безопасность жизнедеятельности -

3
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Учебное пособие по практическим занятиям
Часть 1
4
Красноярск
2007
УДК 621:658.382:3
Б40
Б17 Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие по практическим занятиям в 2-х частях. Часть 1. /Сост. В. Я. Кондрасенко, А. Г. Лапкаев, О.Н.
Ледяева, Л. Н. Горбунова, А.А.Кондрасенко.
5
Введение
Проблема защиты человека от опасностей в различных условиях его обитания возникла одновременно с появлением на Земле наших далеких предков. На
заре человечества людям угрожали опасные природные явления (землетрясения,
наводнения, вулканы), представители биологического мира и голод. В настоящее
время все большую озабоченность людей вызывают опасности, проистекающие
из отрицательных сторон технического прогресса.
Прежде всего технический прогресс связан с непрерывным ростом потребления электрической энергии, производство которой сопровождается применением разнообразных электроустановок зданий и сооружений.
По мере увеличения мощности и усложнения электроустановок зданий и
сооружений все ощутимее становятся экономические, социальные и иные потери
от несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током.
Комплексной научной дисциплиной, изучающей опасности и защиту от
них человека, является безопасность жизнедеятельности.
Безопасность жизнедеятельности (БЖД) – это область научных знаний,
изучающая общие опасности, угрожающие каждому человеку и разрабатывающая соответствующие способы защиты от них в любых условиях обитания человека.
Основные положения учебной дисциплины БЖД:
с момента своего появления на Земле человек непрерывно живет и действует в условиях постоянно изменяющихся потенциальных опасностей природного, техногенного, антропогенного, биологического, экологического и социального характера;
реализуясь в пространстве и времени, опасности причиняют вред здоровью человека, который проявляется в нервных потрясениях, травмах, болезнях и
сокращении ожидаемой продолжительности жизни. Следовательно, опасности –
это то, что угрожает не только человеку, но и обществу и государству в целом.
Поэтому профилактика опасностей и защита от них – актуальнейшая проблема, в
решении которой государство не может не быть заинтересованным;
обеспечение безопасности деятельности – приоритетная задача для личности, общества, государства. Абсолютной безопасности не бывает. Всегда существует некоторый остаточный риск;
БЖД решает триединую задачу, которая состоит в идентификации опасностей, реализации профилактических мероприятий и защите от остаточного риска.
6
1. Защита от теплового излучения
Для горячих цехов и участков наиболее характерны тепловые излучения, которые поступают на рабочие места от расплавленных или нагретых
материалов, горячего оборудования, аппаратов, трубопроводов, пламени. Искусственными источниками теплового (инфракрасного) излучения являются
любые поверхности, температура которых выше по сравнению с поверхностями, подвергающимися облучению.
Относительно работающего человека такими источниками могут быть
все окружающие его поверхности с температурой выше температуры тела
человека (36−37 °С). Чем больше разность температур излучающих и облучаемых поверхностей, тем интенсивнее облучение. Облучаемые поверхности
обладают различной способностью поглощать инфракрасные лучи и, следовательно, при облучении нагреваются по-разному. Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается. Лучистый поток теплоты, кроме непосредственного воздействия на рабочих, нагревает пол, стены, перекрытия, оборудование, в результате чего ухудшаются условия работы.
Интенсивность облучения на рабочих местах в зависимости от размеров и температуры источника излучения может достигать 7000 Вт/м2 (10
кал/см2⋅мин). Интенсивность солнечной радиации в летний безоблачный день
составляет 1000 Вт/м2 (1,5 кал/см2⋅мин). Инфракрасные излучения оказывают
на организм, в основном, тепловое воздействие. Эффект теплового действия
зависит от спектра излучения, который обуславливает глубину их проникновения в организм, интенсивности облучения, величины излучающей поверхности, размера облучаемого участка организма, длительности облучения, угла падения лучей. Инфракрасные излучения подразделяют на три области:
А – с длиной волны от 0,76 до 1,4 мкм;
Б – от 1,4 до 3,0 мкм;
С – более 3,0 мкм.
Излучение в области А обладает большой проникающей способностью
через кожные покровы, поглощается кровью и подкожной жировой клетчаткой. В областях Б и С излучение поглощается большей частью в эпидермисе
(наружном слое кожи). В практических условиях излучение является интегральным, поскольку нагретые тела излучают одновременно различные длины волн, причем по мере увеличения температуры источника излучения максимум энергии излучения перемещается в сторону коротких волн. При этом
длина волны с максимальной энергией теплового излучения определяется по
закону смещения Вина:
7
λmax = 0,29⋅103/Tи,
где λ max − длина волны; Ти − температура излучающей поверхности; 0,29·103
– постоянное число.
Действие инфракрасных лучей при поглощении их в различных слоях
кожи сводится к нагреванию ее, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усиление обмена веществ. При этом изменяется морфологический состав крови – уменьшается число лейкоцитов и тромбоцитов,
происходит поляризация кожи человека. Инфракрасные излучения влияют на
функциональное состояние центральной нервной системы, приводят к изменениям в сердечно-сосудистой системе.
При длительном пребывании человека в зоне теплового лучистого потока происходит резкое нарушение теплового баланса в организме. Нарушается терморегуляция организма, усиливается деятельность сердечнососудистой и дыхательной систем, увеличивается потоотделение, происходят
потери нужных организму солей. Обеднение организма водой вызывает сгущение крови, ухудшается питание тканей и органов. Потеря организмом солей лишает кровь способности удерживать воду, приводит к быстрому выведению из организма вновь выпитой жидкости. Нарушение водно-солевого
баланса вызывает так называемую судорожную болезнь, характеризующуюся появлением резких судорог, преимущественно в конечностях. Нарушение
теплового баланса вызывает заболевание, называемое тепловой гипертермией или перегревом. Оно характеризуется повышением температуры тела,
обильным потоотделением, учащением пульса и дыхания, слабостью, головокружением, изменением зрительных ощущений и зачастую потерей сознания. При длительном инфракрасном облучении может развиваться также
профессиональная катаракта.
При систематических перегревах отмечается повышенная восприимчивость к простудным заболеваниям. Наблюдается снижение внимания (нарастание ошибочных операций), наступает чувство расслабленности, резко повышается утомляемость, снижается производительность труда.
В производственной обстановке человек должен иметь нормальный теплообмен с окружающей средой, т. е. количество тепла, которое вырабатывает организм в единицу времени, должно быть равно количеству тепла, отведенного от него в окружающую среду. Только в этом случае микроклимат
воспринимается человеком как приятное ощущение.
Для защиты от инфракрасных излучений применяют:
теплоизоляцию горячих поверхностей;
охлаждение теплоизлучающих поверхностей;
8
удаление рабочего от источника теплового излучения путем автоматизации и механизации производственных процессов, а также дистанционного
управления;
экранирование источников излучений;
применение аэрации и воздушного душирования.
Тепловая изоляция является эффективным и самым экономичным мероприятием не только по уменьшению интенсивности инфракрасного излучения от нагретых поверхностей (печей, сосудов, трубопроводов и др.), но и
общих тепловыделений, а также по предотвращению ожогов при прикосновении к этим поверхностям и сокращению расхода топлива.
По действующим санитарным нормам температура нагретых поверхностей оборудования и ограждений на рабочих местах не должна превышать
45 °С. Иногда применяют внутреннюю теплоизоляцию для снижения рабочих температур наружных поверхностей оборудования.
Экранирование источников излучения – наиболее распространенный и
эффективный способ защиты от излучения. По принципу действия экраны
подразделяют на теплоотражающие, теплопоглощающие, теплоотводящие.
Это деление условно, так как любой экран обладает способностью отражать,
поглощать или отводить тепло. Принадлежность экрана к той или иной группе зависит от того, какое свойство отражено в нем наиболее сильно. В зависимости от возможности наблюдения за рабочим процессом экраны можно
разделить на три типа: непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные. Непрозрачные экраны могут быть теплоотражающими, теплопоглощающими и теплоотво-дящими. В качестве отражающих материалов используют альфоль
(алюминиевую фольгу), алюминий листовой, белую жесть, алюминиевые
краски. Альфоль обычно наклеивают на асбест, клингерит, металлическую
сетку или укладывают в мятом или гофрированном виде между сетками.
Достоинствами отражающих экранов являются высокая эффективность, малая масса, экономичность. Однако применение их ограничивается, так как
они не выдерживают высоких температур и механических воздействий. Эффективность экранов ухудшается при отложении на них пыли, сажи и окислении. В качестве теплопоглощающих экранов используют металлические
заслонки и щиты, футерованные огнеупорным или теплоизоляционным кирпичом, асбестовые щиты на металлической раме, сетке или листе и другие
теплоизоляционные конструкции. Теплопоглощающие экраны можно применять в условиях интенсивных тепловых излучений, высоких температур, механических ударов и запыленной среды.
Футерованные экраны применяют при интенсивности облучения до
10,5 кВт/м2, асбестовые – 3,5 кВт/м2. Коэффициент эффективности футерованных экранов равен примерно 0,3, асбестовых – 0,6.
Теплоотводящие экраны представляют собой сварные или литые конструкции, охлаждаемые протекающей внутри водой. Их можно футеровать с
одной стороны и в этом случае они применяются при любых встречающихся
9
в практике интенсивностях облучения, нефутерованные – при интенсивности
4,9−14 кВт/м2, орошаемые щиты – при 0,7–3,5 кВт/м2.
К полупрозрачным экранам относятся металлические сетки с размером
ячейки 3–3,5 мм, цепные завесы, армированное стальной сеткой стекло. Сетки применяют при интенсивностях облучения 0,35–1,05 кВт/м2 и имеют коэффициент эффективности около 0,67. Цепные завесы используют при интенсивностях облучения 0,7–4,9 кВт/м2. Коэффициент эффективности зависит от толщины цепей и при уменьшении толщины цепей достигает 0,7. С
целью повышения эффективности применяют орошение завесы водяной
пленкой и устраивают двойные экраны.
