Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов

Раздел 2. Охрана труда

Список рекомендуемой литературы

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/С.В.Белов и др. – М.: Высшая шк., 2005.

2. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда: учебное пособие для вузов/А.В.Фролов и др. – Ростов н/Д.: Феникс, 2008.

3. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов/Е.Я.Юдин и др. – М.: Машиностроение, 1983.

4. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда)/П.П.Кукин и др. – М.: Высшая школа,2000.

 

Лекция № 2. 1. Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности. Микроклимат производственных помещений

Учебные цели: Рассмотреть влияние метеорологических условий на организм человека, параметры микроклимата и их гигиеническое нормирование.

 

Учебные вопросы:

 

1. Влияние метеорологических условий на организм человека

Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производственных помещений

Вентиляция и кондиционирование.

Введение

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение в помещениях нормальных метеорологических условий, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека.

Метеорологические условия в производственных помещениях, или их микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий вентиляции и отопления.

Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих его поверхностей.

Перечисленные параметры – каждый в отдельности и в совокупности – оказывают влияние на работоспособность человека, его здоровье.

Человек постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального течения физиологических процессов в организме человека необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в окружающую среду. Когда это условие соблюдается, наступают условия комфорта и у человека не ощущается беспокоящих его тепловых ощущений - холода или перегрева.

 

Вопрос. Влияние метеорологических условий на организм человека

 

Метеорологические условия производственных помещений (микроклимат) оказывают большое влияние на самочувствие человека и на производительность его труда.

Для совершения различных видов работы человеку необходима энергия, которая высвобождается в его организме в процессах окислительно-восстановительного распада углеводов, белков, жиров и других органических соединений, содержавшихся в продуктах питания..

Высвобожденная энергия частично расходуется на совершение полезной работы, а частично (до 60 %) рассеивается в виде теплоты в живых тканях, нагревая тело человека.

При этом благодаря механизму терморегуляции температура тела поддерживается на уровне 36,6 °С. Терморегуляция осуществляется тремя способами: 1) изменением скорости окислительных реакций; 2) изменением интенсивности кровообращения; 3) изменением интенсивности потовыделения. Первым способом регулируется выделение теплоты, вторым и третьим способами — теплоотвод. Допускаемые отклонения температуры человеческого тела от нормальной весьма незначительны. Максимальная температура внутренних органов, которую выдерживает человек, составляет 43 °С, минимальная — плюс 25 °С.

Для обеспечения нормального функционирования организма необходимо, чтобы вся выделяемая теплота отводилась в окружающую среду, а изменения параметров микроклимата находились в пределах зоны комфортных условий труда. При нарушении комфортных условий труда наблюдается повышенная утомляемость, снижается производительность труда, возможны перегрев или переохлаждение организма, а в особо тяжелых случаях наступает потеря сознания и даже смерть.

Отвод теплоты от тела человека в окружающую среду Q осуществляется конвекцией Q_конв в результате нагрева воздуха, омывающего тело человека, инфракрасным излучением на окружающие поверхности с более низкой температурой Q_изл, испарением влаги с поверхности кожи (пот) и верхних дыхательных путей Q_исп. Комфортные условия обеспечиваются при соблюдении теплового баланса:

 

Q =Q_конв + Q_ииз +Q_исп

 

При нормальной температуре и небольшой скорости воздуха в помещении человек, находящийся в состоянии покоя, теряет теплоту: в результате конвекции — около 30 %, излучением — 45 %, испарением —25 %. Это соотношение может изменяться, так как процесс отдачи теплоты зависит от многих факторов. Интенсивность конвективного теплообмена определяется температурой окружающей среды, подвижностью и влагосодержанием воздуха. Излучение теплоты от тела человека на окружающие поверхности может происходить только в том случае, если температура этих поверхностей ниже температуры поверхности одежды и открытых частей тела. При высоких температурах окружающих поверхностей процесс теплоотдачи излучением идет в обратном направлении — от нагретых поверхностей к человеку. Количество теплоты, отводимого при испарении пота, зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также от интенсивности физической нагрузки.

Человек обладает наибольшей работоспособностью, если температура воздуха находится в пределах 16—25 °С. На изменение температуры окружающего воздуха человеческий организм благодаря механизму терморегуляции отзывается сужением или расширением кровеносных сосудов, расположенных у поверхности тела. При снижении температуры кровеносные сосуды сужаются, приток крови к поверхности уменьшается и соответственно уменьшается отвод теплоты конвекцией и излучением. Противоположная картина наблюдается при повышении температуры окружающего воздуха: кровеносные сосуды расширяются, приток крови увеличивается и соответственно увеличивается теплоотдача в окружающую среду. Однако при температуре порядка 30 - 33 °С, близкой к температуре тела человека, отвод теплоты конвекцией и излучением практически прекращается, и большая часть теплоты отводится путем испарения пота с поверхности кожи. В этих условиях организм теряет много влаги, а с ней и соли (до 30—40 г в сутки). Потенциально это очень опасно, и поэтому должны приниматься меры для компенсации этих потерь.

Например, в горячих цехах рабочие получают подсоленную (до 0,5 %) газированную воду.

Большое влияние на самочувствие человека и связанные с ним процессы терморегуляции оказывают влажность и скорость воздуха.

Относительная влажность воздуха φ выражается в процентах и представляет собой отношение фактического содержания (г/м³) паров воды в воздухе (D) к максимально возможному влагосодержанию при данной температуре (Dо):

 

или отношение абсолютной влажностью Р_n (парциальное давление водяных паров в воздухе, Па) к максимально возможной Р_max при данных условиях (давление насыщенных паров)

(Парциальное давление –давление компонента идеальной газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы занимал один объем всей смеси).

От влажности воздуха напрямую зависит отвод тепла при потовыделении, так как тепло отводится только в том случае, если выделяющийся пот испаряется с поверхности тела. При повышенной влажности (φ > 85 %) испарение пота снижается вплоть до полного его прекращения при φ = 100 %, когда пот каплями стекает с поверхности тела. Такое нарушение теплоотвода может привести к перегреву организма.

Пониженная влажность воздуха (φ < 20 %), наоборот, сопровождается не только быстрым испарением пота, но и усиленным испарением влаги со слизистых оболочек дыхательных путей. При этом наблюдается их пересыхание, растрескивание и даже загрязнение болезнетворными микроорганизмами. Сам же процесс дыхания может сопровождаться болевыми ощущениями. Нормальная величина относительной влажности 30—60 %.

Скорость движения воздуха в помещении заметно влияет на самочувствие человека. В теплых помещениях при малых скоростях движения воздуха отвод тепла конвекцией (в результате омывания тепла потоком воздуха) очень затруднен и может наблюдаться перегрев организма человека. Увеличение скорости воздуха способствует увеличению отдачи теплоты, и это благотворно сказывается состоянии организма. Однако при больших скоростях движения воздуха создаются сквозняки, которые ведут к простудным заболеваниям как при высоких, так и при низких температурах в помещении.

Скорость воздуха в помещении устанавливают в зависимости от времени года и некоторых других факторов. Так, например, для помещений без значительных выделений теплоты скорость воздуха в зимнее время устанавливается в пределах 0,3—0,5 м/с, а в летнее время — 0,5—1 м/с.

В горячих цехах (помещениях с температурой воздуха более 30 °С) для защиты человека от воздействия теплового излучения применяется так называемый воздушный душ. В этом случае на работающего направляется струя увлажненного воздуха, скорость которой может доходить до 3,5 м/с.

Значительное влияние на жизнедеятельность человека оказывает атмосферное давление. В естественных условиях у поверхности Земли атмосферное давление может колебаться в пределах 680—810 мм рт. ст., но практически жизнедеятельность абсолютного большинства населения протекает в более узком интервале давлений: от 720 до 770 мм рт. ст. Атмосферное давление быстро уменьшается с ростом высоты: на высоте 5 км оно составляет 405, а на высоте 10 км — 168 мм рт. ст. Для человека снижение давления потенциально опасно, причем опасность представляет как само уменьшение давления, так и скорость его изменения (при резком снижении давления возникают болезненные ощущения).

При снижении давления ухудшается поступление кислорода в организм человека в процессе дыхания, но до высоты 4 км человек за счет увеличения нагрузки на легкие и сердечно-сосудистую систему сохраняет удовлетворительное самочувствие и работоспособность. Начиная с высоты 4 км поступление кислорода снижается настолько, что может наступить кислородное голодание — гипоксия. Поэтому при нахождении на больших высотах используются кислородные приборы, а в авиации и космонавтике — скафандры. Кроме того, в летательных аппаратах прибегают к герметизации кабин. В некоторых случаях, например при выполнении водолазных работ или проходке туннелей в водонасыщенных грунтах, работающие находятся в условиях повышенного давления. Поскольку растворимость газов в жидкостях с повышением давления растет, кровь и лимфа работающих насыщаются азотом. Это создает потенциальную опасность так называемой «кессонной болезни», которая развивается тогда, когда происходит быстрое снижение давления. В этом случае азот выделяется с большой скоростью и кровь как бы «вскипает». Образующиеся пузырьки азота закупоривают мелкие и средние кровеносные сосуды, причем этот процесс сопровождается резкими болевыми ощущениями («газовая эмболия»). Нарушения в жизнедеятельности организма могут быть столь серьезными, что иногда приводят к смертельному исходу. Чтобы избежать опасных последствий, снижение давления проводят медленно, в течение многих суток, с тем чтобы избыточный азот удалялся естественным путем при дыхании через легкие.

