далеко отстоящих сооружениях.

Вибрация приводит тело или его отдельные части в колебательное движение.

Различают поперечные, продольные или крутильные колебания. Весь организм резонирует при действии колебаний с частотой 8 Гц, колебания с частотой от 17 до 25 Гц резонансны для головы человека (для внутренних органов собственные частоты в диапазоне 6—9 Гц). Колебания рабочих мест с указанными частотами весьма опасны, так как могут вызвать механические повреждения и даже разрыв органов. Общей вибрации подвергаются транспортные рабочие, операторы грузоподъемных кранов.

Локальной (местной) вибрации подвергаются работающие с ручным электрои пневмоинструментом. В ряде случаев работающий может подвергаться одновременно воздействию общей и местной (комбинированной) вибрации.

Систематическое воздействие общих вибраций при высоком уровне виброскорости может быть причиной вибрационной болезни (неврита) — стойких нарушений физиологических функций организма (в первую очередь центральной нервной системы). Эти нарушения проявляются в виде нарушения сердечной деятельности, головокружений и головных болей, плохого сна и самочувствия, пониженной работоспособности.

Виброболезнь относится к группе профзаболеваний, эффективное лечение которой возможно лишь на ранней стадии, в противном случае — необратимые изменения, приводящие к инвалидности.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов py к, предплечья, сердца.

Наиболее вредным для человека является одновременное действие вибраций, шума и низкой температуры. 6.4. Гигиенические характеристики и нормы вибрации Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. В первом случае ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических заболеваний, исключающих возможность возникновения виброболезни. Во втором случае ограничивают параметры вибрации с учетом не только указанных требований, но и технически достижимого на сегодняшний день для данного вида машин минимального уровня вибрации. Общая вибрация нормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на вибрацию: транспортную, которая возникает в результате движения машин по местности и дорогам; транспортно-технологическую, которая образуется при работе машин, выполняющих технологическую операцию в стационарном положении; технологическую, возникающую при работе стационарных машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибраций.

Степень вредного воздействия колебаний на организм человека зависит от различных параметров, в том числе от направления действия вибрации.

Вибрация может возникать в кабинах управления кранами, при эксплуатации самоходных машин, других механизмов и устройств, когда причиной возбуждения вибраций являются возникающие неуравновешенные силовые воздействия.

Нормируемыми параметрами общей вибрации являются среднеквадратичные значения колебательной скорости в октавных полосах частот или амплитуды перемещений, возбуждаемые работой оборудования и передаваемые на рабочие места в производственных помещениях (пол, рабочие площадки, сиденья). Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой стандартной октавной полосе, различно для общей и локальной вибраций. 82 Рис, 14. К нормированию вибраций: а — общие вибрации; б ¾ местные (локальные) вибрации Нормы по ограничению общих вибраций (рабочих мест) устанавливают логарифмический уровень колебательной скорости в октавных диапазонах со среднегеометрическими значениями 2, 4, 8, 16, 32, 63 Гц, а нормы по ограничению локальной вибрации — в октавных полосах частот со среднегеометрическими значениями 16, 32, 63 , 125, 250, 500, 1000 Гц.

Нормирование транспортных вибраций производится с октавной полосы со среднегеометрическим значением 1 Гц.

Допустимые уровни общих вибраций рабочих мест установлены санитарными нормами, где нормируемыми параметрами вибрации являются среднеквадратичные значения скорости колебания или амплитуды перемещений вибрации в октавных полосах частот от 2 до 63 Гц (рис. 14, а). Согласно санитарным нормам, допустимые величины вибрации инструментов и производственного оборудования, передаваемые на руки работающих, установлены в диапазоне частот 11— 2800 Гц для каждой октавной полосы. При этом нормируются виброскорости, м/с, и уровни вибрации, дБ, относительно порогового значения виброскорости v 0 = 5 10 - 8 м/с (рис. 14, б). Гигиенические нормы вибрации установлены для длительности рабочей смены 8 ч.

Гигиеническую оценку вибрации производят одним из трех методов: частотным (спектральным) анализом: интегральной оценкой по частоте и дозой вибрации. При частотном (спектральном) анализе нормируемыми параметрами являются среднеквадратичные значения виброскорости v (и их логарифмические уровни Lv ) или виброускорение w для локальной вибрации в октавных полосах частот, а для общей вибрации — в октавных или 1/3 октавных полосах частот.

Логарифмические уровни виброскорости Lv, дБ, составляют . Для ручных машин предельно допустимые уровни вибрации установлены государственным стандартом. Для измерения вибраций применяют приборы, основанные на механических и электрических методах измерения.

Измерение вибрации производится виброметрами, приборами ИШВ-1 (регистрируют амплитуды вибраций от 0,005 до 1,5 мм в диапазоне частот от 15 до 200 Гц). Применяются также измерительные приборы типов НВА-1, ШВК-1. ВИП-2 и др. 6.5. Методы снижения вибраций машин и оборудования Ослабления вибраций достигают следующими конструктивными и технологическими мерами: уравновешиванием, балансировкой вращающихся частей для обеспечения плавности работы машины; устранением дефектов и разболтанности отдельных частей; использованием динамических гасителей вибраций; упругой подвеской агрегатов и амортизацией (включением промежуточных устройств между машиной и основанием). Амортизаторы выполняют в виде стальных пружин, рессор, прокладок из резины и т. п. При выборе прокладки необходимо учесть, что собственная частота системы f должна быть в 2—3 раза меньше возбуждающей частоты.

Толщину h и площадь F прокладок можно определить расчетом либо по графику (рис. 15). Зная массу сооружения, определяют необходимую общую площадь прокладок (площадь одной прокладки рассчитывают делением общей площади на число опор агрегата). Работа с ручным инструментом ударного действия (пневмомолотками, трамбовками и др.) и возвратно-поступательного действия (бурильными и отбойными Рис. 15. К выбору виброизолирующей прокладки: а — зависимость толщины прокладки от собственной частоты системы; б—зависимость площади прокладки от нагрузки: 1—войлок; 2— резина молотками и т. п.) сопровождается вибрацией.

Отрицательное воздействие вибраций усиливается наличием шума и охлаждением рук струёй холодного воздуха, вырывающегося из инструмента, Основные меры по снижению и полному устранению действия вибраций на работающих — внедрение автоматизированных и высокомеханизированных производств, дистанционного управления цехами и участками.

Основные меры борьбы с вибрацией: совершенствование конструкций машин и технологических процессов (замена кулачковых и кривошипных механизмов равномерно вращающимися, гидроприводами и др.); отстройка от режима резонанса (изменением массы пли жесткости системы и т. п.); вибродемпфирование (вибропоглощение) — использование конструкционных материалов с большим внутренним трением; нанесение на вибрирующие поверхности слоя упруговязких материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение (пластмассы, дерево, резина). Эффективно применение покрытий из слоя вязкоупругого материала — пластмассы, рубероида, битума, резины; виброизоляция при помощи устройства амортизаторов, то есть введение в колебательную систему дополнительной упругой связи.

Эффективность виброизоляции определяют коэффициентом передачи, который может быть рассчитан по формуле где f и f 0 — соответственно частота вынужденных и собственных колебаний системы ( f / f 0 = 3 .. 4, что соответствует оптимуму КП=1/8…1/15; чем меньше значение КП, тем выше виброизоляция). Обычно эффективность виброизоляции D L , дБ,определяют из выражения динамическое гашение вибрации — увеличение реактивного сопротивления колебательных систем путем установки динамического виброгасителя (дополнительной колебательной системы с массой т и жесткостью q ), собственная частота которого f 0 настроена па основную частоту f колебаний данной мащины с массой М и жесткостью Q. В этом случае подбором массы и жесткости внброгасителя обеспечивается выполнение условия ' изменение конструктивных элементов машин и строительных конструкций за счет увеличения жесткости системы (введение ребер жесткости); активная виброзащнта — введение дополнительного источника энергии, осуществляющего обратную связь от изолируемого объекта к системе виброизоляции, При работе с ручным инструментом (электрическим, пневматическим) применяют средства индивидуальной защиты рук от воздействия вибраций (рукавицы, перчатки). Учитывая неблагоприятное воздействие холода на развитие виброболезни, при работе в зимнее время рабочих надо обеспечивать теплыми рукавицами. Применяют также антивибрационные поясы, подушки, прокладки, виброгасящие коврики, виброгасящую обувь. В целях профилактики виброболезни для работающих с вибрирующим оборудованием рекомендуется специальный режим труда. Так, суммарное время в контакте с вибрацией не должно превышать 2/3 рабочей смены. При таком режиме труда рекомендуется устанавливать обеденный перерыв не менее 40 мин и два регламентированных перерыва (20 мин через 1—2 ч после начала смены и 30 мин через 2ч после обеденного перерыва). При работе с вибрирующим оборудованием рекомендуется включать в рабочий цикл технологические операции, не связанные с воздействием вибрации.

Рабочие, у которых обнаружена виброболезнь, временно, до решения ВТЭК, должны быть переведены на работу, не связанную с вибрацией, значительным мышечным напряжением и охлаждением рук. Руки следует беречь от холода. Полезны теплые ванночки для рук.

Рекомендуется устройство помещений для гидропроцедур.

Учебно-поисковая задача Основные источники вибраций на предприятиях данной отрасли (по специальности) с указанием порога восприятия вибрации и нормируемых параметров. С физической точки зрения вибрации (как и шум) представляют собой сложные колебательные процессы.

Поэтому гигиеническая оценка вибрации достаточно сложная задача. Для характеристики вибрации введены среднеквадратичные значения виброскорости в октавных полосах частот или их логарифмические уровни, взятые относительно опорной виброскорости, которая принята (условно) по международному стандарту v о = 5 10 -8 м/с. В отличие от шума, где за нуль децибел принят порог слышимости, для вибрации отсчет децибел ведется от условной опорной виброскорости, при этом порог восприятия вибрации составляет около 70 дБ. В этом объяснении заключается стержень ответа на поставленную задачу по данной проблеме.

Пример 4. Рассчитать пиброгасящее основание под виброплощадку габаритом 6269 Х 1780 Х 1020 мм и максимальной грузоподъемностью 5 т, общим весом 74200 Н, в том числе подвижных частей Q п.ч = 62780 Н. Мощность привода 28 кВт, частота вращения 3000 мин -1 , максимальный кинетический момент дебалансов М к = 3900 Н • см, амплитуда виброперемещения стола 0,4мм, частота вибрирования f =50 Гц.

Фундамент устанавливают на суглинок средней пористости с допускаемым нормативным давлением R = 3 • 10 5 Па.

Виброплощадка двухвальная, нормативная возмущающая сила действует в вертикальном направлении.

Виброизоляция выполнена в виде 8 цилиндрических стальных пружин.