Для прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое или органическое стекло, воду в слое или дисперсном состоянии. Очень хорошо зарекомендовали себя прозрачные водяные завесы в виде тонкой пленки, образующейся при равномерном стекании воды с гладкой поверхности. Водяные
завесы поглощают поток тепла до 80 % без существенного ухудшения видимости. При этом наиболее сильное поглощение отмечается в зоне лучей с
длиной волны λ = 0,5–6,0 мкм. Слой воды 1 мм полностью поглощает участок спектра с λ = 3 мкм, а слой воды 10 мм – поток радиации с длиной волны λ = 1,5 мкм. Вода не поглощает коротковолновое излучение высокотемпературных источников. Тонкие пленочные завесы эффективны, в основном,
для экранирования излучений от низкотемпературных источников.
Прозрачные экраны могут быть теплоотводящими и теплопоглощающими. Из теплоотводящих экранов наибольшее распространение получили
водяные завесы, устраиваемые у рабочих окон печей, если через экран необходимо вводить инструмент, заготовки и др. Водяные завесы рекомендуется
применять при интенсивности облучения 350–1400 Вт/м2. Высокой эффективностью (с коэффициентом 0,93) обладают аквариальные экраны, представляющие собой коробку из двух стекол, заполненную проточной чистой
водой с толщиной слоя 15–20 мм. Эти экраны рекомендуются при интенсивности облучения 2100 Вт/м2.
Эффективность защитного экрана определяют выражением
η э = [(Е0 − Е ) / Е0 ]⋅ 100 % .
Кроме мер, направленных на уменьшение интенсивности теплового излучения на рабочих местах, предусматривают такие условия, при которых
обеспечивается отдача тепла человека непосредственно на месте работы. Это
осуществляется путем создания оазисов и душирования, т. е. направления
воздушного потока определенной температуры и скорости на рабочее место.
10
Одним из характерных рабочих мест с избытками лучистого тепла является кузнечная печь, у дверцы которой работают операторы. Для упрощения расчетов принимают, что излучение из открытой дверцы печи, Вт/м2,
пропорционально излучению абсолютно черного тела:
'
qотв
= С0 ⋅ (Т п / 100 ) ,
4
где С0 – степень черноты абсолютно черного тела, С0 = 5,78 Вт/м2⋅К4; ТП –
абсолютная температура в печи, К.
Интенсивность теплового излучения, проникающего непосредственно в
помещение, Вт/м2,
′ ⋅ ϕ отв ,
qотв = qотв
где ϕотв – коэффициент облученности торцевой поверхности с учетом отражения боковых поверхностей в отверстии, учитывающий уменьшение излучения за счет диафрагмирующего действия отверстия. Для прямоугольного
отверстия
(
)
'
"
ϕ отв = ϕ отв
+ ϕотв
/ 2,
'
''
где ϕ отв
зависит от соотношения δ / α , а ϕ отв
– от δ / b ; δ – толщина стенки пе'
"
чи; a – ширина; b – высота отверстия в метрах. Значения ϕ отв
и ϕ отв
принимают из табл. 1.
Таблица 1
Значения коэффициентов облученности
Параметр
δ /а ; δ /b
′ ; ϕ отв
′′
ϕ отв
Значение
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
0,91
0,83
0,76
0,71
0,65
0,61
0,57
0,55
0,52
0,50
0,47
0,45
Наибольшая интенсивность теплового излучения на рабочем месте, находящемся на расстоянии x от отверстия, Вт/м2,
11
q р. м = ϕ р. м ⋅ qотв ⋅ F ,
где F – площадь отверстия, м2; ϕ р.м.
места (табл. 2).
–
коэффициент облученности рабочего
Таблица 2
Зависимость коэффициента облученности от расположения рабочего
места
Параметр
0,8
1,0
Значение
1,2 1,4
2,0
х/ F
0,2
0,4
0,6
ϕ р .м
0,86
0,6
0,4 0,26 0,19 0,12 0,09 0,055
2,8
3,6
0,03 0,018
4,8
0,011
Если известен тепловой поток через 1 м2 стенки печи, расчет толщины
стенок для обеспечения нормируемой температуры наружной поверхности
производят по формуле
δ = λ (Т вн − Т нар )/ q ,
где δ – толщина однослойной стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/м⋅К (табл. 3), зависит от средней температуры; Твн
– температура внутренней поверхности печи, °С, принимают на 5° ниже температуры среды в печи; ТНАР – допустимая по санитарным нормам температура наружной поверхности печи, обращенной в сторону рабочих мест, °С; q
– плотность теплового потока, проходящего через стенку, Вт/м2.
Таблица 3
Значения коэффициентов теплопроводности некоторых материалов
Материал
Шамот
Динас
Магнезит
Коэффициент теплопроводности, Вт/м⋅К
0,67+0,0006Т
0,82+0,0007Т
6,12-0,0026Т
Т = 0,5⋅(ТВН + ТНАР)
Плотность теплового потока, Вт/м2,
12
q = α н (Т нар − Т р .з ),
где ТНАР – температура наружной поверхности печи, К; ТР.З. – температура
воздуха в рабочей зоне, К;
верхности печи, Вт/м2⋅К,
α н – коэффициент теплоотдачи наружной по-
αн = α л + αк ,
где α л – коэффициент теплоотдачи излучением; α к – коэффициент теплоотдачи конвекцией;
αл =
[
Спр (Т нап / 100) − (Т р . з / 100)
4
4
Т нар − Т р . з
α к = α 4 Т нар − Т р .з
],
.
В этих формулах СПР – приведенный коэффициент излучения, СПР = 4,2
Вт/м ⋅К4; α – опытный коэффициент: для вертикальных поверхностей α = 2,2;
горизонтальных, обра-щенных вверх, α = 2,8; горизонтальных, обращенных вниз,
α = 1,4.
Если заданы температуры и при решении задачи нет необходимости
определять величину теплового потока, толщину однослойной стенки можно
определить по выражению
2
δ=
α н ⋅ (Т нар − Т р. з )
λ ⋅ (Т вн − Т нар )
.
Здесь обозначения те же, что и в предыдущих формулах.
Задача
13
Определить интенсивность облучения человека, находящегося на расстоянии 1,5 м от открытой дверцы кузнечной печи, имеющей размеры 0,5×0,8
м. Температура в печи 1350 °С, в помещении 22 °С. Толщина стенки 0,5 м.
Решение
1. Интенсивность теплового излучения из отверстия печи, Вт/м2,
'
qотв
= C 0 (Т п / 100) = 5,78 ⋅ [(1350 + 273) / 100] = 401053.
4
4
2. По отношениям
δ/а = 0,5/0,5 = 1 и δ/b = 0,5/0,8 = 0,625,
из табл. 1 определяем:
′
ϕ отв
(
= 0,65 и
′′ = 0,75,
ϕ отв
)
'
"
ϕ отв = ϕ отв
+ ϕ отв
/ 2 = (0,65 + 0,75 ) / 2 = 0,7.
3. Интенсивность теплового излучения из отверстия в помещение,
Вт/м ,
2
qотв = ϕотв ⋅ q ' отв = 0,7 ⋅ 401053 = 280737 .
4. Отношение расстояния до рабочего места к среднему линейному
размеру отверстия
х / F = 1,5 / 0,5 ⋅ 0,8 = 2,37 .
По табл. 2 определяем
ϕ р. м = 0,04.
14
5. Интенсивность облучения рабочего, находящегося на расстоянии 1,5
м от дверцы, Вт/м2,
q р . м = ϕ р . м ⋅ qотв ⋅ F = 0,04 ⋅ 280737 ⋅ 0, 4 = 4492 .
Вывод: так как расчетная интенсивность облучения рабочего превышает допустимую (35 Вт/м2), необходимо предусмотреть на рабочем месте
средства защиты. По условиям технологии здесь возможно применение цепной завесы или воздушное душирование рабочего места.
Задача
Рассчитать необходимую толщину плоской однослойной стенки печи,
чтобы температура наружной поверхности не превышала допустимой 45 °С.
Материал стенки – шамот, температура внутри печи 1000 °С, плотность теплового потока через стенку q = 3000 Вт/м2.
Решение
1. Толщина однослойной стенки из шамота, м,
δ = λ (Т вн − Т нар )/ q = 1,146⋅(1268 − 318)/3000 = 0,36.
2. Коэффициент теплопроводности, Вт/м⋅К,
λ = 0,67 + 0,0006Т = 0,67 + 0,0006⋅793 = 1,146,
где Т − средняя температура стенки печи;
Т = 0,5⋅(ТВН + ТНАР) = 0,5⋅(1268 + 318) = 793 К;
ТВН = ТПЕЧИ − 5 = 1000 − 5 = 995 °С = 1268 К;
ТНАР = 45 + 273 = 318 К.
Примем толщину стенки в 1,5 кирпича 370 мм.
15
Задача
Рассчитать необходимую толщину однослойной плоской стенки закалочной печи, чтобы температура наружной поверхности не превышала допустимой по санитарным нормам 45 °С. Температура воздуха на рабочих
местах 25 °С. Температура нагрева металла в печи 1000 °С. Материал футеровки – шамот.
Решение
1. Толщина однослойной плоской стенки
δ=
α н ⋅ (Т нар − Т р . з )
λ ⋅ (Т вн − Т нар )
.
2. Температура в градусах Кельвина
Тнар = 318; Твн = 1268; Тр.з = 298;
коэффициент теплопроводности λ = 1,146 Вт/м⋅К (см. предыдущий пример).
3. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности печи, Вт/м2⋅К,
αн = αл + αк ,
где α л – коэффициент теплоотдачи излучением; α к – коэффициент теплоотдачи конвекцией.
4. Коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/м2⋅К,
[
]
С ⋅ (Тнар / 100) − (Т р. з /100)
α л = пр
=
Т нар − Т р. з
[
4
4
]
4,2 ⋅ (318/100) − (298/100)
=
= 5,12.
318− 298
4
4
16
5. Коэффициент теплоотдачи конвекцией (для вертикальной стенки),
Вт/м ⋅К,
2
α к = а ⋅ 4 Т нар − Т р.з = 2,2 ⋅ 4 318 − 298 = 4,65.
6. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности печи, Вт/м2⋅К,
α н = 5,12 + 4,65 = 9,77 Вт/м2⋅К,
δ = [9,77⋅(318 − 298)] /[1,146⋅(1268 − 318)] = 0,18 м.
Примем толщину стенки в 1 кирпич 250 мм.