Для создания нормальных метеоусловий в производственных помещениях осуществляются следующие мероприятия:

механизация и автоматизация тяжелых и трудоемких работ, что позволяет освободить рабочих от выполнения тяжелой физической нагрузки, сопровождающейся значительным выделением теплоты в организме человека;

дистанционное управление теплоизлучающими процессами и аппаратами, что дает возможность исключить пребывание работающих в зоне интенсивного теплового излучения;

вынос оборудования со значительным выделением тепла на открытые площадки; при установке такого оборудования в закрытых Помещениях необходимо по возможности исключить направление лучистой энергии на рабочие места;

теплоизоляция горячих поверхностей; теплоизоляцию рассчитывают таким образом, чтобы температура внешней поверхности теплоизлучающего оборудования не превышала 45 °С;

установка теплозащитных экранов (теплоотражающих, теплопоглощающих и теплоотводящих);

устройство воздушных завес или воздушного душирования;

устройство различных систем вентиляции и кондиционирования;

устройство в помещениях с неблагоприятным температурным режимом специальных мест для кратковременного отдыха; в холодных цехах это обогреваемые помещения, в горячих — помещения, в которые подается охлажденный воздух.

 

2 вопрос. Гигиеническое нормирование параметров микроклимата производственных помещений

 

Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.

В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.

Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10ºС и выше, холодный - ниже +10ºС.

При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50% и более работающих в соответствующем помещении.

К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140... 174 Вт).

К работам средней тяжести (категория, II) относят работы с затратой энергии 175...232 Вт (категория IIа) и 233. ..290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб - работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.).

К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).

По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты. Явной называется теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха помещения, а избытком явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении.

Явная теплота, которая образовалась в пределах помещения, но была удалена из него без передачи теплоты воздуху помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты- это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м³ внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплотыхарактеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м³ .

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/м² - при облучении 25...50 % поверхности и 100 Вт/м² - при облучении не более 25 % поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.

В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТу могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.

 

Оптимальные условия микроклимата

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее… Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих… Перепады температуры воздуха по высоте и по горизонтали, а также изменения температуры воздуха в течение смены при…

Допустимые условия микроклимата

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономически… При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах: перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3° C;

Вентиляция и кондиционирование.

 

Эффективным средством обеспечении допустимых показателей микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляциейназывается организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции.

Естественная вентиляция. Это система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и ветровым напором, действующим на здание. При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне —разряжение. Естественная вентиляция реализуется в виде инфильтрации и аэрации.

Неорганизованная естественная вентиляция — инфильтрация (естественное проветривание) осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давлений снаружи и внутри помещения. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов — силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий и достигать О,5...О,75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий до 1,5.

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Как способ вентиляции, аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных цехах, литейных, кузнечных). Поступление наружного воздуха в цех в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы (рис. 2.1). расположенные не ниже 4,5 м от пола, в теплый период года приток наружного воздуха вводят через нижний ярус оконных проемов —на высоте 1,5...2 м.

Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и то, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Механическая вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен; улавливать вредные выделений непосредственно в местах их образования и предотвращать их распространение по всему объему помещенияи др. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость ее сооружения и эксплуатации, а также необходимость проведения мероприятий по снижению шума.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, аварийные, смешанные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция — эта система вентиляции, которая предназначена для подачи чистого воздуха в помещение, удаления избыточной теплоты, влаги и вредных веществ из помещений. В последнем случае она применяется, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, а рабочие места не фиксированы и располагаются по всему помещению.

 

 

 

Обычно объем воздуха L_пр подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха L_в, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство (рис. 2.2). Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений, В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10... 15 %.

 

 

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы общеобменной вентиляции (рис. 2.3): приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и системыс рециркуляций. По приточной системе воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В повешении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или в другие помещения Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции (рис. 2.3, а) обычно состоят из следующих элементов: воздухозаборного устройства 1, воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение, фильтров З для очистки воздуха от пыли, калориферов 4, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения воздух; побудителя движения 5, увлажнителя-осушителя 6, приточных отверстий или насадков 7, через которые воздух распределяется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности ограждающих конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление, и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, если вредные выделения в данном помещении не должны распространяться на соседние, например, для химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции (рис. 2.3) состоят из вытяжных отверстий или насадков 8, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения 5; воздуховодов 2; устройств для очистки воздуха от пыли или газов 9, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха 10, которое располагается на 1... 1,5 м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозвяки) может вызвать простудные заболевания.

 

 

Приточно-вытяжная вентиляция — наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжной; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией (рис. 2.3, в). В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения П вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапана ми 11 и 12 Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 10.20 % общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, и содержания их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 0,3 от предельно допустимых концентраций. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывают правильная организация и устройство приточной и вытяжных систем. Если плотность выделяющихся газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего — непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью большей плотности воздуха из нижней части помещения удаляется 60…70 и из верхней части 30-40 % загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60 — в рабочую зону и 40 % — в верхнюю зону.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят, исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена k_в— отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м³/ч), к объему вентилируемого помещения V_п (м³ ). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть в пределах 1... 10.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. В производственных помещениях с объемом воздуха на каждого работающего М < 20 м³ расход воздуха на одного работающего L_i, должен быть не менее 30 м³ /ч. В помещении с V = 20...40 м³ L_ni > 20 м³/ч. В помещениях с V > 40 м³ и при наличии естественной вентиляции воздухообмен не рассчитывают. В случае отсутствия естественной вентиляции (герметичные кабины) расход воздуха на одного работающего должен составлять менее 60 м³/ч. Необходимый воздухообмен для всего производственного помещения в целом определяют по формуле:

 

При определении необходимого воздухообмена - для удаления вредных паров и газов используют уравнение

 

 

 

При одновременном выделении в рабочую зону вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием на организм человека, необходимый воздухообмен принимают по наибольшему количеству воздуха, полученному в расчетах для каждого вредного вещества.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (триоксид серы и диоксид серы; оксиды азота совместно с оксидом углерода и др.) расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимых для разбавления каждого вещества в отдельности до его условных предельно допустимых концентраций.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция, основанная на использовании отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми (рис. 2.4). Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование (рис. 2.4). Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

 

 

Один из самых простых видов местных отсосов вытяжной зонт (см. рис. 2.4). Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зонты устанавливают над ваннами различного назначения, электро- и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми: с одной, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше Размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффективнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта менее 60°.

 

Отсасывающие панели применяют для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т. п.

Вытяжные шкафы — наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник. выделёния вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Необходимый воздухообмен в устройствах местной вытяжной вентиляции рассчитывают, исходя из условия локализации примесей, выделяющихся из источника образования. Требуемый часовой объем отсасываемого воздуха определяют как произведение площади приемных отверстий отсоса на скорость воздуха в них. Скорость воздуха в проеме отсоса зависит от класса опасности вещества и типа воздухоприемника местной вентиляции и изменяется от 0,5 до 5 м/с.

 

 

 

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большего количества вредных или взрывоопасных веществ.

Кондиционирование. Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных и жилых помещениях, в салонах транспортных систем применяют наиболее совершенный вид вентиляции —кондиционирование воздуха. Кондиционированием в о з д у х а называется его автоматическая обработка с целью поддержания в помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. При кондиционировании автоматически регулируется температура воздуха, его относительная влажность и скорость подачи в помещение в зависимости от времени года, наружных метеорологических условий и характера технологического процесса в помещении. Такие параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных Норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную’ обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т. п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений). Принципиальная схема кондиционера представлена на рис. 2.5. Наружный воздух очищается от пыли в фильтре 2 и поступает в камеру 1, где он смешивается с воздухом из помещения (при рециркуляции). Пройдя через ступень предварительной температурной обработки 4, воздух поступает в камеру II, где он проходит специальную обработку (промывку воздуха водой, обеспечивающую заданные параметры относительной влажности, и очистку воздуха), и в камеру III (температурная обработка). При температурной обработке зимой воздух подогревается частично за счет температуры воды, поступающей в форсунки 5, и частично, проходя через калориферы 4 и 7. Летом воздух охлаждается частично подачей в камеру II охлажденной (артезианской) воды, и главным образом в итоге работы специальных холодильных машин.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха (особенно в радиоэлектронике). Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Контроль показателей. Измерения показателей микроклимата проводят в рабочей зоне на высоте 1,5 м от пола, повторяя их в различное время дня и года, в разные периоды технологического процесса. Измеряют температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха.

Для измерения температуры и относительной влажности воздуха используют аспирационный психрометр Асмана .

Он состоит из двух термометров. У одного из них ртутный резервуар покрыт тканью, которую увлажняют с помощью пипетки. Сухой термометр показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от относительной влажности воздуха: температура его тем меньше, чем ниже относительная влажность, поскольку с уменьшением влажности возрастает скорость испарения воды с увлажненной ткани и поверхность резервуара охлаждается более интенсивно.

Чтобы исключить влияние подвижности воздуха в помещении на показания влажного термометра (движение воздуха повышает скорость испарения воды с поверхности увлажненной ткани, что ведет к дополнительному охлаждению ртутного баллона с соответствующим занижением измеряемой величины влажности по сравнению с ее истинным значением) оба термометра помещены в металлические защитные трубки. С целью повышения точности и стабильности показаний бора в процессе измерения температуры сухим и влажным термометрами через обе трубки пропускаются постоянные потоки воздуха, создаваемые вентилятором размещенным в верхней части прибора.