Решение. 1. Определяем динамическую нагрузку N, возбуждаемую дебаланснымн валами виброплощадки где М к == т r — кинетический момент одного вибратора, Н см (т—масса вращающейся части машины, то есть дебаланса, кг; r — эксцентриситет вращающихся масс, см); w == 2 p f = 314 — круговая частота вала машины, с -1 ; g == 980 — ускорение свободного падения, см/с 2 ; N = 2900 314 2 /980 == 291760 Н. 2. Определяем суммарную жесткость всех амортизаторов по формуле При этом предполагаем, что виброплощадка опирается на фундамент через стальные пружинные амортизаторы, дающие под действием подвижных подрессоренных частей установки статическую осадку l ст = 0,5 см . Тогда g = 62780/0,5 = 125560 Н/см. 3. Рассчитываем собственную круговую частоту вертикальных колебаний подрессоренных частей виброплощадки w 0 и массу подвижных частей виброплощадки m п.ч : 4. Определяем нормальную динамическую нагрузку, передающуюся на фундамент, Исходя из опыта проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками, конструктивно принимаем площадь F ф и высоту фундамента так, чтобы вес фундамента примерно в два раза был больше общего веса виброплощадки, то есть Q ф = 140000 Н; F ф = 640 180 == 115200 см 2 . Масса фундамента m ф = Q ф / g = 140000/980 = 142 Н с 2 /см =142 кг. 5. Рассчитываем коэффициент жесткости естественного основания при выбранном грунте (суглинок), R = 3 • 10 5 Па, С z = == 50 Н/см 3 (коэффициент упругого равномерного сжатия): K z = F ф С z = 115200 50=5760000 Н/см 2 . 6. Определяем круговую частоту собственных вертикальных колебаний фундамента 7. Рассчитываем амплитуду перемещения фундамента под действием динамической силы Согласно ГОСТ 12.1.012—82, а доп == 0,009 мм , то есть условие выполняется. Глава 7 ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 7.1. Источники электромагнитных полей радиочастот и их характеристика Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются: атмосферное электричество, радиоизлучения, электрические и магнитные поля Земли, искусственные источники (установки ТВЧ, радиовещание и телевидение, радиолокация, радионавигация и др.). Источниками излучения электромагнитной энергии являются мощные телевизионные и радиовещательные станции, промышленные установки высокочастотного нагрева, а также многие измерительные, лабораторные приборы.

Источниками излучения могут быть любые элементы, включенные в высокочастотную цепь. Токи высокой частоты применяют для плавления металлов, термической обработки металлов, диэлектриков .,и полупроводников и для многих других целей. Для .научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты, в радиотехнике — токи ультравысокой и сверхвысокой частоты.

Возникающие при использовании токов высокой частоты электромагнитные поля представляют определенную . профессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм. Токи высокой частоты создают в воздухе излучения, имеющие ту же электромагнитную природу, что и инфракрасное, видимое, рентгеновское и гамма-излучение. Различие между этими видами энергии — в длине волны и частоте колебаний, а значит, и в величине энергии кванта, .составляющего электромагнитное поле.

Электромагнитные волны, возникающие при колебании электрических Рис.. 17. Спектр электромагнитных колебаний зарядов (при прохождении переменных токов), называются радиоволнами.

Электромагнитное поле характеризуется длиной волны l , м, или частотой колебания f , Гц: l == сТ == с/ f , или с = l f , (45) где с == 3 10 8 м/с — скорость распространения радиоволн равная скорости света; f — частота колебаний, Гц; Т = 1/ f — период колебаний.

Интервал длин радиоволн — от миллиметров до десятков километров, что соответствует частотам колебаний в диапазоне от 3 • 10 4 Гц до 3 • 10 11 Гц (рис. 17). Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства зависит от мощности генератора и расстояния от него. На характер распределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов и конструкций, .которые являются проводниками, а также диэлектриков, находящихся в ЭМП. 7.2. Источники электромагнитных полей промышленной частоты в электроустановках сверхвысокого напряжения (СВН) При эксплуатации электроэнергетических установок—открытых распределительных устройств (ОРУ) и воздушных ЛЭП напряжением выше 330 кВ — в пространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок возникает сильное электромагнитное поле, влияющее на здоровье люден. В электроустановках напряжением ниже 330 кВ возникают менее интенсивные электромагнитные поля, не оказывающие отрицательного влияния на биологические объекты.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле. При малых частотах (в данном случае 50 Гц) электромагнитное поле можно рассматривать состоящим из двух полей (электрического и магнитного), практически не связанных между собой.

Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях электроустановок, а магнитное — при прохождении тока по этим частям.

Поэтому допустимо рассматривать отдельно друг от друга влияние, оказываемое ими на биологические объекты.

Установлено, что в любой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (50 Гц) поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля (в рабочих зонах открытых распределительных устройств и проводов ВЛ-750 кВ напряженность магнитного поля составляет 20—25 А/м при опасности вредного влияния 150—200 А/м), На основании этого был сделан вывод, что отрицательное действие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е, кВ/м. В различных точках пространства вблизи электроустановок напряженность электрического поля имеет разные значения и зависит от ряда факторов: номинального напряжения, расстояния (по высоте и горизонтали) рассматриваемой точки от токоведущих частей и др. 7.3. Воздействие электромагнитных полей на организм человека Промышленная электротермия, в которой применяются токи радиочастот для электротермической обработки материалов и изделий (сварка, плавка, ковка, закалка, пайка металлов ;сушка, спекание и склеивание неметаллов), широкое внедрение радиоэлектроники в народное хозяйство позволяют значительно улучшить условия труда, снизить трудоемкость работ, добиться высокой экономичности процессов производства.

Однако электромагнитные излучения радиочастотных установок, воздействуя на организм человека в дозах, превышающих допустимые, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. В результате возможны изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма человека . Действие электромагнитных полей на организм человека проявляется в функциональном расстройстве центральной нервной системы; субъективные ощущения при этом — повышенная утомляемость, головные боли и т. п.

Первичным проявлением действия электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен.

Возможны также перегрев организма, изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика). Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы.

Степень биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, длительности его воздействия.

Биологическое, воздействие полей разных диапазонов неодинаково.

Изменения, возникающие в организме под воздействием электромагнитных полей, чаще всего обратимы. В результате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полей наступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна» появляются частые головные боли, наступает расстройство нервной системы и др. При систематическом облучении наблюдаются стойкие нервно-психические заболевания, изменение кровяного давления, замедление пульса, трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей и т. п.), Аналогичное воздействие на организм человека оказывает электромагнитное поле промышленной частоты в электроустановках сверхвысокого напряжения. Интенсивные электромагнитные поля вызывают у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и периферической крови. При этом наблюдаются повышенная утомляемость, вялость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце (обычно сопровождается аритмией), головные боли.

Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект — за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга.

Считается, что Кора головного мозга, а также промежуточный мозг особенно чувствительны к воздействию поля.

Наряду g биологическим действием электрическое поле обусловливает возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом, имеющим иной, чем человек, потенциал. Если человек стоит непосредственно на земле или на токопроводящем заземленном .основании, то потенциал его тела практически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказывается :под некоторым потенциалом, достигающим иногда нескольких киловольт.

Очевидно, что прикосновение человека, изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно как и прикосновение человека, имеющего контакт с землей, к металлическому предмету, изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землю разрядного тока, который может вызывать болезненные ощущения, особенно в первый момент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом. В случае прикосновения к изолированному от земли металлическому предмету большой протяженности (трубопровод, проволочная ограда на деревянных стойках и ^т. п. или большого размера металлическая крыша деревянного здания и пр.) сила тока, проходящего через человека, может достигать значений, опасных для жизни. 7.4. Нормирование электромагнитных полей Исследованиями установлено, что биологическое действие одного и того же по частоте электромагнитного поля зависит от напряженности его составляющих (электрической и магнитной) или плотности потока мощности для диапазона более 300 МГц. Это является критерием для определения биологической активности электромагнитных излучений. Для этого электромагнитные излучения о частотой до 300 МГц разбиты на диапазоны, для которых установлены предельно допустимые уровни напряженности электрической, В/м, и магнитной, А/м, составляющих поля. Для населения еще учитывают их местонахождение в зоне застройки или жилых помещений.

Согласно ГОСТ 12.1.006—84, нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц — 300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием электромагнитного поля» предельно допустимая напряженность этого ноля в течение всего рабочего дня не должна превышать нормативных значений.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оценивать количеством электромагнитной энергии» поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле, Вт: где s — плотность потока мощности излучения электромагнитной энергии; Вт/м 2 ; S эф — эффективная поглощающая поверхность тела человека, м 2 . В табл. 3 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диапазоне частот 300 МГц — 300 000 ГГц и время пребываТаблица 3, Нормы облучения УВЧ и СВЧ

Плотность потока мощности энергии s , Вт/м 2 Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭМП Примечание
До 0,1 Рабочий день ¾
0,1-1 Не более 2 ч В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м 2
1—10 Не более 10 мин При условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м 2
ния на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного и воздействием ЭМП. В табл. 4 приведено допустимое время пребывания человека в электрическом поле промышленной частоты сверхвысокого напряжения (400 кВ и выше). Таблица 4. Предельно допустимое время пребывания человека в электрическом поле напряжением 400 кВ и выше (50 Гц)
Электрическая напряженность Е, кВ/м Допустимое время пребывания, мин Примечание
Без ограничений (рабочий день) ¾
5 ¾ 10 180 Остальное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность электрического поля меньше или равна 5 кВ/м
10 ¾ 15 90
15 ¾ 20 10
20 ¾ 25 5
Ограничение времени пребывания человека в электромагнитном поле представляет собой так называемую «защиту временем». Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или если требуется большая продолжительность пребывания человека в поле, чем указано в табл. 4, работы должны производиться с применением защитных средств — экранирующих устройств или экранирующих костюмов.

Пространство, в котором напряженность электрического поля равна 5 кВ/м и больше, принято называть опасной зоной или зоной влияния.

Приближенно можно считать, что эта зона лежит в пределах круга с центром в' точке расположения ближайшей токоведущей части, находящейся под напряжением, и радиусом R == 20 м для электроустановок 400—500 кВ и R == 30 м для электроустановок 750 кВ (рис. 18). На пересечениях линий электропередачи сверхвысокого (400—750 кВ) и ультравысокого (1150 кВ) напряжения с железными и автомобильными дорогами устанавливаются специальные знаки безопасности, ограничивающие зоны влияния этих воздушных линий. Рис. 18. Радиусы опасных зон (зон влияния): а—источник влияния — открытое распределительное устройство или провода воздушной линии электропередачи; б—источник влияния — токоведущие части аппаратов Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека и обусловленного воздействием электрического поля электроустановок сверхвысокого напряжения, составляет примерно 50—60 мкА, что соответствует напряженности электрического поля на высоте роста человека примерно 5 кВ/м. Если при электрических разрядах, возникающих в момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной, чем человек, потенциал, установившийся ток не превышает 50— 60 мкА, то человек, как правило, не испытывает болевых ощущений.

Поэтому это значение тока принято в качестве нормативного (допустимого). 7.5. Измерение интенсивности электромагнитных полей Для определения интенсивности электромагнитных нолей, воздействующих на обслуживающий персонал, замеры проводят в зоне нахождения персонала по высоте от уровня пола (земли) до 2 м через 0,5 м . Для определения характера распространения и интенсивности полей в цехе, на участке» в кабине, помещении (лаборатории и др.) должны быть проведены измерения в точках пересечения координатной сетки со стороной в 1 м . Измерения проводят (при максимальной мощности установки) периодически, не реже одного раза в год, а также при приеме в эксплуатацию новых установок, изменениях в конструкции и схеме установки, проведении ремонтов и т. д.

Исследования электромагнитных полей на рабочих местах должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.002-84, ГОСТ 12.1.006—84 по методике, утвержденной Минздравом СССР. Для измерения интенсивности электромагнитных полей радиочастот используется прибор ИЭМП-1. Этим прибором можно измерить напряженности электрического и магнитного полей вблизи излучающих установок в диапазоне частот 100 кГц —300 МГц для электрического поля и в диапазоне частот 100 кГц — 1,5 МГц — для магнитного поля. С помощью данного прибора можно установить зону, в пределах которой напряженность поля выше 'допустимой.

Плотность потока мощности в диапазоне УВЧ — СВЧ измеряют прибором ПО-1, с помощью которого можно определить среднее по времени значение s , Вт/м 2 . Измерения напряженности электрического поля в электроустановках сверхвысокого напряжения производят приборами типа ПЗ-1, ПЗ- 1 м и др.