На фиксированных местах для защиты рабочих от перегрева в горячих
цехах и местах, на которых они подвергаются одновременному воздействию
теплоты и пыли, или местах, на которых в воздух поступают пыль, вредные
газы и пары, применяют воздушные души. Для воздушного душирования рабочих мест применяют наружный или внутренний воздух после соответствующей обработки (охлаждение, подогрев, увлажнение, очистка) или без таковой. Необходимость предварительной обработки обосновывают расчетом.
Расчет воздушных душей заключается в определении площади сечения
душирующего патрубка и скорости истечения воздуха на выходе из патрубка
в зависимости от выбранной конструкции и турбулентности свободной струи
по эмпирическим формулам.
Задача
Требуется устроить воздушное душирование рабочего места размером
А×В = 1×1 м. Интенсивность теплового облучения работающих – 350 Вт/м2. Необходимая скорость на рабочем месте Vр = 2 м/с. Расстояние от душирующего
патрубка до площадки x = 2,5 м. Температура на рабочем месте tр = 22 °С, tн = 25
°С, tокр = 28 °С.
Решение
1. Принимаем цилиндрический патрубок с диаметром выходного сечения
d0 = 400 мм и коэффициентом турбулентности а = 0,08 (табл. 4).
Таблица 4
17
Коэффициент турбулентности струи, применяемый в расчетах воздушного душирования
Выходное сечение душирующего
патрубка
Сопло с плавным поджатием
Цилиндрическая труба
Патрубок Батурина
Kоэффициент турбулентности
струи, а
0,066-0,07
0,08
0,122
2. Диаметр поперечного сечения струи dx на расстоянии от патрубка
x=2,5 м:
dx/d0 = 6,8 (аx/d0 + 0,145);
dx = 6,8 (аx + 0,145⋅d0 ) = 6,8⋅(0,08⋅2,5 + 0,145⋅0,4) = 1,75 м;
S = (πd x2 )/ 4 = (3,14 ⋅ 1,752 )/ 4 = 2,4 м 2 ,
что более 1 м2, т. е. удовлетворяет условию.
3. dр = 1 (т. к. А×В = 1×1), а отношение
dр/dx = 1/1,75 = 0,572.
4. По графику (рис. 1) определим коэффициенты:
b = 0,25, с = 0,3.
18
Рис. 1. График для определения коэффициентов b и с
5. Начальная скорость воздуха в плоскости патрубка, м/с,
V0 = (Vр/в)(аx/d0 + 0,145) =
= (2,0/0,25)⋅(0,08⋅2,5/0,4 + 0,145) = 5,16.
6. Объем воздуха, подаваемого патрубком, м3/с,
L0 = (πd x2 / 4 )V0 = (3,14⋅1,75 /4)⋅5,16 ≈ 12,4.
2
7. Необходимая температура воздуха при выходе из душирующего патрубка, °C,
t0 = tокр − [(tокр − tр )/c]⋅(аx/d0 + 0,145) =
= 28 − [(28 − 22)/0,3)] (0,08⋅2,5/0,4 + 0,145) = 20,6.
19
Вывод: так как наружная температура 25 °С, в душирующей установке
воздух необходимо предварительно охладить, например, разбрызгиванием воды
форсунками в оросительной камере.
2. Вентиляция
Вентиляция − это организованный и регулируемый обмен воздуха в
помещении для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ, а также улучшающий микроклиматические условия в обслуживаемой
или рабочей зоне. Вентиляция бывает общеобменная и местная.
Общеобменная вентиляция предназначена для удаления из помещений вредных паров, газов, пыли, избыточной влажности, теплоты или доведения указанных вредностей до допустимых значений в объеме всего помещения.
В помещение могут поступать одновременно несколько вредностей. В
этом случае воздухообмен рассчитывают по каждой вредности, а для проектируемых вентиляционных систем принимают большее из полученных количеств воздуха. Если выделяющиеся вещества действуют на организм человека однонаправленно, то рассчитанные объемы воздуха суммируют.
Рассчитанный объем воздуха следует подавать подогретым в рабочую
зону помещения, а загрязненный воздух – удалять от мест выделения вредностей из верхней зоны помещения.
Объем воздуха, требуемый для удаления из помещения углекислоты,
3
м /ч,
L = G/(x2 − x1),
где G – количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч; x1 –
концентрация углекислоты в наружном воздухе; x2 – концентрация в воздухе
рабочей зоны, г/м3 или л/м3.
Количество воздуха для удаления из помещения вредных паров, газов и
пыли, м3/ч,
L = G/(c1 − c2),
20
где G – количество газов, паров или пыли, выделяющихся в помещении, мг/ч;
с2 – предельно допустимая концентрация газа, паров или пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м3; с1 – концентрация указанных вредностей в наружном
(приточном) воздухе, мг/м3.
Количество воздуха для удаления из помещения влагоизбытков, м3/ч,
L = G/ ρ ⋅(d2 − d1),
где G – количество влаги, испаряющейся в помещении, г/ч; ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м3; d 2 – влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг сухого воздуха; d1 – влагосодержание приточного воздуха, г/кг
сухого воздуха.
Количество воздуха для удаления из помещения избыточной теплоты,
м3/ч,
L = Q изб/C⋅ ρ ⋅(tвыт − tприт),
где Qизб – количество избыточной теплоты, поступающей в помещение, Вт; С
– удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг ⋅К); ρ – плотность воздуха в помещении, кг/м3; tвыт – температура воздуха в вытяжной системе, °С; tприт – температура приточного воздуха, °С.
Задача
Определить необходимый воздухообмен по избыткам тепла в сборочном
цехе для теплого периода года. Общая мощность оборудования в цехе Nобор =
120 кВт. Количество работающих 40 человек. Объем помещения 2000 м3.
Температура приточного воздуха tприт = 22,3 °С, влажность ϕ = 84 %. Тепло
солнечной радиации составляет 9 кВт (QСР). Удельная теплоемкость сухого
воздуха С = 0,237 Вт/кг⋅К; плотность приточного воздуха ρ = 1,13 кг/м3;
температура вытяжного воздуха tВЫТ = 25,3 °С. Принять количество тепла,
выделяемого одним человеком, 0,116 кВт; от оборудования 0,2 кВт − на 1
кВт мощности.
Решение
1. Необходимый воздухообмен, м3/ч,
21
L = Qизб/[C⋅ ρ ⋅(tвыт − tприт)] = ( Qизб
люди
обор
+ Qизб
+ Qср)/[C⋅ ρ ⋅(tвыт − tприт)].
2. Количество тепла от людей, кВт,
люди
Qизб
= 0,116⋅40 = 4,64.
3. Количество тепла от оборудования, кВт,
обор
Qизб
= 120⋅0,2 = 24.
4. Необходимый воздухообмен, м3/ч,
L=
(4,64 + 24 + 9) ⋅ 1000 = 46849 .
0,237 ⋅ 1,13 ⋅ (298,3 − 295,3)
Задача
Определить необходимый воздухообмен в сборочном цехе для холодного периода года. Общая мощность оборудования Nобор = 120 кВт. Количество работающих в цехе – 40 человек. Температура приточного воздуха tприт =
−13 °С, влажность ϕ = 84 %, влагосодержание приточного воздуха dприт = 1
г/кг, вытяжного воздуха dвыт = 12,95 г/кг. Плотность приточного воздуха ρ =
1,357 кг/м3 (принимаем в зависимости от температуры приточного воздуха).
Теплопотери за счет вентиляции и через ограждения – 7 кВт (QПОТЕРИ). Влага и
тепло, выделяемые одним человеком, соответственно равны 0,18 кг/ч и 0,116
кВт. Влагу и тепло, выделяемые оборудованием, принять равными соответственно 0,15 кг/ч и 0,2 кВт на 1 кВт мощности оборудования. Удельная теплоемкость сухого воздуха С = 0,237 Вт/кг⋅К; температура вытяжного воздуха tвыт =
18,5 °С.
Решение
1. Необходимый воздухообмен по избыткам влаги, м3/ч,
22
Lвл = Qвл /[ ρ (d выт − d прит)] = ( Qвл
изб
где
люди
обор
+ Qвл
)/[ ρ (d выт − d прит)],
ρ − плотность приточного воздуха.
2. Выделяемое людьми количество влаги, кг/ч,
Qвллюди = 40⋅0,18 = 7,2.
3. Выделяемое оборудованием количество влаги, кг/ч,
Qвлобор = 0,15⋅120 = 18.
4. Выделяющееся в помещении общее количество влаги, кг/ч,
Qвлизб = Qвллюди + Qвлобор = 7,2 + 18 = 25,2.
5. Необходимый воздухообмен, м3/ч,
Lвл = 25,2⋅1000/[1,357⋅(12,95 − 1)] =1554.
6. Необходимый воздухообмен по избыткам тепла, м3/ч,
Lтепло =Qизб/[C⋅ ρ (tвыт − tприт)] =
люди
обор
= ( Qизб + Qизб − Qпотери)/[C⋅ ρ (tвыт − tприт)].
7. Выделяемое людьми тепло, кВт,
23
люди
Qизб
= 0,116⋅40 = 4,64.
8. Выделяемое оборудованием количество тепла, кВт,
обор
Qизб
= 0,2⋅120 = 24.
9. Общее количество тепла, кВт,
люди
обор
QИЗБ = Qизб + Qизб − QПОТЕРИ = 4,64 + 24 − 7 = 21,64.
10. Необходимый воздухообмен по избыткам тепла, м3/ч,
LТЕПЛО = 21,64⋅1000/[0,237⋅1,357⋅(18,5 − (−13)] = 2136.
Вывод: для проектирования вентиляции принимаем воздухообмен по
удалению избытков тепла, т. е. 2136 м3/ч.
Устройства местной вытяжки вредностей, выделяемых оборудованием,
должны удовлетворять следующим требованиям:
место выделения вредностей следует заключать в кожух с наименьшим
количеством неплотностей;
воздух, отсасываемый из-под укрытия, должен создавать внутри последнего разрежение, достаточное для устранения проникновения вредностей через неплотности наружу.
Задача
Рассчитать объем воздуха, необходимый для транспортирования
стружки в пылестружкоотсасывающем устройстве. Обрабатываемый материал – чугун; количество стружки, образующейся от обрабатываемого изделия,
G с = 10 кг/ч, температура перемещаемой смеси t = 20 °С.
Решение
1. Необходимый для транспортирования стружки объем воздуха, м3/ч,
24
L в = G в/ ρ в ,
где Gв – количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления стружки и
пыли от режущего инструмента;
маем Gв = 1,2 кг/м3.