Перед измерением в специальную пипетку набирают воду и увлажняют ее тканевую оболочку влажного термометра. При этом прибор держат вертикально, затем взводят часовой механизм и устанавливают (подвешивают или удерживают в руке) в точке измерения.

Через З...5 мин показания сухого и влажного термометров устанавливаются на определенных уровнях, по которым с помощью специальных таблиц рассчитывается относительная влажность воздуха.

Скорость движения воздуха измеряется с помощью анемометров. При скорости движения воздуха свыше 1 м/с используют крыльчатые или чашечные анемометры, при меньших скоростях — термоанемометры.

Принцип действия крыльчатого и чашечного анемометров — механический. Под воздействием аэродинамической силы движущегося потока воздуха ротор прибора с закрепленными на нем крыльями (пластинками) начинает вращаться со скоростью, величина которой соответствует скорости набегающего потока. Через систему зубчатых колес ось соединена с подвижными стрелками. Центральная стрелка показывает единицы и десятки, стрелки мелких циферблатов —сотни и тысячи делений. С помощью расположенного сбоку рычага можно отключить ось от механизма зубчатых колес или подключить ее.

Перед измерением записывают показания циферблатов при отключенной оси. Прибор устанавливают в точке измерения, и ось с закрепленными на ней крыльями начинает вращаться. По секундомеру засекают время и включают прибор. Через 1 мин движением рычага ось отключают и снова записывают показания. Разность показаний прибора делят на 60 (число секунд в минуте) для определения скорости

вращения стрелки — количества проходимых ею делений за 1 с. По найденой величине с помощью прилагаемого к прибору графика определяют скорость движения воздуха секунду.

Для измерения малых скоростей движения воздуха используют термоанемометр, который позволяет также определять температуру воздуха. Принцип измерения основан на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента прибора при изменении температуры и скорости воздуха. По величине электрического тока, измеряемого гальванометром, определяют с помощью таблиц скорость движения потока воздуха.

 

Лекция № 1.2. Производственное освещение

 

Учебные вопросы:

 

1. Естественное освещение производственных помещений.

2. Искусственное освещение производственных помещений

3. Рациональная организация рабочего места.

Введение

Большое количество информации (до 80 %), получаемой человеком из внешнего мира, поступает через зрительный канал.

Качество получаемой информации, получаемой посредством зрения, во многом зависит от освещения. Освещение — использование световой энергии солнца и искусственных источников света для обеспечения зрительного восприятия окружающего мира.

При освещении производственных помещений используют:

естественное освещение, создаваемое прямыми солнечными лучами и рассеянным светом небосвода и меняющимся в зависимости от географической широты, времени года и суток, степени облачности и прозрачности атмосферы;

искусственное освещение, создаваемое электрическими источниками света, и

совмещенное освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняют искусственным.

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда и качества выпускаемой продукции, благоприятно влияет на производственную деятельность, что оказывает положительное воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

 

Вопрос. Естественное освещение производственных помещений

 

Во всех производственных помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работ в дневное время необходимо предусматривать естественное освещение, как наиболее экономичное и современное с позиций медико-санитарных требований в сравнении с искусственным освещением.

В спектре естественного (солнечного) света в отличие от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей; для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) света, весьма благоприятная для зрительных условий работы.

Различают три вида естественного освещения производственных помещений:

1) боковое освещение – осуществляется через световые проемы в наружных стенах или светопрозрачные наружные конструкции;

2) верхнее освещение – осуществляется через аэрационные фонари или зенитные купола, световые проемы в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролетов зданий;

3) комбинированное освещение – совокупность бокового и верхнего освещения. Комбинированное освещение является наиболее рациональным, т.к. обеспечивает равномерное освещение по площади помещения.

 

Нормирование естественного освещения. Количественную оценку естественного производственного освещения проводят по освещенности рабочей поверхности Е.

 

Освещенностью называется отношение светового потока Ф в люменах (лм), падающего на единицу поверхности S в м².

Освещенность E – поверхностная плотность светового потока. Определяется как отношение светового потока Ф,равномерно падающую на освещаемую поверхность, к ее площади S (м² ).

Е = Ф /S

Единицей освещенности является люкс (лк). Один лк – это освещенность 1м² поверхности при падении на нее светового потока в 1 лм.

В свою очередь световой поток Ф – видимая часть оптического излучения, которая воспринимается зрением человека как свет.

Напомним, к видимому излучению оптического диапазона относят излучение с длиной волны 0,38 – 0,78 мкм (3,7 ·10¹⁴ - 7,7· 10¹⁴ Гц). В этом диапазоне волны определенной длины (монохроматический свет) вызывают цветовое ощущение

Единицей измерения светового потока является люмен (лм). Один люмен - это световой поток, излучаемый точечным источником с силой света 1 кандела (кд) в телесном угле в 1 стерадиан (ср).

Таким образом1 лк = 1 лм / м²

 

Естественный свет внутри помещения распространяется неравномерно, так как зависит от конструкции световых проемов и их размещения.

Естественное освещение характерно тем, что создаваемая в помещении освещенность изменяется в значительных пределах. Эти изменения обусловлены временем года, дня и метеорологическими факторами (облачностью и отражающими свойствами земного покрова). В связи с этим оценить естественное освещение абсолютным значением освещенности на рабочем месте не представляется возможным. Поэтому в качестве нормируемой величины при оценке естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности е (КЕО), который представляет собой отношение освещенности в заданной точке внутри помещения Е_В к одновременной наружной горизонтальной освещенности Ен, создаваемой рассеянным светом всего небосвода:

 

Таким образом, КЕО оценивает размеры оконных проемов, вид остекления и переплетов, их загрязнение, т.е. способность системы естественного освещения пропускать свет.

Естественная освещенность в помещении регламентируется СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Нормируемое значение КЕО e_N зависит от следующих трех факторов:

1) характеристики зрительной работы (определяются в зависимости от размера объекта различения – рассматриваемый предмет, отдельная часть его или различимый дефект, которые необходимо различать в процессе работы (работы по точности делят на 8 разрядов);

2) системы освещения (верхнее, боковое или комбинированное);

3) коэффициента светового климата m_N (зависит от месторасположения на территории России и ориентации световых проемов здания по сторонам горизонта).

Нормируемое значение КЕО e_N для зданий, располагаемых в различных районах, определяется по выражению

e_N = e_Н · m_N, %

где e_Н – значение КЕО определяется по СНиП 23-05-95.

m_N = 1 (для всех зданий, расположенных в центральной европейской части России, независимо от ориентации).

Следовательно, для данного помещения кафедры e_N = e_Н.

Расчет естественного освещения. Коэффициент естественной освещенности е можно определить экспериментальными или аналитическими методами.

Экспериментальный метод. Для этого необходимо предварительно измерить освещенность Е_В внутри помещения на рабочем месте и одновременно наружную освещенность Е_Н горизонтальной поверхности, создаваемую небосводом. Далее по выражению определяют коэффициент естественной освещенности е.

Аналитический метод. При проектировании производственных помещений для правильной расстановки оборудования и распределения рабочих мест с различной степенью зрительного напряжения необходимо уметь аналитически определять коэффициент естественной освещенности.

Световой поток, падающий в расчетную точку А производственного помещения, складывается из (см. рис):

прямого диффузного света части небосвода, видимого через светопроем,

света, отражаемого от внутренних поверхностей помещения и

света, отражаемого от противостоящих зданий.

 

Вопрос. Искусственное освещение производственных помещений

 

Искусственное освещение является одним из важных элементов создания для человека оптимальных условий труда.

При создании установок внутреннего освещения возможно применение двух систем (рис.):

1) общего освещения (искусственное освещение помещения в целом и рабочих мест осуществляется только с помощью светильников, расположенных в верхней зоне помещения);

2) комбинированного освещения (когда не менее 10% нормируемой освещенности создается светильниками общего освещения, а остальная освещенность – светильниками местного освещения, располагаемых рядом или в непосредственной близости от рабочих мест и посылающих световой поток на рабочую поверхность, не освещая при этом прилегающие поверхности).

Общее равномерное освещение – когда при равномерном распределении светового потока не учитывается расположение оборудования.

Общее локализованное освещение – когда при распределении светового потока учитывается расположение оборудования.

Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является… Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда… Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения при авариях и…

I = ∆Ф / ∆w

Единицей измерения силы света является кандела (кд). Одна кандела это сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении с площади 1/600 000 м² черного тела при температуре затвердевания платины Т = 2045 К и давлении 101325 Па (1атм).

Телесный угол w - часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса к квадрату последнего

Единицей измерения телесного угла является стерадиан (ср). Если S = r², то ω = 1 ср.

Яркостью В называется поверхностная плотность силы света в заданном направлении, равная отношению силы света к площади проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к этому направлению:

В= ∆I / (∆S cos a)

Измеряется в кд / м².

Яркость В является единственной светотехнической величиной, воспринимаемой органами зрения. Яркость рабочей поверхности нормируется. Ее величина зависит от площади S рабочей поверхности. Так, при S<0,0001 м² В≤ 2000кд/м² , а при S>0,1 м² В≤500кд/м² .