Измеритель напряженности электрического поля работает следующим образом. В антенне прибора электрическое поле создает э. д. с., которая усиливается с помощью транзисторного усилителя, выпрямляется полупроводниковыми диодами и измеряется стрелочным микроамперметром. 'Антенна представляет собой симметричный диполь, выполненный в виде двух металлических пластин, размещенных одна над другой.

Поскольку наведенная в симметричном диполе э. д. с. пропорциональна напряженности электрического поля, шкала миллиамперметра отградуирована в киловольтах на метр (кВ/м). Измерение напряженности должно производиться во всей зоне, где может находиться человек в процессе выполнения работы.

Наибольшее измеренное значение напряженности является определяющим. При размещении рабочего места на земле наибольшая напряженность обычно бывает на высоте роста человека.

Поэтому замеры рекомендуется производить на высоте 1,8 м от уровня земли.

Напряженность электрического поля, кВ/м, для любой точки можно определить из выражения где t — линейная плотность заряда провода, Кл/м; e 0 = 8,85 10 -12 — электрическая постоянная, Ф/м; т — кратчайшее расстояние от провода до точки, в которой определяется напряженность, м. Это выражение предусматривает определение напряженности электрического поля уединенного бесконечно длинного прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине. Вводя соответствующие поправки, можно c достаточной точностью определить уровни напряженности электрического поля в заданных точках линии и подстанции сверхвысокого напряжения в реальных условиях. 7.6. Методы защиты от электромагнитных полей Основные меры защиты о n воздействия электромагнитных излучений: уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора); рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материалами — кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью — масляными красками и др.); дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой); экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла , обладающего высокой электропроводностью — алюминия, меди, латуни, стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений — не реже одного раза в 6 месяцев, медосмотр — не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз)', применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.). У индукционных плавильных печей и нагревательных индукторов (высокие частоты) допускается напряженность поля до 20 В/м.

Предел для магнитной составляющей напряженности поля должен быть 5 А/м. Напряженность ультравысокочастотных электромагнитных полей (средние и длинные волны) на рабочих местах не должна превышать 5 В/м, Каждая промышленная установка снабжается техническим паспортом, в котором указаны электрическая схема» защитные приспособления, место применения, диапазон волн, допустимая мощность и т. д. По каждой установке ведут эксплуатационный журнал, в котором фиксируют состояние установки, режим работы, исправления, замену деталей, изменения напряженности поля.

Пребывание персонала в зоне воздействия электромагнитных полей ограничивается минимально необходимым для проведения операций временем. Новые установки вводят в эксплуатацию после приемки их, при которой устанавливают выполнение требований и норм охраны труда, норм по ограничению полей и радиопомех, а также регистрации их в государственных контролирующих органах.

Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельных огнестойких помещениях, машинные генераторы — в звуконепроницаемых кабинах. Для установок мощностью до 30 кВт отводят площадь не менее 40 м 2 . большей мощности — не менее 70 м 2 . Расстояние между установками должно быть не менее 2 м , помещения экранируют, в общих помещениях установки размещают в экранированных боксах.

Обязательна общая вентиляция помещений, а при наличии вредных выделений — и местная.

Помещения высокочастотных установок запрещается загромождать металлическими предметами. Наиболее простым и эффективным методом защиты от электромагнитных полей является «защита расстоянием». Зная характеристики металла, можно рассчитать толщину экрана d , мм, обеспечивающую заданное ослабление электромагнитных полей на данном расстоянии: где w = 2 p f — угловая частота переменного тока, рад/с; m — магнитная проницаемость металла защитного экрана, Г/м, g — электрическая проводимость металла экрана (Ом • м) -1 ; Эх — эффективность экранирования на рабочем месте, определяемая из выражения где Н х и Н хэ — максимальные значения напряженности магнитной составляющей поля на расстоянии х, м, от источника соответственно без экрана и с экраном, А/м.

Напряженность Н х может быть определена из выражения где w и а — число витков и радиус катушки, м; I — сила тока в катушке. А; х — расстояние от источника (катушки) до рабочего места, м; b m — коэффициент, определяемый соотношением х/а (при х/а > 10 b m == 1), Если регламентируется допустимая электрическая составляющая поля Е д , магнитная составляющая может. быть определена из выражения где f — частота поля, Гц.

Экранирование — наиболее эффективный способ защиты.

Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления.

Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницаемость экрана н выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана.

Экранируют либо источник излучений, либо рабочее место.

Экраны бывают отражающие и поглощающие. Для защиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны, кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения.

Средства защиты (экраны, кожухи) из радиопоглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона, ферромагнитных пластин. Для защиты от электрических полей сверхвысокого напряжения (50 Гц) необходимо увеличивать высоту подвеса фазных проводов ЛЭП. Для открытых распределительных устройств рекомендуются заземленные экраны (стационарные или временные) в виде козырьков, навесов и перегородок из металлической сетки возле коммутационных аппаратов, шкафов управления и контроля. К средствам индивидуальной защиты от электромагнитных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана. 7.7. Защита от лазерного излучения Лазеры широко применяют в технике, медицине.

Принцип действия лазеров основан на использовании вынужденного электромагнитного излучения, возникающего в результате возбуждения квантовой системы.

Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2— 1000 мкм, который может быть разбит в соответствии с биологическим действием на ряд областей спектра: 0,2—0,4 мкм — ультрафиолетовая область; 0,4—0,7 — видимая; 0,75—1,4 мкм — ближняя инфракрасная; свыше 1,4 мкм — дальняя инфракрасная область. Основными энергетическими параметрами лазерного излучения являются: энергия излучения, энергия импульса, мощность излучения, плотность энергии (мощности) излучения, длина волны. При эксплуатации лазерных установок обслуживающий персонал может подвергаться воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов. Основную опасность представляют прямое, рассеянное и отраженное излучение.

Наиболее чувствительным органом к лазерному излучению являются глаза — повреждения сетчатки глаз могут быть при сравнительно небольших интенсивностях.

Лазерная безопасность — это совокупность технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные условия труда персонала при использовании лазеров.

Способы защиты от лазерного излучения подразделяют на коллективные и индивидуальные.

Коллективные средства защиты включают: применение телевизионных систем наблюдений за ходом процесса, защитные экраны (кожухи); системы блокировки в сигнализации; ограждение лазерно-опасной зоны. Для контроля лазерного излучения и определения границ лазерно-опасной зоны применяют калориметрические, фотоэлектрические и другие приборы. В качестве средств индивидуальной защиты используют специальные противолазерные очки, щитки, маски, технологические халаты и перчатки. Для уменьшения опасности поражения за счет уменьшения диаметра зрачка оператора в помещениях должна быть хорошая освещенность рабочих мест: коэффициент естественной освещенности должен быть не менее 1,5 %, а общее искусственное освещение должно создавать освещенность не менее 150 лк.

Учебно-поисковая задача Возможные пути защиты населения ом электромагнитных полей.

Бурное развитие НТП привело к тому, что электромагнитные поля (ЭМП), созданные человеком, в отдельных районах в сотни раз выше среднего естественного поля. В условиях современного города на организм человека оказывают влияние электромагнитные поля, источниками которых являются различные радиопередающие устройства, электрифицированные транспортные линии и линии электропередач.

Количество источников ЭМП с каждым годом возрастает.

Подвергается воздействию ЭМП и сельское население, проживающее в районах прохождения высоковольтных ЛЭП, особенно при выращивании сельскохозяйственных культур в зонах влияния ЭМП. Искусственные ЭМП существенно нарушают естественную электромагнитную обстановку, в результате чего значительная часть населения живет в условиях повышенной электромагнитной активности. В связи с непрерывным и быстрым развитие единой энергосистемы СССР и формированием объединенной энергосистемы и рамках СЭВ в последние годы сооружаются мощные магистральные ЛЭП сверхвысокого напряжения (500, 750, 1150 кВ). При этом возникает проблема биологического действия электрического поля промышленной частоты в условиях населенных мест.

Согласно норм эти ЛЭП не проходят по территории населенных пунктов. В отдельных случаях они пересекают дачные поселки, сады, огороды и т. п. Около 80% ЛЭП проходят по пахотным угодьям, где периодически находятся люди. В местах наибольшего провисания проводов и на расстоянии 5 м от линии напряженность составляет для ЛЭП 500 кВ 8 кВ/м, 750 кВ — более !5 кВ/м.

Население, подвергающееся воздействию ЭМП, условно можно разделить на три группы: I группа — лица, подвергающиеся воздействию ЭМП до 30 мин/сут, II группа — до 120 мин , III группа — почти круглосуточно.

Исследования, проводившиеся над животными, показали опасность длительного облучения в поле большой интенсивности. Это говорит о той, что требуются эффективные способы по защите населения от электромагнитных полей. В щелях защиты населении от воздействия электрического поля высоковольтных линий устанавливаются санитарно-защитные зоны. В качестве предельно допустимых уровней (ПДУ) приняты следующие значения напряженности электрического поля: внутри жилых зданий 0,5 кВ/м; на территории зоны жилой застройки 1 кВ/м; в населенной местности (земли городов, поселков, сельских населенных пунктов, на территории огородов и садов) — 5 кВ/м; на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I —IV категории — 10 кВ/м; в ненаселенной местности '(включая сельскохозяйственные угодья) — 15 кВ/м; в труднодоступной местности — 20 кВ/н. Если напряженность электрического поля превышает ПДУ, должны быть приняты меры по ее снижению: путем удаления жилой застройки от ВЛ; выращиванием сельскохозяйственный культур, не требующих ручной обработки.

Эффективно применение различных экранов: высоких кустарников, деревьев, строительных конструкций из дерева н кирпича.

Следовательно, осуществляя различного рода планировочные и технические мероприятия, можно снизить интенсивность электрического поля до гигиенически допустимых величин как на селитебной территории, так и внутри зданий.

Машины и механизмы, находящиеся в санитарно-защитных зонах, должны быть заземлены. В качестве заземлителя допускается использовать металлическую цепь, касающуюся земли.

Машины без крытых металлических кабин должны быть оснащены экранами. На территории санитарно-защитных зон ВЛ—750кВ и выше запрещается проведение с/х и других работ лицами в возрасте до 18 лет. 'Пример 5. Рассчитать эффективность алюминиевого экрана радиусом R == 0,35 м , если известно : f = 6 • 10 4 Гц.; m э = 4 p 10 -7 г/м; g э = 3,55 . 10 7 (Ом м) -1 ; m ’ = 1 ; I = 380 A ; W = 14; а = 0,1 м ; l = 0,3 м ; х = 0,8 м . Решение. 1. Определяем допустимую величину магнитной составляющей поля с учетом, что допустимая напряженность поля Е п.д = 5 В/м [по санитарным нормам): 2. Напряженность на рабочем месте при отсутствии экрана 3. Требуемая эффективность экранирования на рабочем месте 4. Действительная эффективность экранирования на рабочем месте где d — толщина экрана, мм; d —глубина проникновения поля в экран, м; ( m э ’ - относительная магнитная проницаемость экрана( m э ’= m э / m 0 ). Из конструктивных соображения принимаем d = 1 мм . Следовательно, Э х.д = 10,5 > Э х.тр = 1,57 , то есть выбранный экран обеспечивает требуемую защиту на данном рабочем месте. Глава 8 ЗАЩИТА ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ 8.1. Виды ионизирующих излучений, их физическая природа Ионизирующим излучением называют любой вид излучения, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

Ионизирующие излучения, проникая в организм человека и проходя через биологическую ткань, вызывают в ней появление заряженных частиц — свободных электронов, в свою очередь, свободные электроны, взаимодействуя с соседними атомами, ионизируют их, что сопровождается изменением структуры молекул, разрушением межмолекулярных связей и гибелью клеток.