ρв
– плотность воздуха при t = 20 °С, прини-
2. Количество воздуха, кг/ч,
Gв = Gс/ µ = 10/1 = 10,
где μ – весовая концентрация смеси, принимаем μ = 1 кг/кг воздуха.
3. Необходимый для транспортирования стружки объем воздуха, м3/ч,
Lв = G в/ ρ в = 10/1,2 = 8,33.
3. Производственное освещение
Информацию об окружающей среде человек получает в основном (до
90 %) через зрительный анализатор. Поэтому полнота и качество информации, поступающей через органы зрения, зависят во многом от освещения.
Правильно спроектированное и выполненное освещение рабочих мест, комнат отдыха способствует здоровью, безопасности и общему психологическому состоянию работающих. Неудовлет-ворительное освещение помещений,
места производства работ может явиться причиной несчастных случаев,
утомления органов зрения, снижения производительности труда и ухудшения
самочувствия работающих. Неправильно выполненное освещение может
привести к взрывам, пожарам или неспособности человека различить условную окраску на электрических кабелях, баллонах, трубопроводах, знаках
безопасности и др.
25
В каждом конкретном случае проектирования учитывают множество
факторов, обеспечивающих комфорт зрительных восприятий: от цветового
решения и размещения оборудования рабочих мест до выбора типа светильника.
После выбора источника света проектирование производственного освещения выполняют в такой последовательности:
выбирают тип светильника с учетом условий эксплуатации (повышенная запыленность, влажность воздуха, взрыво- и пожароопасность);
определяют количество светильников и производят их распределение
по площади помещения.
Высота подвеса светильников, м,
Нc = Н − hc − hр,
где Н − высота помещения, м; h С − расстояние от потолка до нижней кромки
светильника (свес), м; рекомендуется принимать hc = 0,2⋅(H − hР) или конструктивно с учетом расположения подъемно-транспортного, вентиляционного
и другого оборудования в верхней части помещения; hР − высота рабочей поверхности от пола, м; для верстаков, рабочих столов принимают hР = 0,8 м.
Наибольшее расстояние между светильниками из условия равномерности освещения при расположении светильников в прямоугольном порядке, м,
L = Hc⋅(1,4−2,0),
при расположении светильников в шахматном порядке, м,
L = Hc⋅(1,7−2,5).
Необходимое минимальное количество светильников, шт.,
N = S/L2,
где S – площадь освещаемого помещения, м2.
26
Необходимый световой поток одной лампы, лм,
Fл = Ен⋅S⋅Кз⋅Z/(η⋅N),
где S − площадь освещаемого помещения, м2; Ен − минимальная нормируемая
освещенность, зависящая от разряда зрительных работ, характеристик контраста и фона, лк (СНиП 23-05–95); Z − коэффициент, учитывающий неравномерность освещения поверхностей, расположенных под светильниками и
между ними (принимают в пределах 1,15−1,3); КЗ − коэффициент запаса,
учитывающий потерю эмиссии ламп в процессе эксплуатации и снижение
светового потока за счет загрязнения светоотдающих поверхностей, принимают по табл. 5; η − коэффициент использования светового потока в долях единицы, определяемый в зависимости от коэффициентов отражения
света от стен ρС и потолка ρП и индекса помещения.
Таблица 5
Коэффициент запаса для расчета освещенности
Помещения,
содержащие в
воздухе пыль,
дым, копоть
Менее 1 мг/м3
От 1 до 5 мг/м3
Более 5 мг/м3
Тип помещений
Цехи инструментальные, сборочные,
механические, механосборочные,
пошивочные
Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, сварочные, сборного железобетона
Аглофабрики, обрубные отделения
литейных цехов, цементные заводы
Коэффициент запаса для ламп
газоразрядных
накаливания
1,5
1,3
1,8
1,5
2
1,7
Индекс помещения зависит от высоты и формы помещения. Так, для
прямоугольных помещений он равен
i = S/[Hc⋅(А+В)],
где S – площадь помещения, м2; Нс – расчетная высота светильников, м; А и В
– соответственно длина и ширина помещения, м,
для квадратных помещений
27
i = 0,5 S / H c ,
для помещений большой длины
i=B/Hc.
Если при расчетах индекс больше 5, принимают его значение равным 5,
а при значениях меньше 0,5 − 0,5.
Коэффициенты отражения стен и потолка задают ориентировочно
(субъективно). Для помещений со светлыми потолками и стенами принимают
большие значения, для темных − меньшие.
По рассчитанному световому потоку подбирают лампы с соответствующей характеристикой. Отклонения −10 и +20 % считают допустимыми.
Задача
Необходимо рассчитать общее освещение цеха механической обработки деталей из серого чугуна. Работы относятся к высокой точности. Фон (деталь) средний, контраст малый. Длина помещения 24 м, ширина 12 м, высота
4 м. Стены и потолок окрашены в светлые тона. Допустимое содержание пыли в воздухе рабочей зоны 6 мг/м3. Чтобы исключить стробоскопический эффект при токарных работах, предполагается применить лампы накаливания.
Решение
1. Высота подвеса светильников
Н с = Н − hp − hс = H − hp − 0,2⋅(H − h p) =
= 4 − 0,8 − 0,2⋅(4 − 0,8) = 2,56 м.
2. Наибольшее расстояние между светильниками при их расположении
по прямоугольной сетке
L = Hс ⋅ 1,5 = 2,56 ⋅ 1,5 = 3,84 м.
28
3. Минимально необходимое количество светильников
N = S/L2 = 24⋅12/3,842 = 288/14,74 = 19,5 шт.
При расположении светильников в 3 ряда целесообразно принять 7 светильников в ряду, тогда
N = 3 ⋅ 7 = 21 шт.
4. Необходимый световой поток одной лампы, лм,
Фл = Ен⋅SКз Z/ηN = 300 ⋅ 288 ⋅ 1,7 ⋅ 1,15/0,62 ⋅ 21 = 12973,
где Ен — нормируемая освещенность для третьего разряда зрительных работ
(СНиП 23-05–95), при среднем фоне и малом контрасте (подразряд б) составляет 300 лк; КЗ — в соответствии с табл. 5 равняется 1,7; Z — коэффициент
неравномерности, примем 1,15, так как в расчете количество ламп выбрано
больше расчетного количества.
Индекс для прямоугольного помещения
i = S/[Hc(А + В)] = 288/[2,56(24 + 12)] = 3,125.
Принимаем к установке светильник «Астра», коэффициенты отражения
примем с учетом, что помещение довольно пыльное, со временем отражательная способность стен и потолков снизится, ρП = 50, ρС = 30.
Коэффициент использования светового потока для индекса 3,0, ρП = 50,
ρС = 30 составляет 62 %, в долях единицы η = 0,62.
Выполнив расчет, получим значение светового потока одной лампы
12973 лм. По светотехническим характеристика (табл. 6) определим, что заданным условиям лучше всего подходит лампа НГ-750 со световым потоком
13100 лм.
29
Таблица 6
Световая характеристика ламп для напряжения осветительной сети
220В
Лампы
накаливания
Тип лампы Световой
Световая
поток, лм
отдача,
лм/Вт
НВ-25
220
8,8
НБ-40
400
10,0
НБ -40
460
11,5
НБ-60
715
11,9
НБ-100
1450
14,5
НГ-150
2000
13,3
НГ-200
2800
14,0
НГ-300
4600
15,4
НГ-500
8300
16,6
НГ-750
13100
17,5
НГ-1000
18600
18,6
люминесцентные
Тип лампы Световой
Световая
поток, лм
отдача,
лм/Вт
ЛД-20
920
46,0
ЛБ-20
1180
59,0
ЛДЦ-30
1450
48,2
ЛД-30
1640
54,5
ЛБ-30
2100
70,0
ЛБЦ-40
2100
52,5
ЛД-40
2340
58,5
ЛБ-40
3000
75,0
ЛДЦ-80
3560
44,5
ЛД-80
4070
50,8
Проверим процент отклонения от необходимого светового потока:
невязка = [(13100 − 12973)⋅100]/13100 = 0,98 %, что допустимо.
5. Затраты электроэнергии на освещение, кВт,
W = 750 ⋅ 21 = 15750 Вт = 15,75.
Задача
Для тех же условий рассчитать освещение помещения светильниками
«Астра» с лампами накаливания мощностью 200 Вт.
Решение
1. Необходимый световой поток для освещения помещения при нормируемом общем освещении Ен = 300 лк, лм,
F = Ен S⋅Кз Z/ η = 300 ⋅ 288 ⋅ 1,7 ⋅ 1,15/0,62 = 272439.
30
Световой поток лампы накаливания 200 Вт составляет 2800 лм (табл.
6).
2. Необходимое количество ламп, шт.,
N = F/Fл = 272439/2800 ≈ 97.
Примем 96 штук. При размещении в 6 рядов по 16 ламп в ряду расстояние между рядами ламп составит 12/6 = 2,0 м.
3. Расстояние между лампами в ряду 24/16 = 1,5 м.
4. Затраты электроэнергии на освещение, кВт,
W = 200 · 96 = 19200 Вт = 19,2.
Вывод: первый вариант предпочтительнее как по капитальным затратам, так и по расходу электроэнергии.
4. Производственный шум
Шум − это любой звук, который может вызвать потерю слуха или быть
вредным для здоровья или опасным в другом отношении. В машиностроении
источниками шума являются машины и механизмы, электромагнитные устройства, системы вентиляции и кондиционирования воздуха и др.
Человек обладает неодинаковой чувствительностью к звукам различной частоты. Поэтому одной из важных характеристик шума является его
частота f, измеряемая в герцах (Гц).
В зависимости от частоты шум подразделяют на низкочастотный −
диапазон частот ниже 400 Гц; среднечастотный − от 400 до 1000 Гц; высокочастотный − свыше 1000 Гц.
Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется
звуковым полем. Любая точка звукового поля имеет определенное давление,
скорость и кинетическую энергию частиц воздуха. При прохождении звуковых колебаний в среде частички среды совершают колебания относительно
своего первоначального положения. Скорость этих колебаний значительно
меньше скорости распространения звука в воздухе. Во время прохождения
звуковых колебаний в воздушной среде появляются области разряжения и
области повышенного давления. Разность давления в возмущенной и невоз-
31
мущенной воздушной среде определяет величину звукового давления Р, которое выражается в паскалях (Па).