Для качественной условий зрительной работы используют такие показатели как: - фон, - контракт объекта с фоном, - коэффициент пульсации освещенности, - спектральный состав света.

Фон- это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Это способность (коэффициент отражения ρ) определяется как отношение отраженного от поверхности светового потока Ф_отр к падающему на нее световому потоку Ф_пад :

ρ =Ф_отр /Ф_пад

В зависимости от цвета и фактуры поверхности значения коэффициента отражения находятся в пределах 0,02 – 0,95;

при ρ > 0,4 – фон считается светлым;

при ρ= 0,2 … 0,4 – средним;

при ρ < 0,2 - темным.

Контраст объекта с фономk— степень различения объекта и фона - характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точки, линии, знака, пятна, трещины, риски или других элементов) и фона:

k = (L_о - L_ф) / L_ф

- считается большим, если k> 0,5 (объект резко выделяется на фоне),

- средним при k= 0,2…0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости),

- малым при k< 0,2 (объкт слабо заметен на фоне).

Коэффициент пульсации освещенности– критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током

k_Е = 100 (Е_мах –Е_мin) / (2Е_ср )

где Е_max , Е_min , Е _ср - максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период колебаний:

- для газоразрядных ламп k_Е = 25 – 65 %,

- для обычных ламп накаливания – k_Е = 7 %,

- для галогенных ламп накаливания - k_Е = 1 %,

 

Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Е_min) и качественными показателями (показателями ослепленности и дискомфорта, коэффициентом пульсации освещенности k_Е). Принято раздельное нормирование искусственного освещения в зависимости от применяемых источников света и системы освещения. Нормативное значение освещенности для газоразрядных ламп при прочих равных условиях из-за их большей светоотдачи выше, чем для ламп накаливания.

Источники света и светильники

Лампы накаливания относятся к источникам света теплового излучения. Видимое излучение в них получается в результате нагрева электрическим током… В газоразрядных лампах излучение оптического диапазона спектра возникает в… При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение…

Вопрос. Рациональная организация рабочего места.

 

В профилактике утомления в последние десятилетия возникло новое направление — эргономика. Эта комплексная дисциплина основана на использовании данных ряда наук для приспособления работы к человеку с целью повышения производительности труда, сохранения здоровья, обеспечения безопасности и комфорта при работе. Одним из основных направлений эргономики является соблюдение физиологических и психологических требований человека при конструировании машин и другого оборудования, организации и планировки рабочих мест.

При конструировании машин должны быть предусмотрены меры по устранению лишних движений работающего, ликвидации наклонов туловища и переходов.

Правильное расположение и компоновка рабочего места, обеспечение удобной позы и свободы трудовых движений, использование оборудования, отвечающего требованиям эргономики и инженерной психологии, обеспечивают наиболее эффективный трудовой процесс, уменьшают утомляемость и предотвращают опасность возникновения профессиональных заболеваний.

Оптимальная поза человека в процессе трудовой деятельности обеспечивает высокую работоспособность и производительность труда. Неправильное положение тела на рабочем месте приводит к быстрому возникновению статической усталости, снижению качества и скорости выполняемой работы, а также к снижению реакции на опасности. Нормальной рабочей позой следует считать такую, при которой работнику не требуется наклоняться вперед больше чем на 10... 15°; наклоны назад и в стороны нежелательны; основное требование к рабочей позе — прямая осанка.

Выбор рабочей позы зависит от мышечных усилий во время работы, точности и скорости движений, а также от характера выполняемой работы. При усилиях не более 50 Н можно выполнять работу сидя. При усилиях 50... 100 Н работа может выполняться с одинаковым физиологическим эффектом как стоя, так и сидя. При усилиях более 100 Н желательно работать стоя.

Работа стоя целесообразнее при необходимости постоянных передвижений, связанных с настройкой и наладкой оборудования. Она создает максимальные возможности для обзора и свободных движений. Однако при работе стоя повышается нагрузка на мышцы нижних конечностей, повышается напряжение мышц, в связи с высоким расположением центра тяжести, и увеличиваются энергозатраты на 6... 10 % по сравнению с позой сидя.

Работа в позе сидя более рациональна и менее утомительна, так как уменьшается высота центра тяжести над площадью опоры, повышается устойчивость тела, снижается напряжение мышц, уменьшается нагрузка на сердечно-сосудистую систему. В положении сидя обеспечивается возможность выполнять работу, требующую точности движения. Однако в этом случае могут возникать застойные явления в органах таза, затруднение работы органов кровообращения и дыхания.

Смена позы приводит к перераспределению нагрузки на группы мышц, улучшению условий кровообращения, ограничивает монотонность. Поэтому, где это совместимо с технологией и условиями производства, необходимо предусматривать выполнение работы как стоя, так и сидя с тем, чтобы рабочие по своему усмотрению могли изменять положение тела.

При организации производственного процесса следует учитывать антропометрические и психофизиологические особенности человека, его возможности в отношении величины усилий, темпа и ритма выполняемых операций, а также анатомо-физиологические различия между мужчинами и женщинами.

Размерные соотношения на рабочем месте при работе стоя строятся с учетом того, что рост мужчин и женщин в среднем отличается на 11,1 см, длина вытянутой в сторону руки — на 6,2 см, длина вытянутой вперед руки — на 5,7 см, длина ноги — на 6,6 см, высота глаз над уровнем пола —на 10,1 см. На рабочем месте в позе сидя различия в размерных соотношениях у мужчин и женщин выражаются в том, что в среднем длина тела мужчин на 9,8 см и высота глаз над сиденьем — на 4,4 см больше, чем у женщин.

На формирование рабочей позы в положении сидя влияет высота рабочей поверхности, определяемая расстоянием от пола до горизонтальной поверхности, на которой совершаются трудовые движения. Высоту рабочей поверхности устанавливают в зависимости от характера, тяжести и точности работ. Оптимальная рабочая поза при работе сидя обеспечивается также конструкцией стула: размерами, формой, площадью и наклоном сиденья, регулировкой по высоте. Основные требования к размерам и конструкции рабочего стула в зависимости от вида выполняемых работ приведены в ГОСТ 12.2.032—78 и ГОСТ 21 889—76’.

Существенное влияние на работоспособность оператора оказывает правильный выбор типа и размещения органов и пультов управления машинами и механизмами. При компоновке постов и пультов управления необходимо знать, что в горизонтальной плоскости зона обзора без поворота головы составляет 120, с поворотом —225°; оптимальный угол обзора по горизонтали без поворота головы —30 ..40° (допустимый 600:), е поворотом — 130°. Допустимый угол обзора по горизонтали оси зрения составляет 130°, оптимальный — 30° вверх и 40° вниз.

Приборные панели следует располагать так, чтобы плоскости лицевых частей индикаторов были перпендикулярны линиям взора оператора, а необходимые органы управления находились в пределах досягаемости. Наиболее важные органы управления следует располагать спереди и справа от оператора. Максимальные размеры зоны досягаемости правой рукой —70…110 см. Глубина рабочей панели не должна превышать 80 см. Высота пульта, предназначенного для работы сидя и стоя, должна быть 75...85 см. Панель пульта может быть наклонена к горизонтальной плоскости на 10...20°, наклон спинки кресла при положении сидя 0... 10°.

Для лучшего различия органов управления они должны быть разными по форме и размеру, окрашиваться в разные цвета либо иметь маркировку или соответствующие надписи. При группировке нескольких рычагов в одном месте необходимо, чтобы их рукоятки имели различную форму. Это позволяет оператору различать их на ощупь и переключать рычаги, не отрывал глаз от работы.

Применение ножного управления дает возможность уменьшить нагрузку на руки и таким образом снизить общую утомляемость оператора. Педали следует применять для включения, пуска и остановки при частоте этих операций не более 20 в минуту, когда требуется большая сила переключения и не слишком большая точность установки органа управления в новом положении. При конструировании ножного управления учитывают характер движения ног, необходимые усилие, частоту движения, общее рабочее положение тела, ход педали. Наружная поверхность педали должна быть рифленой на ширину 60... 100 мм, рекомендуемое усилие —50...100 Н.

Цветовое оформление производственного интерьера. Рациональное цветовое оформление производственного интерьера —действенный фактор улучшения условий труда и жизнедеятельности человека. Установлено, что цвета могут воздействовать на человека по-разному: одни цвета успокаивают, а другие раздражают. Например, красный цвет — возбуждающий, горячий, вызывает у человека условный рефлекс, направленный на самозащиту. Оранжевый воспринимается людьми так же, как горячий, он согревает, бодрит, стимулирует к активной деятельности. Желтый —теплый, веселый, располагает к хорошему настроению. Зеленый — цвет покоя и свежести, успокаивающе действует на нервную систему, а в сочетании с желтым благотворно влияет на настроение. Синий и голубой цвета свежи и прозрачны, кажутся легкими, воздушными. Под их воздействием уменьшается физическое напряжение, они могут регулировать ритм дыхания, успокаивать пульс. Черный цвет — мрачный и тяжелый, резко снижает настроение. Белый цвет —холодный, однообразный, способный вызвать апатию.

Разностороннее эмоциональное воздействие цвета на человека позволяет широко использовать его в гигиенических целях. Поэтому при оформлении интерьера производственного помещения цвет используют как композиционное средство, обеспечивающее гармоническое единство помещения и технологического оборудования, как фактор, создающий оптимальные условия зрительной работы и способствующий повышению работоспособности; как средство информации, ориентации и сигнализации для обеспечения безопасности труда.