Изменение биохимического состава клеток и обменных процессов нарушает функции центральной нервной системы, что, в свою очередь, вызывает нарушение функций желез внутренней секреции, изменение сосудистой проницаемости.

Радиоактивные вещества широко применяются в различных отраслях промышленности, а также в научно-исследовательских работах. Так, ионизирующие излучения широко применяются в машинои приборостроении, в горнорудной и угольной промышленности, металлургии и в других отраслях народного хозяйства для автоматического контроля технологических операций и управления ими, выявления дефектов (дефектоскопия) в отливках, поковках, сварных швах, для контроля качества изделий.

Применяются они также при структурном анализе кристаллических веществ.

Источниками ионизирующих излучении, кроме радиоактивных веществ, могут быть электровакуумные приборы, работающие при высоких напряжениях (рентгеновские аппараты). Широко используются радиоактивные вещества и другие источники ионизирующего излучения в медицине, атомной энергетике и др. К ионизирующим излучениям относятся альфа-, бета -,гамма-излучение, рентгеновское излучение, потоки нейтронов и других ядерных частиц, космические лучи. Альфа-излучение представляет собой поток a -частиц положительно заряженных ядер атомов гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях. Альфа-излучение характеризуется большой ионизирующей и малой проникающей способностями.

Вследствие этих свойств a -частицы не проникают через внешний слой кожи.

Вредное воздействие на организм человека проявляется при нахождении его в зоне действия вещества, излучающего a -частицы. Бета-излучение представляет собой поток электронов или позитронов, излучаемых ядрами атомов радиоактивных веществ при радиоактивном распаде.

Максимальный пробег в воздухе составляет 1800 см , а в живых тканях 2,5 см . Ионизирующая способность b -частиц ниже, а проникающая способность выше, чем a -частиц, так как они обладают значительно меньшей массой и при одинаковой с a -частицами энергии имеют меньший заряд. Гамма-излучение — электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц. Гамма-излучение обладает большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Это высокочастотное электромагнитное излучение, возникающее в процессе ядерных реакций или радиоактивного распада.

Нейтронное излучение — поток нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов. При неупругих вэаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гаммаквантов (гамма-излучения). При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Проникающая способность нейтронов большая.

Рентгеновское излучение, возникающее при бомбардировке вещества потоком электронов, является также электромагнитным излучением. Оно может возникнуть в любых электровакуумных установках, обладающих малой ионизирующей способностью и большой глубиной проникновения. При оценке возможной радиационной опасности необходимо учитывать загрязнение воздуха при работах с радиоактивными веществами. Оно происходит не только при механическом измельчении твердого вещества, разбрызгивании жидкого вещества или конденсации паров, но и в результате образования радиоактивных аэрозолей самопроизвольным путем.

Источники излучения могут быть закрытыми, когда при эксплуатации исключается попадание радиоактивных веществ в окружающую среду, и открытыми, когда возможно попадание радиоактивных веществ в окружающую среду. 8.2. Биологическое воздействие ионизирующих излучений на организм человека Ионизирующие излучения, проникая в организм человека, могут стать причиной тяжелых заболеваний, Работа с источниками ионизирующих излучений связана с невидимой опасностью для обслуживающего персонала. В результате воздействия излучения на организм человека в тканях происходят сложные физические, химические и биохимические процессы. Эти излучения ионизируют молекулы тканей.

Процессы ионизации сопровождаются ультрафиолетовыми излучениями, возбуждающими молекулы клеток. Это ведет к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Такое действие излучения называют прямым. Как известно, в организме содержится более 70 % воды. Под действием излучения она ионизируется, то есть образуются положительные и отрицательные ионы, которые, распадаясь, вступают в химические соединения со свободным кислородом. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая ее. Такое действие излучения называется непрямым. Оно наносит больший вред, чем прямое.

Особенностью ионизирующих излучений является то, что их воздействие на организм не обнаруживается до тех пор, пока не проявится то или иное поражение.

Возможно внешнее и внутреннее облучение организма.

Внешнее облучение — это воздействие на организм ионизирующих излучений от внешних по отношению к нему источников, а внутреннее — это воздействие радиоактивных веществ, находящихся внутри организма. При внешнем облучении, создаваемом закрытыми источниками, опасны излучения, обладающие большой проникающей способностью.

Внутреннее облучение возможно, когда радиоактивное вещество попадает внутрь организма через органы дыхания, поры кожи или места ее повреждения, слизистые оболочки, желудочно-кишечный тракт.

Внутреннее облучение действует в течение всего времени нахождения радиоактивного вещества в организме.

Поэтому наибольшую опасность представляют радиоактивные изотопы с большим периодом полураспада и интенсивным излучением, медленно выделяющиеся из организма или концентрирующиеся в отдельных его органах. Чем больше происходит в веществе актов ионизации под воздействием излучения, тем больше биологический эффект.

Острые поражения, вызванные радиацией, наступают при облучении большими дозами в течение короткого промежутка времени; хронические поражения — при облучении небольшими дозами в течение длительного периода (могут быть общими или местными). Различные виды ионизирующих излучений оказывают различное биологическое действие.

Лучевая болезнь, развивающаяся в результате воздействия ионизирующих излучений, может быть острой и хронической, в виде общих и местных поражений, Общие поражения вызывают лейкемию (белокровие), местные — ведут к заболеваниям кожи и злокачественным опухолям.

Периодическое попадание радиоактивных веществ внутрь организма приводит к их накоплению и в конечном счете к увеличению ионизации атомов н молекул живой ткани. В результате происшедших изменений нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ нарушаются, что приводит к лучевой болезни.

Действуя на кожу, ионизирующие излучения вызывают ожоги или ее сухость, выпадение волос, ломкость ногтей и т. д.; при действии на глаза — катаракту. Могут также возникнуть и генетические последствия, ведущие к наследственным заболеваниям, проявляющимся в последующих поколениях.

Последствия воздействия ионизирующих излучений на организм человека могут быть очень тяжелыми, включая потерю трудоспособности и летальный (смертельный) исход. 8.3. Единицы активности и дозы ионизирующих излучений Для количественной оценки действия, производимого любыми ионизирующими излучениями в среде, пользуются понятием поглощенная доза излучения Д п , Дж/кг: где W — энергия ионизирующего излучения, поглощенная облученным веществом, Дж; т — масса облученного вещества, кг.

Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад (1 рад соответствует поглощению энергии 0,01 Дж' веществом массой 1 кг ). Таким образом, специальной единицей поглощенной дозы является рад, который связан с единицей поглощенной дозы Дж/кг (джоуль на килограмм) или грей (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг == 100 рад.

Количественной характеристикой рентгеновского и гамма-излучений является экспозиционная доза Д э , Кл/кг: где Q — суммарный электрический заряд ионов одного знака, Кл; m — масса воздуха, кг. За единицу экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений принимают кулон на килограмм (Кл/кг) ~ экспозиционная доза, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия на 1 кг сухого атмосферного воздуха создает в воздухе ионы, несущие заряд 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучений является рентген — такая доза, при которой сопряженная с этим излучением корпускулярная эмиссия в 1,293 • 10 - 6 г сухого воздуха при нормальных условиях (при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.) образует ионы, несущие 1 ед. заряда СГС каждого знака; 1 рентген (Р) = 10 3 миллирентгенам (мР), а 1 миллирентген — 10 6 микрорентгенам (мкР). Экспозиционная и поглощенная дозы, отнесенные ко времени, определяются как мощности доз и измеряются соответственно в рентгенах в секунду (Р/с) и радах в секунду (рад/с). В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Р соответствует поглощенная доза в воздухе, равная 0,88 рад: 1 P == 0,285 мКл/кг.

Воздействие различных радиоактивных излучений на живые ткани зависит от проникающей и ионизирующей способности излучения.

Разные виды излучений при одинаковых значениях поглощенной дозы вызывают различный биологический эффект.

Поэтому для оценки радиационной опасности введено понятие эквивалентной дозы Д экв , единицей которой является бэр (биологический эквивалент рада): где k — качественный коэффициент, показывающий отношение биологической эффективности данного вида излучений к биологической эффективности рентгеновского излучения, принятого за единицу. 1 бэр — эквивалентная доза любого ионизирующего излучения в биологической ткани, которая создает тот же биологический эффект, что и доза в 1 рад рентгеновского или гамма-излучения.

Введено понятие активности А радиоактивного вещества с единицей беккерель (Бк), 1 Бк равен одному ядерному превращению в секунду.

Введена также специальная единица активности Кюри (1 Ки == 3,7 10 10 Бк). На практике применяется единица активности милликюри (мКи). Экспозиционную дозу на рабочем месте Д э , бэр, можно рассчитать по формуле где А — активность источника, мКи; K g — гамма-постоянная изотопа по таблице, Р см 2 / (ч • мКи); t — время облучения, ч; R — расстояние от источника до рабочего места, см. Гамма-эквивалент источника m Ra — условная масса источника, создающего на некотором расстоянии такую же мощность экспозиционной дозы, как и данный источник.

Специальной единицей гамма-эквивалента является килограмм-эквивалент радия (1 кг-экв Ra на расстоянии 1 см в воздухе от источника создает мощность экспозиционной дозы 8,4 • 10 6 Р/ч, соответственно 1 мг-экв Ra = 8,4 Р/ч). Понятие гамма-эквивалента используется при сравнении препаратов по их гамма-излучению. Если два препарата при равных условиях измерения создают одну и ту же мощность экспозиционной дозы, то говорят, что они имеют одинаковый гамма-эквивалент. При оценке доз облучения определяющими являются сведения о количественном содержании радиоактивных веществ в теле человека, а не данные о концентрации их в окружающей среде.

Допустимые уровни облучения нужно рассматривать как максимально разрешенные дозы. 8.4. Нормирование ионизирующих излучений В настоящее время предельно допустимые уровни ионизирующего облучения определяются Нормами радиационной безопасности и Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений (НРБ-76/87 и ОСП-72/87). Условия безопасности при использовании радиоактивных изотопов в промышленности требуют проведения мероприятий не только в отношении людей, непосредственно работающих с радиоактивными веществами или' находящихся в смежных помещениях, но и населения, живущего на близких расстояниях от предприятия, которое может подвергаться радиоактивному облучению. В соответствии с нормами установлены следующие категории облучаемых лиц: категория А — персонал; категория Б — ограниченная часть населения; категория В — население области, края, республики, страны.

Персонал — лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.

Ограниченная часть населения — лица, которые не работают непосредственно с источниками излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию радиоактивных веществ и других источников излучения, применяемых в учреждениях и удаляемых во внешнюю среду с отходами.

Безопасность работающих с радиоактивными веществами обеспечивается путем установления предельно допустимых доз (ПДД) облучения различными видами радиоактивных веществ, применения защиты временем или расстоянием, проведения общих мер защиты, использования средств индивидуальной защиты.

Действующими нормами установлены ПДД облучения, а также годовой уровень облучения персонала, не вызывающий при равномерном накоплении дозы в течение 50 лет обнаруживаемых современными методами неблагоприятных изменений в состоянии здоровья самого облучаемого и его потомства.

Радиоактивные вещества неравномерно распределяются в различных органах и тканях человека.