Поток звуковой энергии в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звуковой
волны, называют интенсивностью звука в данной точке J, которая измеряется в Вт/м2.
Звуковая мощность источника шума − величина постоянная. В зависимости от места установки источника шума (открытое пространство или помещение) можно определить уровни звукового давления в той или иной точке звукового поля и оценить его действие на организм человека.
Шум даже небольших уровней оказывает значительное влияние на слуховой анализатор, который через центральную нервную систему связан с
различными органами жизнедеятельности человека. Поэтому шум оказывает
вредное влияние на весь организм.
Длительное воздействие интенсивного шума на человека приводит к
заболеваниям центральной и вегетативной нервной системы, сердечнососудистой системы, внутренних органов и психическим расстройствам.
Выраженные психологические реакции проявляются уже начиная с
уровней шума 30 дБ. Нарушения вегетативной нервной системы и периферического кровообращения наблюдаются при шуме 40−70 дБ. Воздействие шума
в 50−60 дБ на центральную нервную систему проявляется в виде замедления
реакций человека, нарушений биоэлектрической активности головного мозга
с общими функциональными расстройствами организма и биохимическими в
структурах головного мозга. Интенсивный шум при ежедневном воздействии
приводит к снижению производительности труда, росту общей и профессиональной заболеваемости (тугоухости − шумовой болезни).
При проектировании, строительстве, эксплуатации и реконструкции
объектов должны предусматриваться мероприятия по снижению шума, подтвержденные соответствующими акустическими расчетами. Акустический
расчет включает:
выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;
выбор расчетных точек в помещении, для которых производят акустический расчет;
определение предельно допустимых уровней звукового давления для
расчетных точек;
определение ожидаемых уровней звукового давления Lp в расчетных
точках;
определение требуемого снижения уровней звукового давления в расчетных точках;
выбор мер для обеспечения требуемого снижения уровней звукового
давления в расчетных точках.
32
Акустический расчет выполняют для каждой из девяти октавных полос
частотного диапазона.
Для расчета уровня шума в помещении выявляют все источники шума,
начиная с самых мощных. Шумовые характеристики оборудования выписывают из технологи-ческой документации. В последующих расчетах учитывают
только те источники шума, акустические центры которых находятся в радиусе
пяти расстояний от расчетной точки (рабочего места) до акустического центра ближайшего источника.
Расчетные точки в производственном помещении принимают на рабочих местах или в зоне постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от
уровня пола.
В помещении с однотипными источниками шума принимают не менее
двух расчетных точек: первую – в средней части помещения, вторую – в зоне
отраженного звука. При наличии источников шума, отличающихся друг от
друга по октавным уровням звуковой мощности более чем на 15 дБ хотя бы в
одной октавной полосе, принимают три расчетные точки: две – на рабочих местах у источников с наибольшими уровнями звуковой мощности, а третью – в
зоне отраженного звука.
Октавные уровни звукового давления в расчетных точках на рабочих местах в помещениях с одним источником шума, дБ,
Lр = Lw + 10lg( χ Ф/S + 4ψ /В),
где Lw − октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; S − площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку, м2;
S = 2πr 2 ,
где r – расстояние от акустического центра источника шума до расчетной
точки (акустический центр источника шума есть
проекция геометрического центра источника на горизонтальную плоскость
пола); ψ – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового
поля в помещении, принимаемый по графику рис. 2, а в зависимости от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей
Sогр; χ – коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля
для крупногабаритного оборудования, принимаемый в зависимости от отно-
33
шения расстояния r к максимальному размеру lmax источника шума по графику рис. 2, б; Ф – фактор направленности источника шума; при равномерном
распространении звука во всех направлениях Ф = 1; B – постоянная помещения в октавных полосах частот, м2;
В = В1000 ⋅ µ ,
где В1000 – постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц,
м2 (табл. 7); µ – частотный множитель (табл. 8)).
а
б
Рис. 2. Графики: а – для определения коэффициента ψ; б – для определения c = f⋅(r/lmax)
Октавные уровни звукового давления в расчетных точках помещений, в
которых находится несколько источников шума, дБ,
n
 m

Lp = 10 ⋅ lg  ∑ (∆i χiФi / S i ) + (4ψ / B ) ⋅ ∑ ∆i  ,
i =1
 i =1

0,1⋅Lwi
где ∆ i = 10
; Lw – октавный уровень звуковой мощности, дБ, излучаемый i-м источником шума; m – количество источников шума, находящихся
от расчетной точки на расстоянии ri ≤ 5 rmin, где rmin – расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника; n – общее количество источников шума.
i
34
Таблица 7
Значения постоянной помещения В 1000 на среднегеометрической частоте
1000 Гц
Тип помещения
Описание помещения
Постоянная
помещения
В1000, м2
1
С небольшим количеством людей (металлообрабатывающие
цехи, вентиляционные камеры, генераторные, машинные залы, испытательные стенды и т. п.)
С жесткой мебелью и большим количеством людей или с
небольшим количеством людей и мягкой мебелью (ткацкие
или деревообрабатывающие цехи, кабинеты и т. п.)
С небольшим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие
помещения зданий управлений, залы конструкторских бюро)
V
20
2
3
V
10
V
6
Таблица 8
Значения частотного множителя μ
Менее 200
63
0,8
Частотный множитель µ
на среднегеометрических частотах октавных полос
125
250
500
1000
2000
4000
0,75
0,7
0,8
1
1,4
1,8
200−1000
0,65
0,62
0,64
0,75
1
1,5
2,4
4,2
Более 1000
0,5
0,5
0,55
0,7
1
1,6
3
6
Объем
помещения, м3
8000
2,5
Требуемое снижение уровней звукового давления, дБ,
∆L треб = L р − L доп ,
где LР – уровень звукового давления в расчетной точке; LДОП – предельно допустимый уровень звукового давления, принимаемый по СНиП 41-01–03.
Методы и средства защиты от шума не должны усложнять технологический процесс или отрицательно влиять на него. Для снижения шума применяют следующие методы:
уменьшение шума в источнике его образования (является наиболее
рациональным и эффективным, используется на стадии проектирования
оборудования и технологических процессов);
35
уменьшение шума на пути его распространения (звукоизоляция, экранирование, звукопоглощение, глушители шума);
применение средств индивидуальной защиты;
регламентированные перерывы.
Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что основная
часть падающей звуковой энергии отражается от него и лишь незначительная
проникает за ограждение. К средствам звукоизоляции относят перегородки,
стены, перекрытия, кабины, кожухи, экраны, двери, оконные проемы и др.
Конструкцию звукоизолирующего ограждения, обеспечи-вающего требуемую величину ∆LТРЕБ, принимают по справочным данным. Звукоизолирующая способность выбранного ограждения должна быть выше требуемой в
каждой октавной полосе. Допускается снижение требуемой по расчету звукоизолирующей способности не более 3 дБ и только в одной октавной полосе. Если из таблицы не удается выбрать конструкцию, обладающую требуемой звукоизоли-рующей способностью, ее проектируют на основании расчета.
Требуемая звукоизолирующая способность перегородки для октавной
частоты f, дБ,
∆Lзв.из = 20 lg (f⋅G) − 47,5,
отсюда
G = (1 / f ) ⋅ 10(∆Lзв.из + 47,5 )/ 20 ,
где G – поверхностная масса перегородки, кг/м2; f – октавная частота, Гц.
Толщина перегородки, м,
δ =G/ρ ,
где ρ – плотность материала перегородки, кг/м3.
Задача
В помещении цеха рядом с механическим участком решено разместить
участок точной сборки 3. Уровень звукового давления в расчетной точке и
допустимый уровень на участке точной сборки приведены в табл. 9.
36
Необходимо определить требуемое снижение уровня шума и подобрать
перегородку с дверями.
Решение
1. Требуемое снижение шума в расчетной точке в каждой октавной
частоте, дБ,
∆Lтр = L р.т − Lдоп .
Рис. 3. Схема к расчету звукоизолирующей перегородки
Таблица 9
Исходные данные к расчету звукоизолирующей перегородки
Уровень шума
Уровни звукового давления, дБ, по октавным частотам, Гц
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
В расчетной точке
77,3
79,7
83,3
83,4
83,3
78,9
73,0
70,5
Допустимый на участке точной сборки
83
74
68
63
60
57
55
56
Для этого из уровня шума (табл. 9) в расчетной точке (строка 1 исходных
данных) вычтем допустимый уровень шума (строка 2).
Октавная частота, Гц
∆Lтр , дБ
63
−5,7
125
5,7
250
15,3
500
20,4
1000
23,3
2000
21,9
4000
18
8000
14,5
37
2. Пользуясь справочными данными о звукоизолирующей способности
стен и перегородок определяем, что условиям задачи удовлетворяют перегородки из любых материалов, за исключением фанерных толщиной 3 мм и из
алюминиево-магниевых сплавов толщиной 1 мм. Из соображений пожаробезопасности и эстетики принимаем перегородку из железобетонных плит
толщиной 100 мм.
3. Сравниваем требуемое снижение уровня шума со звукоизолирующей
способностью дверей.
Вывод: Принимаем для установки глухую щитовую дверь толщиной 40
мм без уплотняющих прокладок.
Задача
Рассчитать толщину звукоизолирующей перегородки из керамзитового
бетона марки М. Объемная плотность бетона ρ = 1100 кг/м3.
Решение
1. Необходимая поверхностная масса перегородки для каждой частоты,
кг/м2,
G = (1 / f ) ⋅ 10
(∆Lтр + 47 , 5 ) / 20
.
Так как уровень шума в расчетной точке на частоте 63 Гц ниже допустимого, расчет начинаем с частоты 125 Гц:
G125 = (1/125) ·10(5,7+47,5)/20 = 3,65.
Выполнив аналогичные расчеты для остальных частот, получим требуемые величины:
Частота, Гц
G, кг/м2
63
−
125
3,65
250
5,50
500
5,0
1000
3,5
2000
1,5
4000
0,5
8000
0,2
Следовательно, самая большая поверхностная плотность перегородки необходима для снижения шума на частоте 250 Гц.
Подобрав толщину перегородки для этой частоты, выполним требования и для остальных частот.