Поддержание рациональной цветовой гаммы в производственных помещениях достигается правильным выбором осветительных установок, обеспечивающих необходимый световой спектр. В процессе эксплуатации осветительных установок необходимо предусматривать регулярную очистку от загрязнений светильников и остекленных проемов, своевременную замену отработавшей свой срок службы лампы, контроль напряжений питания осветительной сети, регулярную и рациональную окраску стен, потолка, оборудования.

Сроки очистки светильников и остекления зависят от степени запыленности помещения: для помещений с незначительными выделениями пыли —2 раза в год; со значительным выделением пыли — 4... 12 раз в год. для удобства и безопасности очистки осветительных установок применяют передвижные тележки, телескопические лестницы, подвесные люльки. При высоте подвеса светильников до 5 м допускается обслуживание их с приставных лестниц и стремянок. Очищать светильники следует при отключенном электропитании.

 

Тема 2.3. Основы электробезопасности

 

Учебные цели: 1. Рассмотреть действие электрического тока на человека,схемы включения человека в электрическую цепь.

2. Ознакомить обучающихся со способами обеспечения электробезопасности сетей.

 

Учебные вопросы:

1. Действие электрического тока на человека.

2. Схемы включения человека в электрическую цепь.

3. Способы обеспечения электробезопасности сетей.

Вступление

Современное производство характеризуется широким применением различных электроустановок. В этой связи большое значение в общей системе инженерно-экологических мероприятий приобретают вопросы обеспечения электробезопасности. Нами будут рассмотрены вопросы обеспечения электробезопасности промышленных электроустановок напряжением до 1кВ.

Согласно ГОСТ 12.1.009-76 электробезопасность– система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих вредное и опасное воздействие на работающих электрического тока и электрической дуги.

Вопрос. Действие электрического тока на человека

 

Опасность поражения человека электрическим током зависит от ряда факторов, из которых существенное значение имеют следующие эксплуатационное напряжение, окружающая производственная среда и квалификация обслуживающего персонала.

Согласно «Правилам устройства электроустановок» (ПУЗ) все электроустановки подразделяются по напряжению на электроустановки до 1000 В и свыше 1000 В.

Анализ травматизма показывает, что 75—80 % смертельных поражений током происходит в электроустановках напряжением до 1000 В и в первую очередь — в установках от 127 до 380 В из-за широкого распространения таких установок на производстве и в быту.

Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое и биологическое воздействия.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов, крови и т. п.

Биологическое действие тока выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что приводит к непроизвольным судорожным сокращениям… Различают два основных вида поражения человека электрическим током —… Электротравмы условно делятся на местные и общие. К общим относят электрический удар, при котором процесс возбуждения…

Вопрос. Схемы включения человека в электрическую цепь

Прежде чем перейти непосредственно к рассмотрению донного вопроса целесообразно вспомнить, что же собой представляет система электроснабжения производственных, жилых и других объектов.Как известно, в большинстве случаев таковой являетсятрёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга на определённыйугол, называемый фазой. В трёхфазных системах этот угол равен 120 градусам. Обозначаются фазы в РФ латинскими буквами A, B и C.

Данная система электроснабжения дает возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике.

А. Схема соединений трехфазных цепей «звезда».

Звездойназывается такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) так же соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

• Особенностью при симметричной нагрузке в трёхфазной системе является питание потребителя фазным напряжением даже при отсутствии нейтрального провода. В случае несимметричной нагрузки, при обрыве рабочего нуля нагрузка оказывается под линейным напряжением, что зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то согласно закону Ома при возрастании напряжения, сила тока, который будет иметь место у потребителя, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования.

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Б. Схема соединений трехфазных цепей «треугольник».

Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Схемы включения человека в электрическую цепь. Все случаи поражения человека электрическим током, т. е. прохождения тока через человека, являются следствием его включения в электрическую цепь сети. Как правило, это прикосновение не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Так как земля является проводником и всегда имеет электрическую связь с сетью электроснабжения, то между нею и различными точками электрической сети всегда существует разность потенциалов, т. е. напряжение. Следовательно, человек, находящийся на земле, всегда касается одной из точек электрической цепи и, прикасаясь ко второй её точке, замыкает электрическую цепь, по которой протекает ток. Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами (двухполюсное прикосновение) — рис. 12.2, а и между одной из фаз и землей (однополюсное прикосновение) — рис. 12.2,6.

Из уравнения (12.3) Можно сделать вывод, что чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однополюсного прикосновения человека к проводу. Утечка тока через изоляцию не должна превышать 0,001 А. Изоляция должна обладать механической прочностью, температурной стойкостью и достаточной стойкостью к агрессивной среде.

Сопротивление изоляции в электроустановках напряжением до 1000 В должно быть не менее 0,5 Мом.

Систематическая проверка сопротивления изоляции оборудования является обязательной. Конкретные сроки периодической проверки сопротивления изоляции устанавливаются ответственным за электрохозяйство на предприятии (в электроустановках напряжением до 1000 В контроль состояния изоляции должен проводиться не реже 1 раза в 3 года).

Наиболее распространены электрические сети трехфазного тока с напряжением до 1000 В: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.

В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 12.3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

 

Это уравнение показывает, что в сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления изоляции проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

При аварийном режиме, когда имеет место замыкание фазы на землю (R_из = 0), человек оказывается под линейным напряжением сети и ток, протекающий через тело человека, может быть опасным.

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 12.4) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя помимо сопротивления тела человека еще и сопротивление его обуви, участка пола (основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока (генератора или трансформатора). Все эти сопротивления включены последовательно.

Если человек обут в токопроводящую обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. когда можно принять R_об = О и R_п = 0, то сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

Поскольку R_о,как правило, не превышает 10 Ом, то им без ущерба для точности подсчета можно пренебречь, тогда сила тока, проходящего через тело человека, в самом неблагоприятном случае будет равна

Из этого выражения следует, что в рассматриваемом случае человек оказывается под фазным напряжением, и сила тока, проходящего через тело человека, не зависит от сопротивления изоляции фаз.

 

Вопрос. Способы обеспечения электробезопасности сетей

 

Для предотвращения поражения человека электрическим током при прикосновении к нетоковедущцм частям, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания фазы сети на корпус, применяется защитное заземление, зануление и отключение, выравнивание потенциалов, двойная изоляция, малое напряжение.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (рис. 12.5).

Защитное заземление применяется в трехфазных сетях до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Принцип действия защитного заземления — снижение напряжения между корпусом электрооборудования, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.

Сила тока, проходящего через тело человека при заземлении электрооборудования, если Rоб = Rп = 0, определяется из уравнения

Поскольку большая часть производственных помещений химических предприятий относится к помещениям с повышенной опасностью (сырость, токопроводящие полы — металлические, железобетонные, кирпичные и др., высокая температура, возможность одновременного прикосновения человека к металлическим корпусам электрооборудования и имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий), то допустимое напряжение прикосновения должно быть не более 42 В.

Известно, что на самых крупных предприятиях в сетях напряжением 220 или 380 В с незаземленной нейтралью трансформаторов наибольшее значение силы тока однофазного короткого замыкания на землю может быть Iз ≤ 10 А. Тогда для самого неблагоприятного случая при (Iз = 10 А) напряжение на заземленном корпусе будет равно

Просто рисунок!

примере растекания тока в землю с одиночного заземлителя (рис. 12.6).

По мере удаления от заземлителя на расстояние х поверхность, полусферы, по которой протекает ток, будет все время увеличиваться по закону S = 2πr². Известно, что плотность тока обратно пропорциональна сечению проводника. Отсюда на расстоянии х от центра полушара плотность тока (А/м2) будет равна

 

можны, например, вблизи упавшего на землю провода, находящегося под напряжением.

Человек, находящийся в положении 2 (см. рис. 12.6), попадает под напряжение прикосновения Uпр, которое равно разности потенциалов рук и ног.

По мере удаления от заземлителя (места замыкания на землю) напряжение прикосновения увеличивается, и за пределами зоны растекания тока оно равно напряжению на корпусе электрооборудования относительно земли (Uз = IзRз).

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением

 

 

вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Схема зануления в сети трехфазного тока показана на рис. 12.7.

Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (т. е. замыкание между фазным и нулевым проводами) в целях вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденное электрооборудование от питающей сети. Такой защитой являются: плавкие предохранители или автоматические выключатели, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты их от токов короткого замыкания, магнитные пускатели с встроенной тепловой защитой.

Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока.

Повторное заземление нулевого защитного провода необходимо для уменьшения опасности поражения людей током, возникающей при обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

Для обеспечения минимального времени срабатывания защиты необходимо так подобрать сечение зануляющего провода, чтобы ток короткого замыкания превышал по меньшей мере в З раза номинальный ток ближайшего плавкого предохранителя (вставки).

Защитное отключение — быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека электрическим током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус электрооборудования, снижении сопротивления изоляции фаз ниже допустимого предела, случайном прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением, и т. п.

Основными частями устройства защитного отключения являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель.

На рис. 12.8 приведена принципиальная схема одного из устройств защитного отключения. В этой схеме в качестве датчика, т. е. прибора, подающего сигнал на срабатывание выключателя, служит реле максимального напряжения Н, включенное между корпусом и вспомогательным заземлителем Rв.