Поэтому и степень их поражения зависит не только от величины дозы, создаваемой излучением, но и от критического органа, в котором происходит наибольшее накопление радиоактивных веществ, приводящее к поражению всего организма человека. Нормы радиационной безопасности устанавливают ПДД внешнего и внутреннего облучения в зависимости от групп критических органов и категории облучаемых лиц. ПДД внешнего и внутреннего облучения устанавливаются (в порядке убывания радиочувствительности) для трех групп критических органов или тканей человека: I — все тело, костный мозг; II — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенки, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза', III — кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки и стопы. ПДД внешнего и внутреннего облучения критических органов персонала (категория А) приведены в табл. 5, а ПДД в зависимости от категорий облучения и группы критических органов — в табл. 6. В любом случае доза, накопленная в возрасте до 30 лет, не должна превышать 12 ПДД. Таблица 5. ПДД внешнего и внутреннего облучения персонала Таблица 6. Дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения

Группа критических органов или тканей ПДД, бэр
за квартал за год
I 3 5
II 8 15
III 15 30
Категории лип, подвергающихся облучению Значения ПДД (для категории А) и предел дозы (для категории Б) для групп критических органов
1 11 111
А 5 15 30
Б 0,5 1,5 3
ПДД облучения для лиц категории А в группе I не должна превышать ПДД, определяемую по формуле Д 5 ( N — 18), (56) где Д — доза, бэр; N — возраст, лет. Для защиты от внутреннего облучения необходимо исключить контакт с радиоактивными веществами в открытом виде, предотвратить попадание их внутрь организма, в воздух рабочей зоны, а также не допускать радиоактивного загрязнения рук, одежды, поверхностей помещения и оборудования.

Радиоактивные вещества в открытом виде как потенциальные источники внутреннего облучения делятся по степени радиотоксичности на пять групп: А, Б, В, Г и Д. Работы c открытыми радиоактивными веществами в зависимости от их активности на рабочем месте и относительной радиотоксичности делятся на три класса. Работы III класса можно проводить в общих химических лабораториях, а работы I и II классов — только в специально оборудованных помещениях, к которым предъявляются особые санитарные и технические требования (работы в вытяжных радиохимических шкафах, боксах и др.). При работе с радиоактивными веществами возможно также загрязнение ими рабочих поверхностей, а в отдельных случаях — рук и тела работающих. В результате этого загрязненные поверхности и тело могут стать потенциальными источниками облучения как внешнего, так и внутреннего.

Допустимые уровни загрязненных кожных покровов, средств индивидуальной защиты, поверхностей рабочих помещений, наружных частей оборудования установлены санитарными правилами, в которых учтены опыт работы с радиоактивными веществами, степень герметизации процесса и т. д. 8.5. Защита от ионизирующих излучений Условия безопасности при использовании радиоактивных изотопов в промышленности требуют проведения защитных мероприятий не только в отношении людей, непосредственно работающих с радиоактивными веществами, но и для находящихся в смежных помещениях, а также населения, живущего на близких расстояниях от предприятия.

Безопасность работающих с радиоактивными веществами обеспечивают путем установления ПДД облучения различными видами ионизирующих излучений, применения защиты временем, расстоянием, проведения общих мер защиты, использования средств индивидуальной защиты.

Большое значение имеет применение приборов индивидуального и общего контроля для определения интенсивности радиоактивных облучений.

Защита работающих с радиоактивными изотопами от ионизирующих облучений осуществляется системой организационных, технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий.

Организационные меры заключаются в детальном анализе условий работы. Для проведения работ следует, по возможности, выбирать изотопы с меньшим периодом полураспада.

Применение приборов большей точности также дает возможность применять изотопы с меньшей активностью. На предприятии составляются подробные инструкции, в которых указываются порядок и правила проведения работ, обеспечивающие безопасность. Специальные хранилища изотопов обеспечивают защиту от излучения.

Открытые источники излучения и все облучаемые предметы должны находиться в строго ограниченной зоне, пребывание в которой персонала разрешается только в особых случаях и минимальное время. На контейнерах, оборудовании, дверях помещений и других объектах наносится предупредительный знак радиационной опасности.

Предупреждение профессиональных заболеваний обеспечивается медицинским контролем за состоянием здоровья работающих.

Помещения, предназначенные для работы с радиоактивными изотопами, должны быть отдельными, изолированными от других помещений и специально оборудованными.

Желательно в одном помещении проводить работу с веществами одной активности, что облегчает устройство защитных средств. Стены, потолки и двери делают гладкими, чтобы они не имели пор и трещин. Стены покрывают масляной краской на высоту 2 м , а при поступлении в воздушную среду помещения радиоактивных аэрозолей или паров как стены, так и потолки покрывают масляной краской полностью. В помещении необходимо предусматривать воздушное отопление. Обязательно устройство приточно-вытяжной вентиляции не менее чем с 5-кратным обменом воздуха. В рабочих помещениях ежедневно проводят влажную уборку для предотвращения накопления открытых радиоактивных загрязнений. Перед началом работы с радиоактивными веществами тщательно проверяют действие вентиляции, состояние оборудования и средств индивидуальной защиты. Содержание помещений в чистоте, а оборудования в полной исправности является основным требованием при выполнении санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий.

Технические меры защиты: применение систем автоматизированного оборудования q дистанционным управлением, когда работающий в целях защиты (при использовании веществ большой активности) должен находиться на определенном расстоянии от места выполнения работы; применение защитных экранов, позволяющее снизить облучение на рабочем месте до любого заданного уровня; применение вытяжных шкафов, камер и боксов, оборудованных шпаговыми манипуляторами и др.; применение средств индивидуальной защиты.

Защиту от внешнего проникающего излучения осуществляют следующими способами: учетом фактора времени, изменением расстояния до источника радиации и экранированием.

Продолжительность пребывания работника в опасной зоне не должна превышать времени, в течение которого он получает допустимую дозу. Интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до его источника.

Соблюдая необходимое расстояние, можно в ряде случаев избежать применения защитных экранов, которые обычно стесняют работающего.

Защитные экраны имеют разнообразную конструкцию и могут быть стационарными, передвижными, разборными, настольными.

Стационарные экраны, являющиеся частью строительных конструкций, целесообразно изготовлять из бетона.

Защитные экраны рассчитываются на основе законов ослабления излучений в веществе экрана. Для защиты от альфа-излучения нет необходимости рассчитывать толщину экрана, поскольку слой воздуха в несколько сантиметров, одежда, резиновые перчатки являются достаточной защитой, При защите от бета-излучений для экранов применяют материалы с небольшим атомным весом (алюминий, карболит, плексиглас). Толщину защитного экрана d b , см, для бета-излучений рассчитывают по формуле где l b — длина пробега частиц, г/см 2 (1 г/см 2 характеризует слой вещества, имеющий массу 1 г при сечении 1 см 2 ); r — плотность вещества экрана, г/см 3 . Гамма-излучение лучше всего поглощается (ослабляется) материалами с большим атомным номером и высокой плотностью: свинцом, вольфрамом; пригодны по своим защитным свойствам и металлы средней плотности: чугун, нержавеющая сталь, медные сплавы.

Рассчитать экран для защиты от гамма-излучений можно по формулам, справочникам и номограммам (рис. 19). При использовании номограммы определяют необходимую толщину экрана d , см, по оси абсцисс; по оси ординат откладывают величину кратности ослабления радиации K , вычисляемую по формуле где D э и W э — соответственно экспозиционная доза и мощность экспозиционной дозы в данной точке при отсутствии защиты; D э.з и W э.з — то же, после устройства защиты толщиной d, см. На практике пользуются также табличными данными для определения толщины защитного экрана.

Для защиты от нейтронного излучения применяют материалы,' содержащие водород (воду, парафин), а также бериллий, графит, бетон с соединениями бора (буру, колеманит и др.). Для комбинированной защиты от нейтронного и g -излучения применяют слоевые экраны (свинец — полиэтилен, железо — вода и т. п.).
Рис. 19. Номограмма для расчета толщины защиты (экрана) от гамма-излучения радия (для бетона d g умножается на 4)
При эксплуатации рентгеновских установок должна быть обеспечена надежная защита как от прямых, так и от отраженных лучей.

Рабочие помещения экранируют листовым свинцом, свинцовой резиной.

Вентиляция в этих помещениях должна обеспечивать 3— 5-кратный обмен воздуха.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) предохраняют от попадания радиоактивных загрязнений на кожу и внутрь организма, защищают от альфаи бета-излучения. От гаммаи нейтронного излучений СИЗ, как правило, не защищают. В качестве спецодежды используются хлопчатобумажные халаты, шапочки, резиновые перчатки, поливинилхлоридные комбинезоны, ботинки, очки, респираторы. 8.6. Хранение, ликвидация отходов.

Дозиметрический контроль - В лабораторных помещениях радиоактивные вещества должны находиться в количествах, не превышающих необходимых норм для суточной работы. При этом гамма-активные вещества хранятся в свинцовых контейнерах.

Хранилища для них предусматриваются в виде колодцев или ниш.

Извлечение препаратов из колодцев и ниш механизировано. Учет радиоактивных веществ предусматривает ежедневный контроль за их использованием.

Выдачу из мест хранения на рабочие места производят ответственное лицо только о разрешения руководителя, оформленного письменно.

Расход радиоактивных веществ, а также возврат их в хранилища оформляют внутренними актами. Два раза в год комиссия, назначенная руководителем предприятия (организации), проверяет наличие радиоактивных веществ по величине активности.

Перевозят вещества в специальных контейнерах на специально оборудованных машинах. При этом должна быть обеспечена защита от облучения людей, Для захоронения радиоактивных отходов организуются специальные пункты, включающие бетонные могильники для твердых и жидких отходов, место для очистки машин и контейнеров, котельную, помещение для дежурного персонала с санпропускником, дозиметрический пункт и проходную. Пункт для захоронения радиоактивных отходов следует располагать на расстоянии не ближе 20 км от города с санитарно-защитной зоной не менее 1000 м до населенных пунктов и мест постоянного пребывания скота, Дозиметрический контроль осуществляется с целью предупреждения работающих от переоблучения, своевременного выявления и устранения источников излучения и загрязнения воздуха радиоактивными веществами.

Дозиметрический контроль может быть индивидуальным и общим.

Индивидуальный дозиметрический контроль заключается в том, что с помощью приборов карманного типа (индивидуальных дозиметров) систематически измеряется доза, получаемая человеком за определенный промежуток времени (в течение дня, недели и т, д.). На основании этих измерений можно судить о лучевом воздействии, которому подвергается каждый работник в отдельности, и в соответствии с этим принимать меры по улучшению безопасности при работе в полях излучений. В зависимости от метода регистрации излучений, на кагором основан дозиметр, принято индивидуальный контроль доз подразделять на индивидуальный дозиметрический контроль ((ИДК) и индивидуальный фотометрический контроль (ИФК). Индивидуальный контроль доз рентгеновского и гамма-излучений проводится с помощью приборов, напоминающих по форме авторучки.

Прибор состоит из конденсаторной камеры, которую заряжают до потенциала U 1 . В процессе работы камера, находящаяся в нагрудном кармане костюма работающего, облучается гамма-излучением и вследствие ионизации воздуха в ней разряжается до потенциала U 2 . В конце рабочего дня с помощью специального устройства по разности D U == U 1 — U 2 (по градуированному графику) можно определить дозу, полученную камерой.

Показывающие дозиметры — это камеры, внутри которых для измерений оставшегося заряда, вмонтированы небольшие электрометры.

Отклонение нити электрометра пропорционально накопившемуся на ней заряду (дозе). Шкала электрометра проградуирована в миллирентгенах.

Индивидуальный фотометрический контроль (ИФК) основан на способности ионизирующих излучений (так, же, как и видимого света) создавать скрытое изображение в фотоэмульсии.

Фотопленки применяются для измерения доз рентгеновского и гамма-излучений. Общий дозиметрический контроль заключается в периодической проверке надежности защитных ограждений и контроля загрязнений радиоактивными веществами кожных покровов тела работающих, одежды, обуви, оборудования, пола или стен, воздуха и т. п.

Осуществляется этот контроль дозиметрическими приборами стационарного и переносного типов.

Учебно-поисковая задача Перспективные пути защиты от радиации. К 2000г. около 50% электроэнергии на нашей планете будут получать за счет ядерной энергии. В то же время продолжают накапливаться радиоактивные отходы, требующие • надежного захоронения.