2. Минимальная толщина перегородки, м,
38
δ = G/ρ = 5,5/100 = 0,005.
5. Производственная вибрация
Вибрация − это движение точек или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений,
по крайней мере, одной координаты. Она возникает при работе машин и агрегатов с возвратно-поступательным движением деталей, неуравновешенными вращающимися массами, механизмами ударного действия.
Основными параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний f, величина амплитуды смещения точек (вибросмещение) А,
скорость перемещения точек (виброскорость) V, ускорение, с которым идет
нарастание и убывание виброскорости (виброускорения) а.
В практике оценки вибрации используют также и относительные значения вибросмещения LA, виброскорости LV и виброускорения La в децибелах
по отношению к их пороговым значениям:
LA = 20 ⋅ lg ( A / A0 ), LV = 20 ⋅ lg (V / V0 ), La = 20 ⋅ lg (a / a0 ) ,
где А0 − пороговое значение амплитуды, А0 = 8⋅10-12 м; V0 − пороговое значение виброскорости, V0 = 5⋅10-8 м/с; а0 − пороговое значение виброускорения,
а0 = 3⋅10 -4 м/с2.
По воздействию на организм человека различают общую и локальную
вибрацию. Общей вибрации организм подвергается под воздействием колебаний рабочего места (рабочей площадки, пола, сиденья). Источники возникновения локальных вибраций: ручные машины с двигателями, органы
ручного управления машинами и оборудованием, ручные машины без двигателей, обрабатываемые детали.
Систематическое воздействие общей вибрации на человека приводит к
стойким нарушениям опорно-двигательного и вестибулярного аппарата, центральной и периферической нервной системы, желудочно-кишечного тракта
и др. Последствия воздействия вибрации зависят от ее вида, продолжительности и направления воздействия, частоты и амплитуды колебаний, а также
от уровня шума, микроклиматических условий на рабочем месте и других
сопутствующих факторов.
Систематическое неконтролируемое воздействие локальной вибрации
вызывает спазмы кровеносных сосудов рук, поражает нервные окончания,
мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности ко-
39
жи, ухудшению, а в тяжелых случаях прекращению кровоснабжения мышц,
окостенению сухожилий, отложению солей в суставах, деформации и потере
подвижности суставов. Совокупность болезненных изменений в организме,
вызванных воздействием вибраций, называют виброболезнью.
Уменьшение неблагоприятного воздействия вибрации на работающих
достигается мероприятиями технического, организационного, санитарногигиенического и профилактического характера.
Основными техническими мероприятиями по снижению вибрации являются снижение вибрации воздействием на источник ее возникновения,
виброизоляция, вибродемпфирование и виброгашение.
Для снижения вибрации в источнике ее возникновения необходимо
производить выбор технологии и оборудования выбор технологии и оборудования, исключающих ударные и резкие динамические процессы. Например: замена ковки и штамповки прессованием, ударной правки вальцовкой,
пневматической клепки гидравлической, замена кулачковых и кривошипных
механизмов гидравлическими, применение косозубых, шевронных и других
специальных видов зацеплений вместо прямозубых, подшипников скольжения вместо подшипников качения.
Большое значение для снижения вибрации машин и механизмов имеет
точность изготовления вращающихся деталей, их статическая и динамическая балансировка и отстройка режимов вращения от собственной частоты
колебаний путем изменения скорости вращения, массы колеблющейся системы или ее жесткости.
Из технических решений по снижению воздействия вибрации на работающих наибольшее распространение получила виброизоляция машин или
рабочих площадок путем введения упругих связей (виброизоляторов) между
машиной и основанием или основанием и рабочей площадкой. Виброизоляторы выполняют в виде стальных пружин, рессор, прокладок из резины, резино-металлических конструкций и др.
Основным показателем, определяющим эффективность виброизоляции
машины массой M, установленной на виброизоляторы с жесткостью C, является коэффициент передачи , который показывает, какая доля амплитуды
Aф, динамической силы Fф или виброскорости Vф от общей амплитуды A, силы F или виброскорости V, действующих со стороны машины, передаются
виброизоляторами основанию (фундаменту, перекрытию).
µ = Aф /A = F /F = Vф /V = 1/[(f/f0)2 − 1],
где f0 − частота собственных колебаний системы машина-основание (частота,
передаваемая основанию или рабочей площадке), Гц; f − частота возмущающей силы (частота колебаний машины), Гц,
40
f = n / 60;
f 0 = 1 / 2π g / δ ст ,
где n − частота вращения (движения) возмущающей силы (двигателя, кривошипа, ползуна и т.д.), об/мин; g − ускорение свободного падения см/с2; δст
=M/C − статическая осадка виброизоляторов под действием массы машины,
см.
Эффект от виброизоляции тем выше, чем больше отношение f/f0. Следовательно, для лучшей виброизоляции основний от вибрации машины при
известной частоте возмущающей силы необходимо уменьшить частоту собственных колебаний системв машин-основание, что достигается либо увеличением массы машины, либо снижением жесткости виброизоляции. Оптимальным при устройстве виброизоляции считают отношение f/f0 = 3/4, что
соответствует µ = 1/8−1/15.
Эффективность виброизоляции, дБ:
по амплитуде
∆LА = LA1 − LA2 = 20lg(A1/A2);
по виброускорению
∆La = La1 − La2 = 20lg(a 1/a2 );
по виброскорости
∆LV = LV1 − LV2 = 20lg(V1/V2 );
по коэффициенту передачи и частоте
∆L = 20 lg(1/µ) = 20lg[(f/f0)2 − 1],
41
где LV1 и LV2 − соответственно уровни виброскорости машины или основания
без виброизоляции и с виброизоляцией, дБ; V1 и V2 − значения колебательной
скорости машины или основания без виброизоляции и с виброизоляцией,
мм/с; LA1 и LA2 − уровень амплитуды колебаний машины или основания без
виброизоляции и с виброизоляцией, дБ; А1 и А2 − значения амплитуды колебаний машины или основания без виброизоляции и с виброизоляцией, м; Lа1
и Lа2 − уровень виброускорения машины или основания без виброизоляции и
с виброизоляцией, дБ; а 1 и а2 − значения виброускорения машины или основания без виброизоляции и с виброизоляцией, мм/с2.
Параметры вибрации определяют опытным путем в соответствии с
ГОСТ 12.1.034−81 ССБТ «Вибрация. Общие требования к проведению измерений» и указывают в паспортах машин и механизмов. После установки оборудования в производственных помещениях производят контроль параметров вибрации на рабочих местах. Если результаты измерений превышают допустимые параметры хотя бы по одному показателю, применяют меры защиты рабочих мест путем установки виброизволяторов между машиной и основанием, между основанием и площадкой, на которой расположено рабочее
место. В некоторых случаях в производственных помещениях устраивают
«плавающие» полы (поля, уложенные на виброизоляторы).
Выбор и расчет виброизоляции поддерживающей кончтрукции, на которой закреплено стационарное оборудование (основание, фундамент, плита
перекрытия, пол), подробно изложены в ГОСТ 12.4.093−80 ССБТ «Вибрация.
Машины стационарные. Расчет виброизоляции поддерживающей конструкции». В настоящем пособии рассмотрены задачи виброизоляции рабочих
мест от технологических вибраций, передаваемых от поддерживающих конструкций человеку.
Исходными данными для расчета пассивно-изолирующей площадки
оператора являются:
f0 − частота вынужденных колебаний основания, Гц;
Аz − фактическая амплитуда колебаний, мм;
Q п и Qо − соответственно масса виброизолирующей площадки и оператора, кг.
Расчет производят в следующем порядке:
1) колебательная скорость основания, мм/с,
V0 = 2⋅π⋅f0⋅Az.
42
2) сравнивают вычисленную величину с допустимой скоростью колебаний. Если расчетная величина больше нормируемой, применяют пассивноизолирующую площадку с пружинными или резиновыми виброизоляторами;
3) требуемый коэффициент виброизоляции (коэффициент передачи):
µ = Aд/Az ,
где Aд − допустимая амплитуда колебаний, мм. Обычно эту величину принимают равной 0,002 мм, что ниже рекомендуемой по СН2.2.4/2.1.8.566−96;
4) частота свободных собственных вертикальных колебаний площадки,
Гц,
f = f0 /
(1 / µ + 1).
5. требуемая суммарная жесткость пружин площадки, кг/см,
Кz = (Q⋅f2)/25,
где Q = Qп+Qо − суммарная масса площадки и оператора, кг;
Q п зависит от кострукции и материала площадки. Q о принимают равной
60−70 кг.
Жесткость одного вычисляют, предварительно задавшись числом
амортизаторов из конструктивных соображений. Чаще всего для рабочих
площадок n = 8 пружинных амортизаторов.
K 1z = K z / n .
6. Нагрузка на 1 пружину, кг,
P1 = Pcn1 + 1,5 Pдин = Qп / т + 1,5Q0 / n1 ,
43
где n − общее количество пружин; n1 − количество пружин, на которое распределяется масса оператора при входе на площадку (принимают 2).
7. Диаметр прутка пружины, см,
d = 1,6 ⋅
(KP C )/[τ ],
1
где K − коэффициент пружины, принимают в пределах 1,1−1,5, он зависит от
конструктивно принятого диаметра пружины D в см и индекса пружины
С=D/d; его определают по графику (рис. 4) в зависимости от принятого коэффициента K; [τ] − допустимое напряжение сдвига для прижинной проволоки (табл. 10).
Рис. 4. График для определения коэффициента K
44
Таблица 10
Характеристика стали, используемой для виброизоляторов
Марка стали
Режим работы
Углеродистая 70
Хромованадиевая, закаленная в масле,
50ХФА
Легкий
Средний
Тяжелый
Легкий
Средний
Тяжелый
Кремнистая
55С2, 60С2, 60С2А,
63С2А
Легкий
Средний
Тяжелый
Модуль упругости
Gу, кг/см2
7,83⋅х 10 5
7,7⋅х 105
7,45⋅х 10
Допустимое
напрядение
сдвига
[τ], кг/см2
4110
3730
2740
5490
4900
3920
5
5490
4410
3430
Диаметр проволоки пружин,
мм
Менее 8, напряжение низкое
Более 12,5
От 8 до 12,
рессоры
Расчеетный диаметр прутка пружины округляют до значений, принятых в стандарте на пружинную проволоку (3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15 мм), и проверяют напряжение на срез в прутке:
(2,56⋅К⋅Р1 С)/d ≤ [τкр ].