 

При пробое фазы на заземленный корпус вначале проявится защитное свойство заземления, вследствие чего напряжение на корпусе будет снижено до некоторого значения Uк = Iз Rз, где Iз — ток замыкания на землю. Затем, если Uк окажется выше установленного допустимого напряжения Uк доп, сработает устройство защитного отключения, т. е. реле максимального напряжения, замкнув контакты, подаст питание на отключающую катушку и вызовет тем самым отключение поврежденного электрооборудования от сети. Время отключения τоткл = (0,05+0,2) с.

Выравнивание потенциала — метод снижения напряжения прикосновения и напряжения шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Достигается выравнивание потенциалов путем искусственного повышения потенциала опорной поверхности ног до уровня потенциала токоведущей части (металлическое соединение токоведущей части и опорной поверхности), а также путем размещения одиночных заземлителей по кон туру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование.

Выравнивание потенциалов применяется при ремонте высоковольтной линии электропередачи под напряжением. Человек поднимается с помощью телескопической изоляционной вышки до уровня провода. Затем с помощью изолирующей штанги он накладывает перемычку между металлической люлькой, изолированной от земли, и фазным проводом. После этого работа выполняется без электрозащитных средств. Ток утечки протекает через перемычку и изоляцию вышки в землю. Человек не попадает под напряжение, так как разность потенциалов между проводом, которого он касается, и опорной поверхностью ног равна нулю. После окончания работ перемычка снимается с помощью изолирующей штанги и человек опускается на землю. Выравнивание потенциалов, обеспечивающее снижение напряжения прикосновения и напряжения шага, применяется также при контурном защитном заземлении.

Двойная изоляция — это совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению части электрооборудования не приобретают опасного для человека потенциала при повреждении рабочей или защитной изоляции. Наиболее совершенный способ применения двойной изоляции — это изготовление корпусов электрооборудования из изолирующего материала.

Малое напряжение— это номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в электроустановках для обеспечения электро- безопасности. Малые напряжения — 12 и 42 В применяются в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и вне помещений для питания ручных электрифицированных инструментов (дрель, рубанок, пила и т. п.) и переносных ручных ламп.

 

 

Лекция 2.4. Пожарная безопасность

  Учебные вопросы: 1. Пожарная опасность производственных объектов.

Вопрос. Пожарная опасность производственных объектов

Физико-химические основы горения. Горение - сложный физико-химический процесс превращения горю­чих веществ и материалов в продукты сгорания, сопровождаемый интенсив­ным выделением тепла и световым излучением.

В большинстве случаев в основе горения лежат быстротекущие хими­ческие экзотермические реакции окисления кислородом воздуха (О₂) углеро­да с образованием углекислого и угарного газов (СО и СО₂) и водорода с об­разованием паров воды (Н₂О), а также некоторых металлов с образованием их окислов.

Поддержание и самораспространение процесса горения происходит за счет энергии реагирующих слоев вещества, передаваемой другим слоям пу­тем теплопередачи. Теплопередача при горении осуществляется тремя физи­ческими процессами:

-теплопроводностью;

-конвекцией;

-световым излучением.

Все они имеют разные скорости передачи энергии и разную интен­сивность подготовки реагирующих слоев вещества к горению. Однако, ин­тенсивность горения определяется не скоростью протекания реакции окисле­ния и не видом теплопередачи, а скоростью поступления кислорода в зону горения.

Виды горения. По агрегатному состоянию участвующие в горении вещества подраз­деляются на газообразные, жидкие в твердые, которые определяют два ос­новных вида горения: гомогенное и гетерогенное.

При гомогенном горении окислитель и горючее находятся в газовой фазе, поэтому гомогенное горение имеет место при сгорании горючего газа. Кроме того, все горючие жидкости перед воспламенением испаряются, обра­зуя газовую среду. Также и большинство твердых веществ в процессе нагре­ва плавятся, разлагаются и испаряются, выделяя газообразные фракции. Ос­новной отличительной особенностью гомогенного горения является наличие пламени.

При гетерогенном горении горючее находится в твердом состоянии, а окислитель в газообразном, и реакция окисления происходит в твердой фазе. Твердые вещества, превращенные в пыль (угольную, металлическую, тек­стильную) при перемешивании с воздухом образуют пожаровзрывоопасные пылевоздушные смеси.

Классификация веществ по горючести. Классификация веществ и материалов по пожарной опасности осно-пывается на их свойствах и способности к образованию опасных факторов пожара.

По горючести вещества и материалы подразделяются на следующие группы:

негорючие - вещества и материалы, неспособные гореть в воздухе.

Негорючие вещества могут быть пожаровзрывоопасными (например, окисли­тели или вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);

трудногорючие - вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но неспособные самостоятельно го­реть после его удаления;

горючие - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться под воздействием источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления .

Из горючих веществ выделяется группа легковоспламеняющихся ве­ществ (материалов), способных воспламенятся от кратковременного (до 30 секунд) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, сигарета).

Из горючих жидкостей выделяют группы легковоспламеняющихся и особо опасных легковоспламеняющихся жидкостей, воспламенение паров которых происходит с температурой вспышки не выше 61° С (в закрытом тигле) или 66° С (в открытом).

Физические характеристики процесса воспламенения. Температура вспышки - самая низкая температура вещества, при ко­торой оно выделяет пары и газы, способные вспыхнуть от источника зажи­гания, но скорость их образования недостаточна для устойчивого горения.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой оно выделяет пары и газы с такой скоростью, что после их зажи­гания возникает устойчивое пламенное горение.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества при которой происходит резкое увеличение экзотермических реакций, заканчивающиеся пламенным горением.

Классификации и виды пожаров. По ГОСТу пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. В то же время, производственный пожар может быть охарактеризован, как горение на производстве, не обу­словленное технологическим процессом.

Пожар является сложным физико-химическим процессом, развивающимся во времени и пространстве и включающим помимо горения также массо-- и теплообмен.

Пожары могут сопровождаться взрывами, деформациями и обруше­нием конструкций, вскипанием и выбросами различных опасных жидкостей (например, горючих, легковоспламеняющихся жидкостей, или химически опасных веществ).

Пожары приводят к гибели и травматизму людей, а также к большим материальным потерям.

Классификация пожаров. Пожары классифицируются по следующим признакам.

Классификация по масштабу;

-отдельный пожар - горит одно здание или сооружение;

-сплошной пожар - одновременное горение преобладающего числа зданий (сооружений) на одном участке;

- массовый пожар - совокупность отдельных и сплошных пожаров. При слабом ветре он может перейти в огненный шторм (бурю) с образовани­ем единого турбулентного факела и радиального притока воздуха со всех сторон со скоростью до 15 м/с.

Классификация по виду горящих веществ:

-пожары твердых горючих веществ и материалов (А);

-пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и ма­териалов (В);

-пожары газов (С);

-пожары металлов (О);

-пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находя­щихся под напряжением (Е);

-пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактив­ных веществ (F).

Классификация по признаку изменения площади горения:

- распространяющиеся,

- не распространяющиеся.

Причинами распространения пожара являются:

-самораспространение пламени по горючему материалу (в основном за счет теплопроводности вещества);

- передача теплоты на расстояние излучением;

- перемещение горящих фрагментов за счет конвективных потоков (вверх, в стороны) и отекание горящих фрагментов вниз.

Классификация по условиям массо- и теплообмена с окружающей сре­дой различают пожары:

-на открытом пространстве (открытые пожары);

- в ограждениях (внутренние пожары).

Классификация по условиям массо- и теплообмена с окружающей средой определяет виды пожаров.

Зоны пожара. Пространство, в котором развивается пожар, условно делят на 3 зоны:

-зона горения - часть пространства, в котором происходит подготовка горючих веществ к горению (подогрев, испарение, разложение) и их горение;

- зона теплового воздействия - часть пространства, примыкающая к зоне горения, в которой тепловые воздействия приводит к заметному изме­нению состояния материалов и конструкций и делает невозможным пребы­вание в ней людей без специальной тепловой защиты (теплозащитных кос­тюмов, отражательных экранов, водяных завес и т.п.);

-зона задымления - часть пространства, примыкающая к зоне горения и наполненная дымовыми газами в концентрациях, создающих угрозу жизни и здоровью людей или затрудняющих действия пожарных.

Открытые пожары. К открытым пожарам относятся пожары газовых и нефтяных фонта­нов, складов, древесины, каменного угля и торфа, открытых технологических установок, а также лесные, степные и торфяные пожары. Общей особенно­стью всех открытых пожаров является отсутствие накопления тепла в воз­душном пространстве зоны горения, т. к. теплообмен происходит с неогра­ниченным окружающим пространством. В среднем максимальная температу­ра открытого пожара составляет:

-для горючих газов -1200-1500^РС;

- для горючих жидкостей -1100-1300° С;

- для твердых углеводородных веществ -1100-1250°С.

Зона горения на открытом пожаре в основном определяется распреде­лением горючих веществ в пространстве и конвективными газовыми потока­ми.

Зона теплового обмена определяется в основном лучистым тепловым потоком, так как влияние конвективных потоков мало.

Зона задымления в основном возникает при лесных и торфяных по­жарах.

Параметры пожара.На динамику развития внутреннего пожара оказывают влияние мно­гие факторы, основными из которых являются:

- удельная пожарная нагрузка;

- массовая скорость выгорания;

- линейные скорости распространения пламени по вертикальным и го­ризонтальным поверхностям;

- площадь зоны горения;

- площадь поверхности горящих материалов;

- интенсивность выделения тепла;

- температура пламени;

- среднеобъёмная температура среды;

- продолжительность пожара и др . . .