Ядерные взрывы и промышленные радиоактивные источники вводят в окружающую среду стронций и другие радионуклиды. Пока доза радиации, получаемая населением от искусственно созданных человеком радиоактивных источников, остается ниже уровня естественного радиационного фона, складывающегося из ионизирующего излучения космических лучей, гамма-излучения Земли и газообразного радиоактивного элемента радона (они облучают человека снаружи). Изнутри это естественное излучение дополняется за счет таких радиоактивных изотопов, как калий-40, углерод-14 и др.

Искусственный радиационный фон, связанный с деятельностью человека, возрастает.

Исследования показывают» что под действием; радиации гены способны изменяться (мутировать), Факторы физической, химической и биологической природы, вызывающие генные изменения (мутации), называют мутагенными, или просто мутагенами. В клетке мутагеньг могут вызывать грубые повреждения хромосом (тяжелые заболевания, не поддающиеся лечению). Даже небольшие дозы облучения могут вызывать (индуцировать) мутации у человека. Так, доза в 10 рентгенов может удваивать частоту мутаций у человека. Вот почему проблема развития атомной энергетики привлекает пристальное внимание специалистов-биологов и медиков. В наши дни население и животный мир на некоторых территориях живут на фоне удвоенной дозы радиации. В качестве коренных мер по защите от радиации можно назвать генетический мониторинг (длительные целенаправленные наблюдения за влиянием мутагенов среды), создание специальных лабораторий н др.

Необходимо дальнейшее развитие научно-организационных мероприятий и исследований по обеспечению радиационной безопасности.

Пример 6. Рассчитать безопасное расстояние R , м, на котором радиоактивное облучение соответствует предельно допустимому, если гамма-эквивалент изотопа М =я 200 мг-экв радия, время облучения t = 12 с.

Решение 1. Определяем из таблицы предельно допустимую дозу (ПДД) Д ПДД =0,1 Р/нед 2. Определяем безопасное расстояние из выражения откуда 9.4. Техника безопасности при электрои газосварочных работах Причинами несчастных случаев при производстве электрои газосварочных работ могут быть поражение электрическим током, воздействие лучей электрической дуги на глаза, ожоги от непосредственного действия дуги и брызг расплавленного металла и шлака, отравление вредными газами, взрывы сосудов и взрывоопасных веществ.

Сварочный агрегат обычно состоит из понизительного трансформатора, дросселя с переменным индуктивным сопротивлением (для регулирования величины сварочного тока) и проводов, подключаемых к электрододержателю и свариваемому изделию.

Первичная обмотка сварочного трансформатора включается в сеть переменного тока (220 или 380 В), а вторичная обмотка (на напряжение 65—110 В) коротко замыкается электродом на изделие.

Применяются также сварочные аппараты постоянного тока.

Прежде чем приступить к электросварочным работам, нужно надежно заземлить сварочный аппарат.

Корпуса сварочных агрегатов, свариваемые изделия и конструкции заземляют медными или алюминиевыми проводниками.

Незаземленный корпус агрегата считается под напряжением, поэтому его опасно касаться. Для заземления используют в первую очередь различные конструкции зданий и сооружений, а также трубопроводы, имеющие надежное соединение с землей.

Запрещается использовать для заземления трубопроводы с горючими жидкостями или газами.

Рекомендуется применять сварочные провода длиной не более 10 м в резиновом шланге.

Сварочные агрегаты включают в сеть при помощи закрытых рубильников. После окончания работы, а также при временном уходе с рабочего места рубильник выключают. Перед началом сварочных работ обязательно должны быть проверены: исправность заземления, сварочного ]32 трансформатора, дросселя, состояние изоляции проводов, электрододежателя.

Электрододежатель должен быть заводского изготовления и удовлетворять требованиям безопасности труда: хорошая изоляция рукоятки, упорное кольцо, исключающее касание к электроду.

Профилактические испытания сварочных агрегатов проводятся не реже одного раза в месяц и включают в себя осмотр н чистку контактов, измерение сопротивления изоляции обмоток, проводов и др. В качестве защитных средств применяются спецодежда, спецобувь, щитки и защитные очки со светофильтрами, брезентовые рукавицы. При работе внутри котлов и резервуаров пользуются диэлектрическими перчатками, галошами, ковриком, шлемом. Эти работы выполняются по наряду-допуску двумя рабочими, один из которых находится снаружи емкости, удерживая канат, прикрепленный к предохранительному поясу сварщика внутри емкости. При , этом переносный светильник внутри емкости должен иметь питающее напряжение не выше 12 В. Одной из опасных операций при электросварке является смена электрода. Меняя электрод, сварщик касается , только одного полюса рукой, но может случайно коснуться и второго, то есть оказаться под напряжением холостого хода — порядка 65—70 В (при сварке напряжение сварочной цепи определяется длиной дуги и составляет 15—30 В). Поэтому, согласно ПУЭ, при производстве электросварочных работ в местах повышенной опасности (токопроводящий пол, большая влажность и др.) требуется применение аппаратуры автоматического отключения холостого хода сварочного аппарата.

Заводами выпускается несколько модификаций такой аппаратуры на контактных и бесконтактных схемах, которые обеспечивают автоматическое отключение сварочного трансформатора при разрыве дуги (рис. 22). На сварочном участке цеха должны быть обеспечены проходы и проезды шириной соответственно 1—1,5 и 2,5 м . Высота сварочного помещения должна быть 4,5— 6м с общеобменной приточно-вытяжной и местной вытяжной вентиляцией.

Температура в помещении должна быть не ниже +12—+15 °С. Сварочные работы должны выполняться в специальных кабинах размерами от 1,5 1,5 до 2,5 2,5 м , с площадью не менее 3 м 2 . Высота стен кабины 1,8 м ; полы из кирпича или бетона. Стол электросварщика покрывают стальной или чугун- 133 Рис. 22. Схема устройства автоматического включения и отключения сварочного аппарата: а—системы ХИОТ; б — контактная схема; в— бесконтактная схема; СТ — сварочный трансформатор; Т — трансформатор (12—24 В); К — контактор; VS 1, VS 2, VS 3, VS 4 — тиристоры; R 1, R 2 — резисторы; Е ¾ контакт электрода со свариваемой деталью ной плитой; расстояние между столом и стеной кабины не менее 0,8 м . При работе на открытом воздухе должны быть предусмотрены для защиты от осадков и солнца палатки, зонты или навесы из огнестойких тканей, а для защиты от излучений дуги ¾ ширмы высотой не менее 1,2м. К электросварочным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение и проверку знаний (с квалификационной группой по ТБ не ниже II). В качестве горючих газов при газосварке и резке металлов применяют ацетилен, водород, природный газ, нефтяные газы.

Ацетилен является взрывоопасным газон, а поэтому его применение требует строгого соблюдения правил.

Карбид кальция перевозят и хранят в герметически закрытых барабанах, отдельно от кислородных баллонов.

Необходимо исключить опасность попадания в них влаги, К сварочным постам кислород доставляется в баллонах под давлением 15 МПа, а в горелку он поступает по шлангам , где смешивается с ацетиленом. Чтобы предотвратить образование взрывной смеси ацетилена с воздухом, необходимо произвести предварительную продувку кислородом (при зажигании сначала открывают кислородный кран, а затем ацетиленовый). Помещения газосварочных отделений должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, а каждый сварочный пост — местными отсосами.

Ацетиленовые генераторы устанавливают только в отдельных помещениях из несгораемого материала.

Работать необходимо в защитных очках, кожаных рукавицах, прорезиненных фартуках.

Расстояние от генератора до места сварки и других источников огня должно быть не менее 10 мВ помещении, где ведутся работы, разрешается устанавливать генераторы лишь в том случае, если объем помещения не менее 300 м 3 . 9.5. Промышленные работы (ПР) и безопасность труда В период НТП актуальна задача всемерного ускорения темпов механизации и автоматизации производственных процессов, внедрения промышленных роботов и роботизированных технологических комплексов. Для механической обработки деталей широко используются станки с числовым программным управлением (ЧПУ) и обрабатывающие центры, оснащенные устройствами для смены режущего инструмента. Для загрузки и выгрузки заготовок используются промышленные роботы. В пределах участков или цехов применяется роботизированный внутрицеховой транспорт для погрузочно-разгрузочных операций.

Роботизация технологических процессов решает многие социально-экономические задачи, включая безопасность труда.

Функциональная и структурная схемы промышленного робота представлен и на рис. 23. Конструктивно промышленный робот состоит из управляющего устройства (УУ), исполнительного устройства-манипулятора (М) (или нескольких манипуляторов) и устройства передвижения (УП) (для подвижного робота), измери- 135 Рис. 23, Схема промышленного робота: а — функциональная; б — структурная тельного устройства и устройства внешних связей. Манипуляторы и устройства передвижения представляют собой объект управления (ОУ) для управляющего устройства. В управляющее устройство входят пульт управления (ПУ), запоминающее устройство (ЗУ) и вычислительное устройство (ВУ). С помощью ПУ оператор осуществляет ввод и котроль задания; в ЗУ хранятся программы работ, в ВУ реализуется алгоритм управления роботом; блок управления приводами (БУП) управляет приводами манипулятора и устройства передвижения.

Промышленный робот оснащен комплексом чувствительных устройств (ЧУ) (датчиков), которые фиксируют его состояние ( ` X) и состояние внешней среды.

Задание на работу ( ` G ) вводится оператором в УУ, которое воздействует ( ` V ) на двигатели манипулятора и устройства передвижения робота, а также осуществляет управляющей воздействие (через БУП) на технологическое оборудование, обслуживаемое роботом.

Промышленные роботы находят широкое применение в операциях перегрузки кинескопов в горячих зонах, для установки экранов в печь отжига, о производстве радиодеталей, укладке проводов в жгуты и т. п.

Эксплуатация автоматизированных производств связана с травматизмом, который чаще всего имеет место при ремонте и обслуживании линий. При этом непосредственной причиной несчастных случаев являются несовершенство средств защиты, недостатки в конструкциях транспортеров и т. д.

Опасной является операция снятия готовых деталей с конвейеров.

Особое внимание в автоматизированных производствах, а также при использовании роботов и манипуляторов должно уделяться обеспечению безопасных условий труда при проведении ремонтных и наладочных работ, которые должны выполняться на обесточенном оборудовании, При этом должен быть обеспечен удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному оборудованию, промышленным роботам, органам аварийного отключения и управления. При планировке роботизированных участков необходимо исключать пересечение трасс следования оператора и исполнительных устройств роботов и обеспечивать свободу перемещения персонала, сведя к минимуму возможность появления посторонних лиц.

Роботизированные участки необходимо ограждать и обозначать сигнальными цветами и знаками безопасности. Вход в зону ограждения следует блокировать с системой управления.

Блокировка должна отключать промышленный робот, работающий в автоматическом режиме, при входе человека в зону ограждения.

Высота ограждения (металлической сеткой с ячейками 60 60 мм ) — 1,3 м от уровня пола, а расстояние от исполнительного устройства робота до ограждения — не менее 0,8 м . Учебно-поисковая задача Частные методы инженерной безопасности, применяемые на производстве.

Частные методы инженерной безопасности, используемые на практике, разнообразны.