8. Диаметр пружины, см,
D = C ⋅d .
9. Число витков пружины
i = i1 + i2,
где i1 = σ у ⋅ d / 8 ⋅ K 1z ⋅ C 3 − число рабочих витков; σу − модуль упругости на сдвиг
выбранной стали, кг/см2; i2 − число нерабочих витков: i2 = 1,5 при i1 < 7 и i2 =
2 при i1 ≥ 7.
10. Шаг витка пружины,см,
45
h = 0,25D.
11. Высота ненагруженной пружины, см,
H 0 = ih + (i2 − 0,5)d.
В результате расчета должно соблюдаться условие H0/D ≤ 1,5. Если это
условие не выполняется, то необходимо изменить диаметр пружины и расчет
повторить.
Если решают применить резиновые виброизоляторы, то выполняют
аналогичные расчеты по пунктам 1−5, а затем порядок расчета следующий
затем порядок расчета будет следующий:
1. Статическая осадка амортизаторов, см,
xст = Q/Kz.
2. Рабочая высота резиновых прокладок, см,
h = xстσу/[σсж.],
где σу − динамический модуль упругости резины, кг/см2; [σсж.] − допустимая нагрузка на сжатие, кг/см2 (табл. 11).
3. Площадь резиновой прокладки, см2,
S = Q/N[σст],
где N − конструктивно принятое число прокладок.
4. Поперечный размер прокладки для призматического столбика (сторона квадрата), см,
46
В= S,
для цилиндрического столбика (диаметр), см,
D = 4S / π .
Таблица 11
Характеристика резин и прокладочных материалов, используемых в
виброизоляторе
Материал и марка прокладок
Резина:
губчатая
мягкая
в виде ребристых плит
с отверстиями
56
112А
93
КР-407
ИРП-1247
2566
Пробка натуральная
Плиты из пробковой крошки
Войлок жесткий прессованый
Войлок с прослойкой пробки
Динамический
модуль упругости
σу, кг/см2
Допустимая
нагрузка на
сжатие
[σсж], кг/см2
3
5
4
10
7,06
5,88
19,62
9,81
5,30
3,73
3
60
9
8
0,234
0,785
0,883
3,430
3,629
4,316
5,984
4,12
3,23
2,354
1,716
0,785
1,370
1,962
Для устойчивости виброизоляторов необходимо, чтобы соблюдалось
условие:
для призматических прокладок:
1,5h ≤ B ≤ 8h;
для цилиндрических:
47
1,5h ≤ D ≤ 8h.
5. Толщина прокладки, м,
H = h+B/8
или
H = h+D/8.
Задача
Пулть управления оборудованием установлен на междуэтажном перекрытии промышленного здания. От вибрации работающего оборудования на
перекрытии возникают вибрации, вредно действующие на организм оператора. Требуется рассчитать пассивно-виброизолированную площадку для оператора, если известна масса площадки Q п = 240 кг, масса оператора Qо = 60
кг, частота колебаний перекрытия f0 = 80 Гц и амплитуда Az = 0,3 мм.
Решение
1. Колебательная виброскорость перекрытия, мм/с,
V0 = 2π ⋅ 80 ⋅ 0,3 = 150,7 .
2. Допустимая среднеквадратичная колебательная скорость при fС.Г. =
63 Гц составляет 2 мм/с
Поскольку допустимая превышает фактическую виброскорость, предусматриваем пассивно-виброизолированную площадку.
3. Требуемый коэффициент виброизоляции
µ = Aд /Az = 0,002/0,3 = 0,0067 ≈ 0,007.
48
4. Частота свободных собственных колебаний площадки, Гц,
f = f 0 / 1 / µ + 1 = 80 /
(1/ 0,007) + 1 = 6,67 .
5. Требуемая суммарная жесткость виброизоляторов, кг/см,
(
)
[
]
K z = Qf 2 / 25 = (240 + 60 ) ⋅ 6,67 2 / 25 = 534.
Принимаем площадку с пружинными виброизоляторами. Количество
кпружин n = 8.
6. Нагрузка на 1 пружину, кг,
Р1 = Qп / n + 1,5Q0 / n1 = 240 / 8 + 1,5 ⋅ 60 / 2 = 75 .
7. Диаметр прутка пружины, см,
d = 1,6 KP1C /[τ ] = 1,6 1,17 ⋅ 75 ⋅ 8 / 4110 = 0,66 .
Если индекс пружины С = 8, тогда по графику (рис.. 4) коэффициент
пружины K = 1,17. Для изготовления пружин принимаем углеродистую сталь
70, режим работы легкий. По табл. 9 находим [τкр] = 4110 кг/см, σу = 7,83⋅105
кг/см.
Принимаем стандартный диаметр прутка Для изготовления пружин d =
6 мм. Проверяем напряжение на срез:
2,56 KP1C / d = 2,56 ⋅ 1,17 ⋅ 75 ⋅ 8 / 0,6 = 2995,2 кг/см,
что меньше [τкр] = 4110 кг/см, следовательно, пружина выбрана правильно.
8. Диаметр пружины, см,
49
D = Cd = 8 ⋅0,6 = 4,8 см.
Принимаем D = 50 мм.
9. Число пружины, шт.,
i = i1 +i2 = 2+1,5 = 3,5,
i1 = σуd/Kz C3 = 7,83 ·10 5 ·0,6/534 ·83 = 1,7,
принимаем 2.
Поскольку i1 < 7, то
i2 = 1,5.
10. Шаг витка, см,
h = 0,25D = 0,25 ·5 = 1,25.
11. Высота ненагруженной пружины, см,
H0 = ih+(i2 − 0,5)d = 3,5 ·1,25+(1,5−0,5) ·0,6 ≈ 5.
Проверяем пружину на устойчивость:
H0 /D = 5/5 = 1, что меньше 1,5,
следовательно, пружины устойчивы.
Для виброизоляции принимаем виброизолирующую площадку с параметрами:
масса площадки − 240 кг;
количество пружин − 8;
диаметр пружин − 50 мм;
50
диаметр проволоки − 6 мм;
шаг витка пружины − 12,5 мм;
количество рабочих витков − 2;
количество нерабочих витков − 1,5;
высота ненагруженной пружины − 50 мм.
Задача
Для
условий
предыдущей
задачи
рассчитать
виброизолирующую площадку с резиновыми виброизоляторами.
пассивно-
Решение
В результате расчетов по пунктам 1−5 (см. порядок расчета) получили:
1. Колебательная виброскорость перекрытия, мм/с,
V0 = 150,7.
2. Допустимая виброскорость, мм/с,
Vдоп = 2.
Поскольку допустимая превышает фактическую виброскорость, предусматриваем пассивно-виброизолированную площадку.
3. Требуемый коэффициент виброизоляции
µ = 0,007.
4. Частота свободных собственных колебаний площадки, Гц,
f = 6,67.
5. Требуемая суммарная жесткость виброизоляторов, кг/см,
Kz = 534,2.
51
Принимаем 8 виброизоляторов из резины КР−407.
6. Статическая осадка виброизоляторов, см,
xст = Q/Кz = 300/534,2 = 0,56.
7. Рабочая высота резиновых прокладок, см,
h = xст ⋅σу/[σст] = 0,56⋅9,81/4,12 = 1,33.
Для резины КР-407 σу = 9,81 кг/см, [σст] = 4,12 кг/см (табл. 10).
8. Площадь прокладки, см2,
S = Q/N[σст] = 300/8·4,12 = 9,1.
9. Поперечный размер прокладки, см,
В = S = 9,1 ≈ 3 .
10. Необходимая толщина резины для изготовления виброизоляторов,
см,
H = h+B/8 = 1,33+3/8=1,71.
Принимаем стандартную толщину резины 20 мм.
Проверим прокладку на устойчивость:
1,5H ≤ B;
1,5·2,0 = 3 = 3,
следовательно, устойчивость обеспечивается.
52
Параметры виброизолирующей площадки:
Масса, кг
Количество прокладок, шт.
Марка резины
Толщина резины, мм
Размер прокладок, мм
240
8
КР-407
20
30х30
Задача
По результатам измерений на рабочем месте станочника установлено,
что уровень вибрации составляет Lp = 129,5 дБ при частоте fп = 63 Гц. В соответствии с ГОСТ 12.1.012−90 уровень вибрации не должен превышать LД= 92
дБ.
Требуется рассчитать пассивно-изолирующую площадку для защиты
станочника от общей вибрации. Вес площадки − 240 кг, Вес оператора − 60
кг.
Решение
1. Требуемое снижение уровня вибрации, дБ,
∆Lтреб = Lр − LД = 129,5 − 92 = 37,5.
2. Из формулы
∆Lтреб = 20 lg(Vр/VД)
находим:
lg(Vр/VД) = ∆Lтреб/20 = 37,5/20 = 1,88,
Vр/VД = 101,88 = 75,9.
3. Требуемый коэффициент виброизоляции
µ = VД/Vр = 1/75,9 = 0,013.
53
4. Частота собственных колебаний площадки, Гц,
fд = f з /
(1 / µ ) + 1 = 63 / (1 / 0,013) + 1 = 7,14 .
5. Требуемая суммарная жесткость виброизоляторов, кг/см,
Kz = [(Qпл+Qоп)fД2]/25 = (300·7,142)/25 = 611,8.
6. Статическая осадка виброизоляторов, см,
xст = Q/Kz = 300/611,8 = 0,49.
7. Принимаем 8 виброизоляторов в виде прокладок из резины КР-407.
Рабочая высота прокладок, см,
h = xст ·σу/[σст] = 0,49 · 9,81/4,12 = 1,17.
8. Необходимая площадь прокладки, см,
S = Q/N[σст] = 300/8·4,12 = 9,11.
9. Поперечный размер прокладки, см,
В = S = 9,11 = 3,02 .
10. Необходимая толщина прокладки, см,
H = h+B/8 = 1,17+3,02/8 = 1,55.
54
Принимаем толщину резины 20 мм.
Проверим прокладки на устойчивость:
1,5H ≤ B;
1,5⋅х 1,55 = 2,33 < 3,02,
следовательно, устойчивость обеспечивается.
Проверяем другие параметры.