Некоторые параметры могут быть определены заранее для конкрет­ней объектов: массовая скорость выгорания, пожарная нагрузка, линейные скорости распространение пламени, температура пламени. Другие параметры являются переменными и зависят от конкретных условий развития пожара: площади горения, среднеобъемной температурой среды, продолжительности горения и т.п. Некоторые из основных параметров пожара нуждаются в уточнении.

Удельная пожарная нагрузка - это количество сгораемых материалов (в пересчете на древесину) на единицу площади (кг/м²), либо количество энергии сгораемых материалов на единицу площади (Дж/м²). Пересчет из одной меры в другую исходит из того, что при сжигании 1кг сухой сосновой древе­сины выделяется 18,8 МДж энергии.

Удельная пожарная нагрузка делится на постоянную (это все сгорае­мые конструктивные элементы сооружения) и временную (мебель, складиро­ванные материалы). Чем больше пожарная нагрузка, тем продолжительнее пожар.

Массовая скорость выгорания - это потеря массы горящего материала в единицу времени может быть определена заранее. Она зависит от отношения площади поверхности горения материалов к их объему, от плотности упаков­ки, от условий газообмена и др. причин. Обычно она определяется опытным путем или приводится в справочниках. Например, скорость выгорания мебели -50 кг/(м²·ч); пиломатериалов в штабелях – 400 кг/(м²·ч). Чем больше скорость выгорания, тем выше температура, развиваемая при пожаре, и тем короче время горения.

Скорости распространение пожара (линейные по горизонтальным и вертикальным поверхностям) в зависимости от видов материалов приводятся в справочниках. Например, скорость распространение огня по деревянному покрытию 1м/мин; по штабелям пиломатериалов 1-4м/мин; по пустотам де­ревянных конструкций 2 м/мин.

Среднеобъемная температура - в помещении при пожаре зависит от пожарной нагрузки, площади и продолжительности горения. Она может быть определена в соответствии с ГОСТом по формуле стандартной среднеобъемной температуры, начиная с 5 мин.: Т(t)_ст = 345 • lg (8t + 1) + Т₀, где

- Т(t)_ст- температура окружающей среды в помещении в момент /, в [°С];

- t- время от начала пожара, в [мин];

- Т₀ - температура в помещении до пожара, в [°С].

Реальные температуры могут отличаться от стандартной, обычно в меньшую сторону (см. рис. 2.2).

 

Опасные факторы пожара. К первичным опасным факторам пожара, воздействующим на людей и имущество, относятся:

- пламя и искры;

- тепловой поток;

- повышенная температура окружающей среды;

-повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

- пониженная концентрация кислорода;

- снижение видимости в дыму.

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара относятся:

- осколки или части разрушившихся зданий, сооружений, транспортного и технологического оборудовании и т.п..;

- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, попавшие в окружающую, среду из разрушенного технологического оборудования;

- вынос высокого напряжения на токопроводящие части технологических установок и оборудования;

- опасные факторы взрыва, происшедшего вследствие пожара;

- воздействие огнетушащих веществ.

 

Пожарная опасность производственных объектов

Пожарная опасность промышленных объектов является следствием и складывается из опасных факторов пожара, возникающих при горении производственных…   Классификация пожарной опасности строительных материалов и строительных конструкций. Классификация строительных…

Классификация строительных конструкций по пожарной опасности

Присвоение строительной конструкции класса пожарной опасности производится с учетом свойств материалов конструкции (горючесть, воспламеняемость дымообразующая способность), а также допускаемых размеров повреждения конструкции.

Для строительных конструкций введены следующие классы пожарной опасности:

- непожароопасные (КО);

- малопожароопасные (К1);

- умереннопожароопасные (Ю);

- пожароопасные (К3).

 

Классификация пожарной опасности зданий. Классификация пожарной опасности зданий зависит от пожарной опасности:

- строительных конструкций, примененных в здании, сооружении;

- производственных помещений здания в соответствии с их предначением,

- конструктивных и функциональных особенностей здания.

 

Классификация зданий, сооружений и строений по огнестойкости использованных строительных конструкций. Классификация зданий, сооружений и строений по степени огнестойкости зависит от огнестойкий использованных строительных конструкций и предусматривает их отнесение к 1, 11,111, IУ или У степеням огнестойкости.

Порядок определения степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности зданий устанавливается статьей 87 Федерального закона №123-ФЗ от 22.7.2008 г.).

При определении огнестойкости зданий также учитываются этажность здания.

 

Классификация зданий, сооружений и строений но пожарной опасности

использованных строительных конструкций. По пожарной опасности производственные здания могут быть отнесены к одному из четырех классов с учетом класса пожарной опасности использованных строительных конструкций.

Наименования классов пожарной опасности зданий аналогичны наименованиям классов пожарной опасности конструкций:

- непожароопасные (СО);

- малопожароопасньие (С1);

- умереннопожароопасньге (С2);

- пожароопасные (С3).

 

 

Классификация помещений производственного назначения по пожарной опасности. Важной составляющей общей классификации промышленных объектов является классификация помещений производственного назначения по пожарной и взрывной опасности, которая определяет их категории, исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ и материалов, их количества и пожароопасных свойств, а также исходя из объемно-планировочных решений помещений и характеристик проводимых в них технологических Процессов

По пожарной и взрывопожарной опасности помещения производственного и складского назначения независимо от их функционального назначения подразделяются на следующие категории:

- повышенная взрывопожароопасность (А);

- взрывопожароопасность (Б);

- пожароопасность (В 1 ….. В4)

- умеренная пожароопасность (Г);

- пониженная пожароопасность (Д)

К категории А относятся помещения, в которых находятся горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28ºС в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные ларогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

К категории Б относятся помещения, в которых находятся горючие или волокна легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа..

К категориям В 1 … В4 относятся помещения, в которых находятся горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в т.ч. пыли и волокна).

К категории Г относятся помещения, в которых находятся негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла искр и пламени.

К категории Д относятся помещения, в которых находятся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Классификация зданий, сооружений к строений по функциональной пожарной опасности. При определении функциональной опасности зданий, сооружений строений учитываются назначение здания, возраст, физическое состояние и количество находящихся в них людей. С учетом этих факторов здания могут быть отнесены к одному из 5 основных типов, каждый из которых включает несколько видов.

Например:

Ф1 - здания, предназначенные для постоянного проживания и временного пребывания людей;

Ф4 - здания научных и образовательных учреждений, научных и проектных организаций, органов управления учреждений, в том числе:

б) Ф4..2 - здания образовательных учреждений высшего профессионального образования и дополнительного профессионального образования (повышения квалификации)

Ф5 - здания производственного или складского назначения, в том числе:

а) Ф5. 1 - производственные здания, сооружения, строения, производственные и лабораторные помещения, мастерские. (Классификация зданий сооружений и строений по функциональной пожарной опасности введена Федеральным законом РФ).

Схема определения пожарной опасности зданий и сооружений. В целом порядок оценки Пожарной опасности зданий приведен на схемах в таблицах 2.5 и 2.6.

Защита от опасных факторов пожара и светового излучения

Как было указано, итогом определения пожарной опасности производственного объекта является установление его пожарно-технической классификации. В том же Техническом регламенте определено, что каждый объект защиты должен… В соответствии с этим система обеспечения пожарной безопасности объекта защиты включает в себя:

Система противопожарной защиты

Ещё одной частью системы пожарной безопасности объекта является система противопожарной защиты, которая представляет собой комплекс организационных…   3ащита людей и имущества. Защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и ограничение его…

Огнетушащие вещества

Принципы прекращения пожара. Прекращение горения осуществляется на основе следующих известных принципов: -охлаждение реагирующих веществ, - изоляция реагирующих веществ от зоны горения,

Основные виды огнетушащих веществ.

Вода. К жидким огнетушащим веществам в первую очередь относится вода и водные растворы. Вода получила наибольшее распространение в качестве… Вода универсальна, доступна, эффективна. Доминирующим принципом действия… Некоторые горючие жидкости (спирты, альдегиды и др.) растворимы в воде и, смешиваясь с ней, образуют менее горючие или…

Вопрос. Безопасность на взрывоопасных объектах

Взрыв - быстро протекающий процесс физического или химического превращения веществ, сопровождающийся освобождением большого количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная создать угрозу жизни и здоровью людей, нанести ущерб народному хозяйству и окружающей среде, стать источником ЧС.

Взрыв представляет собой широкий круг явлений, связанных с очень быстрым выделением значительного количества энергии, сопровождающимся расширением вещества, обладающего избыточной энергией, в среде с меньшим энергетическим потенциалом. Расширение протекает с настолько большой скоростью (сотни м/с), что приводит к резкому повышению давления, плотности, температуры и сопровождается значительными звуковыми эффектами. Источником энергии при взрыве могут быть как химические, так и физические процессы.

В подавляющем большинстве взрывов, с которыми приходится сталкиваться на практике, источником выделения энергии являются химические превращения веществ. Это относится как к взрывам, предназначенным для достижения определенных целей (например в военной области или производственной сфере), так и к взрывам аварийного характера.