Приведем основные аз них;

Метод Применяется для защиты
Герметизация От утечки газов и загрязнения ими атмосферы, а также от проникновения воздуха внутрь газовых устройств
Экранирование От излучений (тепловых, ионизирующих и др.) и полей (электромагнитных и др.)
Теплоизоляция От избыточного тепла
Звукоизоляция и звукопоглощение От шума
Глушение От шума
Виброизоляция и вибропоглощение От вибраций
Амортизации и демпфирование От вибраций
Ионизация воздуха От статического электричества
Заземление, зануление От воздействия электрического тока
Ограждение От движущихся частей механизмов
Пример 7. Требуется оценить возможную опасную зону при работе крана КС-9561 на вылете R = 11 м при подъеме груза массой 2 т на высоту h = 12 м при угловой скорости вращения стрелы w = 0,1 с -1 , Решение , 1. Определяем отлет груза по формуле для компактного груза S , = 0,32 w R ` h = 0,32 • 0,1 • 11 ` 12 = 1 , 2 м . Ветер и парусность груза могут значительно увеличивать отлет, что данной формулой не учитывается.

Поэтому по СНиП 111-4-80 (табл 1.2) принимаем S н = 7 м . 2. В зависимости от погодных условий и габаритов груза определяем опасную зону S о.з , м: для компактных грузов при безветренной погоде S о.з = R + S 1 = 11 + 1,2 = 12,2 м ; для плит и панелей высокой парусности при ветреной погоде S о.з = R + S н = ll +7 = 18 м . Глава 10 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ 10.1. Опасность поражения электрическим током Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока.

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно, а также быстротечностью поражения — опасность обнаруживается, когда человек уже поражен.

Анализ смертельных несчастных случаев показывает, что на долю поражений электрическим током приходится на производстве до 40, в энергетике — до 60 % ; большая часть поражений (до 80 %) происходит в электроустановках напряжением до 1000 В (110— 380 В). Проходя через живые ткани человека, электрический ток оказывает термическое (ожоги), электролитическое (электролиз) и биологическое воздействие.

Различают также механические повреждения от воздействия электрического тока. Это приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.

Различают два вида поражений электрическим током: местные электрические травмы (электротравмы) и электрический удар, которые резко обличаются друг от друга.

Электротравмами являются поражения тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки (метки), электрометаллизация кожи, электроофтальмия (от греческого слова «офтальмос» — глаз) и механические повреждения.

Примерное распределение электротравматизма: общие электротравмы — 25 %, местные — 20 и смешанные травмы — 55 %. Часто эти виды элекгропоражений сопутствуют друг другу.

Электрические ожоги (контактные и дуговые) происходят при значительных токах (более 1 А) и занимают преобладающий удельный вес (около 65 %) среди местных электротравм.

Контактные ожоги происходят при прикосновении к сильно нагретым частям электрооборудования.

Наиболее часто происходят дуговые ожоги: в электроустановках напряжением до 1000 В при попадании человека в зону действия электрической дуги, возникающей между токоведущими частями; в электроустановках напряжением свыше 1000 В — при случайном приближении к токоведущим частям на опасное расстояние, меньшее или равное разрядному (сначала возникает искровой разряд, который переходит в электрическую дугу). Электрические знаки (метки тока) возникают при хорошем контакте с токоведущими частями. Они представляют собой припухлость с затвердевшей в виде мозоли кожей желтовато-белого цвета круглой или овальной формы.

Электрометаллизация кожи — проникновение под поверхность кожи частиц металла вследствие разбрызгивания и испарения его под действием тока.

Электроофтальмия — поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Механические повреждения (ушибы, переломы и т. п.) при падении с высоты вследствие резких непроизвольных движений или потери сознания, вызванных действием электрического тока.

Электрический удар наблюдается при воздействии малых токов (обычно несколько сотен миллиампер) и при напряжениях, как правило, до 1000 В, При этом происходит поражение внутренних органов — ток действует на нервную систему и на мышцы, причем может возникнуть паралич пораженных органов.

Различают четыре группы электрических ударов: судорожное сокращение мышц (фибрилл) без потери сознания; судорожное сокращение мышц с потерей сознания; потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); клиническая смерть (отсутствие дыхания и кровообращения). Электрические удары представляют большую опасность (они вызывают 85—87 % смертельных поражений). Остановке сердца при поражении предшествует так называемое фибрилляционное состояние.

Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон (фибрилл) сердца. Электрический ток, вызывающий такое состояние, называется пороговым фибрилляционным током. При переменном токе он находится в пределах 100 мА — 5 А, при постоянном токе — 300 мА — 5 А. При токе более 5 А происходит немедленная остановка сердца, минуя состояние фибрилляции. Если через сердце пострадавшего пропустить кратковременно (доли секунды) ток 4—5 А, мышцы сердца сокращаются и после отключения тока сердце продолжает работать. На этом принципе основано действие дефибриллятора — прибора для восстановления работы сердца, остановившегося или находящегося в состоянии фибрилляции. Таким образом, при остановке и фибрилляции сердца работа его самостоятельно не восстанавливается, поэтому необходимо оказание первой (доврачебной) помощи в виде искусственного дыхания и непрямого массажа сердца. Как известно, в состоянии клинической смерти человек может находиться в течение 3—5 мин. Если за данный промежуток времени человеку не оказывается помощь, клиническая (мнимая) смерть переходит в биологическую (истинную) смерть — необратимый процесс отмирания клеток. При поражении электрическим током прежде всего необходимо оказать потерпевшему первую (доврачебную) помощь: освободить его от действия тока, а затем, до прибытия врача, оказать первую медицинскую помощь. Для освобождения от тока необходимо быстро выключить токоведущие части или провода, которых он касается, или оттянуть его от проводов, перерезать или перерубить провода инструментом с изолированными ручками. Чтобы самому не попасть под напряжение, надо одеть резиновые перчатки или галоши, обернуть руку сухой тканью, а под ноги подложить сухую доску, сверток одежды и т. п. : Если потерпевший подает признаки жизни (дыхание, сердцебиение, пульс) или без сознания, необходимо расстегнуть одежду, согреть тело, сбрызнуть водой. При прекращении дыхания и остановке сердца необходимо делать искусственное дыхание «рот в рот» или «рот в нос» и непрямой (закрытый ) массаж сердца. При этом нужно за 1 мин провести 48—50 сжиманий груди и 10—12 вдуваний воздуха в легкие.

Искусственное дыхание необходимо также делать и при других несчастных случаях — отравлениях угарным газом, тепловом ударе.

Оказание первой помощи в основном заключается в немедленном прекращении действия травмирующего фактора, временной остановка кровотечения, искусственной вентиляции легких с непрямым массажем сердца и доставке пострадавшего в медпункт. 10.2. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током На основании анализа несчастных случаев и длительного опыта эксплуатации электроустановок различают следующие факторы, от которых зависит в основном исход поражения электрическим током: 1. Значение электрического тока —главный поражающий фактор при электротравмах. При этом выделяют следующие пороговые значения тока: порог ощущения тока — наименьший ощутимый ток (0,5—1,5 мА переменного тока и 5—7мА постоянного тока); порог неотпускающего тока — наименьший ток, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (10—15 мА переменного тока и 50—80 мА постоянного тока). Меньшие токи называются отпускающими. В качестве длительно допустимого тока принимают 10 мА; смертельный ток (100 мА и более). Опасность поражения тем больше, чем больший ток протекает через человека, но эта зависимость не однозначна, так как опасность поражения зависит не только от значения тока, но и от ряда других факторов. 2. Род и частота тока — переменный ток частотой 50—60 Гц более опасен, чем постоянный, что видно из приведенных данных.

Однако при напряжении 300 В и выше опасность постоянного тока возрастает.

Постоянный ток большей величины при разрыве цепи дает очень резкие удары, вызывающие судороги мышц рук (при малых значениях тока — ощущение нагрева тела). Опасность действия переменного тока снижается с ростом частоты и становится практически заметной при частоте 1000— 2000Гц, полностью исчезает при частоте 450—500 кГц (остается лишь опасность ожогов). 3. Сопротивление тела человека — переменная величина, имеющая нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цени, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Основным сопротивлением в цепи тока через тело человека является верхний роговой слой кожи (эпидермис), толщина которого составляет 0,05—0,2 мм. При сухой неповрежденной и чистой коже сопротивление тела человека колеблется и пределах от 3000 до 100000 Ом, а иногда и более. Рис. 24- Электрическая схема замещения тела человека; а , б — полные эквивалентные схемы; в — упрошенная схема; R в — сопротивление внутренних тканей; R Э и Z Э -соответственно активное и полное сопротивления эпидермиса; С Э — емкость образовавшегося конденсатора; R h — активное сопротивление тела; С h — емкость тела При снятом роговом слое кожи сопротивление внутренних тканей не превышает 500—700 и даже 300—500 Ом.

Сопротивление тела человека (рис. 24) можно условно считать состоящим их трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи (2 Z н ) и одного внутреннего сопротивления ( R в ). Сопротивление тела человека вменяется в широких пределах в зависимости от следующих факторов: состояния кожи (сухая или влажная, чистая или загрязненная, целая или поврежденная) — при влажной, загрязненной и поврежденной коже сопротивление тела человека снижается; плотности и площади контакта (чем больше плотность и площадь контакта, тем сопротивление тела человека меньше); величины тока, протекающего через человека, и приложенного напряжения; времени воздействия тока на человека; пути прохождения тока через тело человека; индивидуальных особенностей человека (пол, возраст, психофизиологическое состояние человека и др.). Обычно принято считать узаконенной величиной сопротивления тела человека 1000 Ом, что наблюдается при неотпускающих токах (при отпускающем токе сопротивление тела человека обычно 2000—2500 Ом, при смертельном токе снижается до 700 Ом). 4. Величина приложенного напряжения — один из основных факторов, от которого зависит исход поражения электрическим током, поскольку определяет значе ние тока, протекающего через человека. От величины напряжения зависят возможность пробоя кожи и следующее затем резкое снижение общего сопротивления тела (при больших значениях напряжения сопротивление тела человека приближается к своему наименьшему пределу 300 Ом). Пробой эпидермиса возможен при напряжении 50 В и выше, а напряжение 200 В всегда вызывает пробой наружного слоя кожи.

Известны случаи поражения током (даже со смертельным исходом) при напряжениях 36 В, 65 В (холостой ход электросварочных аппаратов), однако наиболее часты случаи электротравматизма при напряжениях 127, 220 и 380 В. Зависимость сопротивления тела человека от приложенного напряжения видна из следующих данных:

Ток через человека, мА 1 6 65 75 100 250
Приложенное напряжение, В 6 18 75 80 100 175
Сопротивление тела человека, Ом 6000 3000 1150 1065 1000 700
5. Путь тока в теле человека — наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце. Различают 15 таких характерных путей тока в теле человека (петли тока): рука — рука, левая рука — ноги, правая рука — ноги, нога — нога и др. 6. Продолжительность воздействия тока. на организм человека — один из основных факторов поражения электротоком. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.

Вероятность наступления фибрилляции и остановки сердца зависит от длительности действия тока.

Нормальное сокращение сердца от 60 до 80 раз в минуту, то есть длительность полного цикла (сокращение-расширение) равна 1 с. В каждом цикле в течение промежутка времени (фазы Т) 0,15—0,2 с сердце наиболее чувствительно к току. Если время действия тока не совпадает с фазой Т, большие токи не вызывают фибрилляции; при длительности действия тока, равной длительности цикла, он проходит через сердце также и в течение фазы Т. Вероятность поражения при этом наибольшая, Таким образом, чем меньше длительность действия тока на человека, тем меньше вероятность совпадения времени, в течение которого через сердце проходит ток, с фазой Т. 7. Индивидуальные особенности людей — ток, вызывающий лишь слабые ощущения у одного человека, может быть неотпускающим для другого.

Характер воздействия при одном и том же токе зависит от состояния нервной системы и всего организма в целом, от массы человека, его физического развития. 10.3. Схемы прикосновения к токоведущим частям Если человек касается одновременно двух точек, между которыми существует напряжение, и при этом образуется замкнутая цепь, через тело человека проходит ток.