Примерами взрывов, энерговыделение при которых обусловлено физическими процессами, могут служить взрывы сжатых газов или взрывы, связанные с образованием перегретых жидкостей. В этом случае энергия, выделяющаяся при взрыве, определяется процессами, связанными с адиабатическим расширением парогазовых сред и перегревом жидкостей. Так при выливании расплавленного металла в воду испарение протекает взрывным образом вследствие фрагментации капель расплава, быстрой теплоотдачи и перегрева холодной жидкости. Возникающая при этом физическая детонация сопровождается образованием ударной волны.

На практике взрывы, имеющие физическую природу, встречаются значительно реже, чем взрывы химического происхождения, поэтому далее будут рассматриваться только химические взрывы.

Высвобождение энергии при взрывах в общем случае выражается удельной мощностью, те. количеством энергии, выделяемой в единицу времени в единице объема. При химических взрывах скорость энерговыделения определяется скоростью распространения детонации или скоростью распространения пламени в соответствующей среде. Для различных твердых и жидких взрывчатых веществ эта скорость находится в интервале 2-9 тыс.м/с, а для газов зависит от динамики изменения значений параметров, характеризующих газовую среду в процессе взрывного горения, и может в несколько раз превосходить скорость звука в невозмущенной среде.

Возможное суммарное выделение энергии при взрыве называется энергетическим потенциалом взрыва и определяет его масштабы и последствия. Для твердых и жидких конденсированных ВВ этот показатель зависит от удельного энергетического потенциала вещества, находящегося в диапазоне 1.5 - 7.5 МДж/кг.

Следует отметить, что при определении этого показателя для твердого или жидкого взрывчатого вещества, в значение массы входят все его составляющие, т.е. части, играющие роль и горючего, и окислителя (в основном кислорода), и инертной компоненты.

Удельная теплота взрыва парогазовых смесей рассчитывается для их стехиометрического состава только по горючему веществу (стехиометрическим называется такой состав смеси, в которой горючее и окислитель находятся в пропорции, необходимой для их полного взаимодействия а процессе окисления). Так, например, теплота сгорания водорода по горючему веществу составляет 120 МДж/кг и значительно превосходит соответствующий показатель тротила - 4520 кдж/кг.

Это обстоятельство использовано при создании боеприпасов объемного взрыва. В таких боеприпасах сначала подрывается вспомогательный заряд, разрушая корпус, содержащий горючее. Горючее распыляется в воздухе, образуя в смеси с ним газовое облако, заполняющее негерметизированные полости и укрытия. После некоторой задержки, необходимой для формирования облака смеси по возможности близкой к стехиометрическому составу, оно подрывается при помощи детонаторов. В результате, например, мощность взрыва боеприпаса, содержащего этиленоксид, в 3-5 раз превосходит мощность взрыва боеприпаса, начиненного тротилом в количестве, равном массе этиленоксида. Увеличение мощности достигается за счет того, что в качестве окислителя при взрыве этиленоксида используется воздух, находящийся на месте взрыва, т.е. не входивший в состав боеприпаса.

 

Единство процессов горения и взрыва.В литературе и практике установились определенные подходы и терминология при рассмотрении пожаров, взрывов и связанных с ними проблем. В случаях, когда процессы окисления протекают сравнительно медленно, без образования ударной волны явления рассматриваются как горение. Аналогичные процессы во взрывчатых средах протекают значительно быстрее, чем при обычном горении, и определяются как взрывное горение или взрыв.

Различают два вида взрывного горения: дефлаграционное и детонационное. По своей природе они имеют много общего, близки и химические процессы, протекающие при этих явлениях.

В основе механизма распространения дефлаграционного горения лежит теплопередача в соседние с зоной горения участки взрывчатого вещества. Скорость распространения процесса зависит от теплоемкости материала, его теплопроводности и некоторых других свойств.

При детонации, как и при дефлаграционном горении, реакция протекает в узкой зоне, перемещающейся по веществу, но механизм ее распространения принципиально другой. Причиной инициализации экзотермических реакций при детонационном горении является распространение по взрывчатому веществу так называемой детонационной волны - зоны скачкообразного изменения параметров состояния вещества (давления, температуры, плотности и др.). При этом, во-первых, скорость распространения зоны значительно выше скорости теплопередачи при дефлаграционном горении, так как обуславливается распространением по веществу зоны высокого давления. Во-вторых, величина давления такова, что приводит к повышению температуры в веществе еще не охваченном горением до значений выше температуры самовоспламенения - процесс горения распространяется и является источником выделения энергии взрыва.

Скорость детонации есть скорость распространения детонационной волны во взрывчатом веществе. распространение детонационной волны происходит со сверхзвуковой скоростью: до 1-5 км/с в газовых смесях и до 8- 9 км/с в конденсированных ВВ. Давление во фронте детонационной волны для практической оценки разрушающей способности взрывов газовоздушных смесей на открытом воздухе в неблагоприятных условиях может доходить до 1000 кПа. В тоже время известны случаи, когда при взрывах ГВС фиксировалось давление до 2 МПа. При взрывах конденсированных ВВ давление может достигать 10 ГПа. В результате продукты детонации оказываются под большим давлением, что обуславливает соответствующие последствия взрыва - разлет элементов разрушенных конструкций, звуковой эффект и др

Взрывчатые вещества.Существует много веществ, в которых в том или ином виде запасено большое количество энергии, например, в виде внутримолекулярных или межмолекулярных связей. В нормальных условиях эти вещества достаточно устойчивы и могут находиться в твердом, жидком, газообразном или аэрозольном состоянии. Однако, в результате оказания инициирующего воздействия (теплом, трением, ударом или каким- либо другим способом, вызывающим нарушение устойчивого состояния взрывчатого вещества, например, воздействием ударной волны другого взрыва и т.п.), в них запускаются экзотермические процессы, протекающие с большой скоростью и приводящие к большому выделению энергии. Эти процессы можно разделить на две группы: процессы изменения нестабильной химической структуры вещества и окислительные процессы или процессы горения. В процессах горения необходимо наличие двух компонентов - горючего и окислителя.

Среди твердых и жидких веществ способных к взрывчатому превращению можно выделить вещества с нестабильной химической структурой, а также вещества, представляющие собой химически однородную структуру или смесь веществ, содержащие элементы горючего и окислителя. Эти вещества не требуют для взрыва никаких других веществ и называются конденсированными взрывчатыми веществами.

Газообразные энергоносители представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями, либо нестабильные газообразные соединения, склонные к разложению в отсутствие окислителей (например, ацетилен). В этих газообразных веществах при взрывах протекают экзотермические реакции окисления или реакции разложения нестабильных соединений.

Участвующие в химическом взрыве аэровзвеси состоят из мелкодисперсных горючих жидкостей (туманов) или твердых веществ (пыли) в окислительной среде (обычно в воздухе). Источником энергии в этом случае служит тепло их сгорания.

Взрывоопасные воздушные смеси газов, паров и аэрозолей рассматриваются обычно отдельно ввиду особых свойств воздуха как окислителя, а также ввиду большого числа аварийных взрывов такого типа в быту и на производстве.

К взрывчатым могут быть отнесены любые вещества, способные к взрывчатому превращению. Однако на практике к ВВ относят специальные группы веществ, которые отвечают определенным требованиям:

1. Достаточно высокое содержание энергии в единице массы и большая мощность развиваемая при взрыве, обусловленная скоростью процесса.

2.Определенные пределы чувствительности к внешнему воздействию, обеспечивающие как достаточную безопасность, так и легкость возбуждения взрыва.

З.Способность в течение длительного периода сохранять свои свойства.

4.Доступность исходных материалов, технологичность и безопасность в производстве.

5.Специальные свойства, зависящие от характера применения (например, нетоксичность продуктов взрыва).

 

Конденсированные взрывчатые вещества

-инициирующие - предназначены для возбуждения взрывчатого превращения в ВВ других групп (гремучая ртуть, азид свинца, тетразезен). -бризантные - используемые в разрывных зарядах для боеприпасов, для средств… -метательные (чаще всего это пороха, использующиеся в качестве метательных зарядов для огнестрельного оружия. Их…

Некоторые виды конденсированных ВВ.

Черный порох представляет собой смесь калиевой селитры (К}Юз) с углем. Эти вещества представляют собой порошки, смесь которых крайне опасна и… Ракетные твердые топлива относятся к тому же классу ВВ, что и пороха.… Аммониты представляют собой довольно большую группу веществ, широко используемых в промышленности (горнодобывающей,…

Газовоздушные смеси

Взрывы ГВС могут происходить во внутренних полостях оборудования и трубопроводов, в помещениях (зданиях) в результате утечки газа, в емкостях для… Вероятность взрыва ГВС и его опасность определяются: -пределами взрывной концентрации паров жидкостей и газов (при которых может возникнуть детонация) в процентах к объему…

Пыль и пылевоздушные смеси

Понятие промышленные пыли включает в себя тонкие дисперсии с размерами частиц менее 800 мкм. Взрывы, в основном, происходят по дефлаграционному… Взрыв ПВС возможен только при наличии концентрации пыли в воздухе не ниже… По степени пожаровзрывоопасности все промышленные пыли делятся на 4 класса:

Мероприятия по обеспечению взрывобезопасности

В ходе исследований проводятся расчеты по определению значений параметров, характеризующих поражающие факторы. Расчеты обычно ведутся для худшего… Состав мероприятий в каждом конкретном случае уникален, однако их обобщенный… - ограничение объемов единовременного накопления взрывоопасных веществ;