Значение этого тока зависит от схемы прикосновения, то есть от того, каких частей электроустановки касается человек, а также от параметров электрической сети. Не касаясь параметров сети, рассмотрим схемы включения человека в цепь тока (схемы прикосновения). 1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение (рис, 25, а, б). При этом человек оказывается под рабочим напряжением сети и через него проходит ток I h = U раб / R h . (63) В трехфазной сети ток через человека определяется линейным (междуфазным) напряжением 2. Однофазное (однополюсное) прикосновение. Если человек, стоя на земле, касается одного из полюсов или одной из фаз, цепь тока замыкается через землю и, далее, через сопротивление изоляции и емкости фаз в сети с изолированной нейтралью (рис. 25, в) или через заземление нейтрали (рис. 25, г ). При этом через тело человека происходит замыкание на землю, так как человек, касаясь провода, соединяет его с землей.

Поэтому ток, проходящий через человека, можно представить как ток замыкания на землю: 3. Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.

Нетоковедущие части электроустановки нормально не находятся под напряжением. Это корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и т. п. Они могут оказаться под напряжением лишь случайно, в результате повреждения изоляции, Прикосновение к заземленному корпусу, имеющему Рис. 25. Схемы прикосновения к токоведущим частям и к корпусу, оказавшемуся под напряжением: а, б —двухфазное (двухполюсное) прикосновение; в,г ¾ однофазное (однополюсное) прикосновение в сети с изолированной и заземленной нейтралью; д, е — прикосновение к «пробитому» корпусу при исправном заземлении и отсутствии заземления контакт с одной из фаз, показано на рис. 25, д. Часть тока замыкания на землю проходит через тело человека, то есть ток через тело человека зависит от тока замыкания на землю: I h = f ( I з ) Если человек касается незаземленного корпуса, оказавшегося под напряжением (рис. 25, е), через человека проходит весь ток замыкания на землю I h =I з , то есть это случай равноценен однополюсному прикосновению к токоведущим частям.

Различают напряжения прикосновения и шага.

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Во всех случаях контакта человека с частями, нормально или случайно находящимися под напряжением, это напряжение прикладывается ко всей цепи человека, куда входят сопротивления тела человека, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек. Напряжение прикосновения приложено только к телу человека, а поэтому его можно определить как падение напряжения в теле человека: При двухфазном прикосновении к токоведущим частям напряжение прикосновения равно рабочему напряжению электроустановки, а в трехфазной сети — линейному напряжению. При однофазном прикосновении к токоведущим частям напряжение прикосновения определяется фазным напряжением относительно земли. При прикосновении к заземленным нетоковедущим частям напряжение прикосновения зависят от напряжения корпуса относительно земли.

Напряжение шага — напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Если человек находится на грунте вблизи заземлителя, с которого стекает ток, то часть этого тока может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле. Ток, проходящий через человека, зависит от тока замыкания на землю: I h = j (I з ). Во всех случаях, кроме двухфазного (двухполюсного) прикосновения, в цепи тока через человека участвует грунт (земля), одна из точек касания (или обе) находится на поверхности грунта, при этом ток через человека зависит от тока замыкания на землю. Чтобы выявить эту зависимость и определить ток через человека, надо провести анализ явлений прохождения тока в грунте (тока замыкания на землю). 10.4. Растекание тока при замыкании на землю Электрическим замыканием на землю называется случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки непосредственно с землей или с металлическими нетоковедущими частями, не изолированными от земли.

Замыкание на землю может произойти вследствие появления контакта между токоведущими частями и заземленными корпусом или конструктивными частями оборудования, при падении на землю оборванного провода, при пробое изоляции оборудования высокого напряжения и т. п. Во всех этих случаях ток от частей, находящихся под напряжением, проходит в землю через электрод, который осуществляет контакт с грунтом.

Специальный металлический электрод принято называть заземлителем.

Размеры электрода могут быть различными (от нескольких сантиметров до десятков и сотен метров), форма может быть очень сложной, и закон распределения потенциалов в электрическом поле электрода определяется сложной зависимостью.

Состав, а значит, и электрические свойства грунта неоднородны, особенно, если учесть слоистое строение грунта. С целью упростить картину электрического поля и его анализ сделаем допущение, что ток стекает в землю через одиночный заземлитель полусферической формы, погруженный в однородный и изотропный грунт с удельным сопротивлением р, во много раз превышающим удельное сопротивление материала заземлителя (рис. 26). Плотность тока в точке А на поверхности грунта па расстоянии х от заземлителя определяется как отношение тока замыкания на землю к площади поверхности полушария радиусом х: Эта поверхность является эквипотенциальной поверхностью. Для определения потенциала точки А, лежащей на поверхности с радиусом х, выделим элементарный слой толщиной dx . Падение напряжения в этом слое dU = Edx . Потенциал точки А (или напряжение этой точки относительно земли) равен суммарному падению W Рис. 26. Растекание тока в грунте через полусферический заземлитель (потенциалы точек грунта в поле растекания изменяются по гиперболическому закону) напряжения от точки А до земли, то есть бесконечно удаленной точки с нулевым потенциалом: Напряженность электрического поля в точке А определяется из закона Ома, выраженного в дифференциальной форме: Подставив это значение, получим где то есть j A = U A = k / x . Это выражение является уравнением гиперболы, а это значит, что потенциалы точек грунта в поле растекания изменяются по гиперболическому закону (рис. 26), уменьшаясь от своего максимального значения у электрода до нуля по мере удаления от электрода (заземлителя). Такое распределение потенциалов объясняется формой проводника-грунта, поперечное сечение которого возрастает пропорционально квадрату расстояния от центра заземлителя х 2 . В объеме земли, где проходит ток, возникает так называемое поле растекания тока.

Теоретически оно простирается до бесконечности.

Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя речение слоя земли, через который проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю, то есть поле растекания тока можно считать ограниченным объемом сферы радиусом примерно 20м. В цепи замыкания на землю наибольшим потенциалом обладает заземлитель. Точки, лежащие на поверхности грунта, имеют тем меньший потенциал, чем дальше они находятся от заземлителя.

Область поверхности грунта, потенциал которой равен нулю, называется электротехнической землей (практически она начинается с расстояния х == 10 ... 20 м от заземлителя). Область грунта, лежащая вблизи заземлителя, где потенциалы не равны нулю, называется полем растекания тока.

Сопротивление заземлителя растеканию тока (сопротивление растеканию) может быть определено как суммарное сопротивление грунта от заземлителя до любой точки с нулевым потенциалом (земли). Таким образом, сопротивление току замыкания на землю оказывает грунт, находящийся в поле растекания. За пределами поля растекания грунт представляет собой проводник с бесконечно большим поперечным сечением и не оказывает сопротивления.

Человек, находящийся в поле растекания заземлителя, оказывается под напряжением, если его ноги находятся в точках с разными потенциалами. На рис. 27 показано распределение потенциалов в поле растекания одиночного заземлителя.

Напряжение шага определяется как разность потенциалов между точками А и Б: Так как точка А удалена от заземлителя на расстояние х, потенциал ее при полусферическом заземлителе Точка Б отстоит от заземлителя на х + а, где а — расстояние шага человека, то есть ее потенциал Тогда 159 Рис. 27. Распределение потенциалов в поле растекания одиночного заземлителя: а, б — напряжения шага и прикосновения: в — растекание тока в грунте с опорной поверхности ног человека, попавшего под напряжение шага; г —то же, под напряжением прикосновения где b 1 , — коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой (для полу сферического за землителя для заземлителей другой формы значения b 1 приведены в справочных таблицах). Напряжение шага зависит от сопротивления опорной поверхности ног R н == r s / p х н , где r s — удельное сопротивление поверхностного слоя грунта и х н = 7 см — эквивалентный радиус опорной поверхности ног. Влияние этого сопротивления учитывается коэффициентом где R h —сопротивление тела человека, Ом; R ch ¾ полное сопротивление цепи человека, Ом; R об ¾ сопротивление обуви, Ом.

Опасность представляет и напряжение прикосновения — разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. В этом случае для человека, который стоит на грунте и касается оказавшегося под напряжением заземленного корпуса, напряжение прикосновения может быть определено из выражения Так как человек касается корпуса, потенциал руки j р есть потенциал корпуса или напряжение относительно земли: Ноги человека находятся в точке А и потенциал ног равен На рис. 27, б показано несколько корпусов потребителей (электродвигателей), присоединенных к заземлителю R з . Потенциалы на поверхности грунта при замыкании на корпус любого потребителя распределяются по кривой I. Потенциалы всех корпусов одинаковы, так как корпуса электрически связаны между собой заземляющим проводом, падением напряжения в котором можно пренебречь. Чтобы получить напряжения прикосновения корпуса, нужно из напряжения относительно земли вычесть потенциал точки грунта, на которой стоит человек. Для человека, стоящего над заземлителем, напряжение прикосновения равно нулю, так как потенциалы рук и ног одинаковы и равны потенциалу корпусов. По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения возрастает и у последнего (третьего) корпуса оно равно напряжению относительно земли, так как человек стоит на земле и потенциал его ног равен нулю. В общем случае напряжение прикосновения есть часть напряжения относительно земли и в поле растекания заземлителей любой конфигурации: где a 1 — коэффициент напряжения прикосновения (принимается по таблице в зависимости от формы заземли теля). Напряжение прикосновения с учетом дополнительных сопротивлений в цепи человека где С некоторым приближением выражение для определения R н можно использовать и для учета сопротивления пола, на котором стоит человек. 10.5. Анализ опасности электрических сетей Анализ опасности электрических сетей практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых может оказаться человек при эксплуатации электрических сетей и электроустановок.

Поражение человека электрическим током может наступить при двухфазном и однофазном прикосновении к токоведущим частям, а также при прикосновении к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, и при включении на напряжение шага.

Двухфазное (двухполюсное) прикосновение является наиболее опасным, так как человек оказывается под полным рабочим или междуфазным (линейным) напряжением: При двухфазном прикосновении к токоведущим частям значение поражающего тока зависит лишь от напряжения сети и сопротивления тела человека.

Наибольшее распространение имеет однополюсное (однофазное) прикосновение к токоведущим частям, где значение тока, проходящего через человека, в трехфазной сети зависит прежде всего от режима нейтрали источника питания.

Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Изолированной считается система, когда нейтраль трансформатора или генератора не присоединена к заземляющему устройству или присоединена через аппараты, компенсирующие емкостный ток сети (трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое сопротивление). Заземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (трансформатор тока и т. п.). Рассмотрим наиболее распространенные трехфазные сети с изолированной и заземленной нейтралью: 1. Сети с изолированной нейтралью.

Характерны тем, что ток замыкания на землю и ток через человека, касающегося фазы в таких сетях, зависят от сопротивлений изоляции и емкости фаз относительно земли.

Изоляция токоведущих частей (проводов, обмоток, шин и т. п.) выполняется из реальных диэлектриков.

Вследствие старения изоляции, увлажнения и других неблагоприятных условий удельное электрическое сопротивление ее снижается.

Поэтому на каждом участке длины провода изоляция имеет конечное активное сопротивление. На рис. 28 приведена схема однофазного прикосновения в трехпроводных трехфазных сетях с изолированной нейтралью.

Принимаем, что емкость фаз относительно земли симметрична (с 1 = с 2 = с 3 == с; b 1 = b 2 = b з = b ), а также симметричны сопротивления изоляции ( r 1 = r 2 = r 3 = r из и g 1 = g 2 = g 3 = g ) то есть или через полные проводимости Заменив проводимости сопротивлениями G ch = 1/ R ch и Y =1/ Z , получим выражение В высоковольтных воздушных сетях большой протяженности и кабельных сетях активные сопротивления изоляции фазных проводов невелики по отношению к емкостным сопротивлениям, а поэтому можно записать (без учета r из )