11. Статическая осадка для принятой толщины прокладок, см,
xст = H х [σст]/σу = (2⋅х 4,12)/9,81 = 0,84.
12. Суммарная жесткость принятых прокладок, кг/см,
Kz = Q/xст = 300/0,84 = 357,14.
13. Частота собственных колебаний нагруженной площадки, Гц,
f 0 = 25 K z / Q = 25 ⋅ 357,14 / 300 = 5,46 .
14. Фактическое снижение уровня вибрации, дБ,
∆L = 20lg[(fп/f0)2 − 1] = 20⋅х lg 132,14 = 42,43.
Фактический уровень вибрации составит
Lпл = Lp − ∆L = 129,5 − 42,43 = 87,1 дБ,
Что ниже допустимого.
55
6. Ионизирующие излучения
Ионизирующие излучения (ИИ) − излучения, взаимодействие которых
с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака.
Различают корпускулярное ИИ (α, β, нейтрон и др.) и фотонное ИИ (γ-лучи,
рентгеновское излучение и др.).
Человек ежедневно подвергается воздействию естественной (природной) радиации. К природным источникам ионизирующего излучения относится космическое излучение, а также излучение от земли, почвы, горных
пород и др.
Опасность ИИ заключается в том, что они не воспринимаются органами чувств человека, поэтому у него не выработана защитная реакция на эту
опасность. Ионизирующие излучения, проникая в организм человека, приводят к образованию заряженных частиц − свободных электронов, которые при
взаимодействии с соседними атомами ионизируют их. В результате этого нарушается нормальный обмен веществ, изменяется характер жизнедеятельности клеток, отдельных органов и систем организма, что приводит к возникновению лучевой болезни в виде общих и местных поражений. Общее действие вызывает лейкемию, а местное − заболевания кожи и злокачественные
новообразования.
Характер и тяжесть поражения зависят от вида излучения, биологической особенности облучаемой части тела, индивидуальной чувствительности
к облучению, времени облучения, величины поглощенной дозы.
Для снижения неблагоприятного воздействия ИИ на работающих используют защиту временем, расстоянием, экранированием и средства индивидуальной защиты.
Если персонал работает с изотопами (излучением) периодически, то
проектную мощность эквивалентной дозы, мбэр/ч, на поверхности защиты
определяют по формуле
H = 500 Д0/t,
где Д0 − предельно допустимая доза; t − продолжительность работы персонала, ч в год; коэффициент 500 учитывает двухкратный запас.
Величину поглощенной дозы от точечного источника определяют по
формуле
56
Д = А ⋅ Kγ ⋅ t / R 2 ,
где A − активность источника излучения, мKu; Kγ − гамма- постоянная изотопа (табл. 11), Р⋅см2/(ч⋅мKu); t − время облучения, ч; R − расстояние от источника
до рабочего места, см.
Таблица 11
Гамма-постоянная некоторых изотопов
Изотопы
K γ , Р⋅см2/(x⋅мKu)
Кобальт-60
12,9
Цезий-137
3,24
Иридий-192
4,72
Пользуясь этой формулой, можно подобрать необходимую активность
изотопа, ограничить время облучения или найти безопасное расстояние от
рабочего места до источника излучения.
Наряду с защитой временем и расстоянием в практике широкое распространение получило экранирование источников излучения. Экраны выполняют из материалов с большой поглощающей способностью (свинец, сталь,
железобетон и др.). Из этих материалов изготавливают контейнеры Для хранения и перевозки изотопов, ограждающие конструкции хранилищ, камер
неразрушающего контроля изделий, помещений Для работы персонала группы А.
Толщину экрана определяют по необходимой кратности ослабления
излучения, Пользуясь номограммами (рис. 5) или специальными таблицами:
К = Д/Д0,
где К − необходимая кратность ослабления; Д − поглощенная доза при отсутствии экрана.
При использовании радиоизотопных приборов для автоматизации и
контроля технологических процессов применяют стационарные и передвижные экраны, дисциплинирующие барьеры, дистанционные инструменты. Работы по изучению износа деталей и инструмента производят в специальных
боксах.
Задача
В цехе машиностроительного завода предусмотрена выгородка Для
размещения участка неразрушающего контроля изделий гаммадефектоско-
57
пией. Требуется определить толщину железобетонной перегородки, Если
ближайшее рабочеме место персонала группы Б находится на расстоянии 4 м
от источника излучения кобальт-60 активностью 30 мKu, проектная мощность дозы Для персонала группы Б составляет Д0 = 0,12 мбэр/ч (0,00012
бэр/ч).
Решение
1. Мощность дозы на расстоянии 400 см от источника при отсутствии
экрана, бэр/ч,
Д = АK γ / R 2 = 30 ⋅ 12,9 / 4002 = 0,0024 .
Рис. 5. Номограмма для определения толщины экрана:
− свинец;
1 − иридий; 2 − цезий; 3 − кобальт 60
− железо;
2. Необходимая кратность ослабления
К = Д/Д0 = 0,0024/0,00012 = 20.
− бетон;
58
3. По графику (рис. 5) определяем необходимую толщину железобетонной
перегородки при кратности ослабления К = 20, d = 40 см.
7. Электромагнитные поля и излучения
Электромагнитное поле (ЭМП) − это особая форма материи, которая
обнаруживается по силовому воздействию на заряды и характеризуется напряженностью электрического поля Е (В/м), магнитной индукцией В (Тл) либо напряженностью магнитного поля Н (А/м) и плотностью потока энергии Р
(Вт/м2).
Переменное во времени ЭМП, распространяющееся в виде электромагнитных волн, называют электромагнитным излучением, а постоянное во
времени − статическим.
Источниками ЭМП промышленной частоты являются трансформаторы,
воздушные линии электропередачи, кабельные линии, электрооборудование
и др. Распределение напряженности на объектах электроэнергетики не всегда
удается найти расчетным путем, поэтому в табл. 4.57 приведены результаты
практических замеров напряженности электрического и магнитного полей.
Диапазон высоких частот (ВЧ) − средние и длинные волны − применяют для индукционной термообработки металлов (закалка, плавка, пайка,
сварка, отжиг и т.д.) и других материалов (зонная плавка полупроводников,
сварка металла, стекла и т. д.).
Коротковолновый диапазон ВЧ и диапазон ультравысоких частот
(УВЧ) применяют для высокочастотного нагрева диэлектриков (сварка пластикатов, нагрев пластмасс, склейка деревянных изделий и др.).
Специфическим и широко распространенным источником электромагнитных излучений в широком диапазоне частот являются персональные
электронно-вычислительные машины (ПЭВМ) и видеодисплейные терминалы.
Искусственные источники нарушают однородность и равномерность
геомагнитного поля Земли, значительно увеличивают напряженность электромагнитного излучения и воздействуют на организм человека.
Воздействие магнитных полей (МП) промышленной частоты на персонал (лиц, профессионально связанных с обслуживанием или работой в условиях воздействия МП) может быть как общим, так и преимущественно локальным (на конечности).
Живая ткань в электрическом отношении представляет собой проводник и поэтому практически прозрачна для магнитного поля. Исследованиями
установлено, что магнитное поле индуцирует в теле человека вихревые токи.
Опасность действия магнитных полей зависит от напряженности и продол-
59
жительности воздействия. При длительном систематическом пребывании человека в магнитном поле могут возникать изменения функционального состояния нервной, сердечно-сосудистой, иммунной систем. Имеется вероятность развития лейкозов и злокачественных новообразований центральной
нервной системы.
Действие электрических полей (ЭП) промышленной частоты на человека обусловлено:
непосредственным влиянием ЭП;
протеканием через тело человека тока, способного вызвать болезненные ощущения и искровые разряды.
Непосредственное влияние электрических полей выражается в его тепловом воздействии на молекулы, клетки и ткани, которые под действием ЭП приобретают электрические свойства проводников. Избыточное тепло в организме и
повышение температуры тканей, органов человека ведет к их заболеванию.
Действие электромагнитных полей радиочастотного диапазона зависит
от частоты излучения, длины волны, продолжительности воздействия, индивидуальных особенностей человека, размера облучаемой поверхности тела,
глубины проникновения и поглощения ЭМП. Электромагнитные поля сантиметрового диапазона поглощаются кожей и прилегающими к ней тканями,
дециметрового − проникают на глубину 8−10 см, миллиметрового − поверхностными слоями кожи.
При воздействии микроволн в таких органах, как мозг, глаза, почки,
кишечник, семенники, яичники, хрусталик, обладающих слабо выраженной
терморегуляцией, отмечается положительный температурный градиент, т. е.
более выраженный нагрев глубоких тканей и органов по сравнению с кожей
и подкожным слоем.
Поглощение энергии электромагнитных полей на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях приводит к нетепловому эффекту: нарушению
структуры и функций нервной клетки, эритроцита, снижению активности
мозга и др. Наиболее чувствительны к нетепловому эффекту центральная
нервная и сердечно-сосудистая системы. Совокупность изменений и нарушений в организме человека, вызванных действием электромагнитных полей,
называется радиоволновой болезнью (невроз).
Защиту работающих от неблагоприятного влияния электромагнитных
полей осуществляют с помощью технических и организационных мероприятий.
Технические мероприятия включают:
уменьшение мощности источника излучения;
ограждение и обозначение соответствующими предупредительными
знаками зон с уровнями влияния электромагнитных полей, превышающими
предельно допустимые;
60
заземление всех изолированных от земли крупногабаритных объектов,
находящихся в зоне влияния электрических полей, к которым возможно прикосновение работающих;
экранирование источника излучения;
экранирование рабочего места у источника излучений или удаление
рабочего места от него (дистанционное управление);
применение индивидуальных экранирующих комплектов, комбинезонов, халатов, очков.
Выбор способа защиты или комбинации их определяется источником
излучения, рабочим диапазоном волн, характером выполняемых работ.
Экраны для защиты от электромагнитных полей промышленной частоты выполняют сплошными или из металлических сеток с ячейками, а также
из набора стальных прутков.
Для защиты от электромагнитных полей радиочастотного диапазона
наилучшими свойствами обладают экраны из стали, меди, алюминия толщиной не менее 0,5 мм. Внутреннюю поверхность экранов покрывают поглощающими материалами на основе каучука, поролона и др. Обычно применяют либо общее экранирование источника излучения, либо экранирование отдельных блоков. Так, в установках для индукционного нагрева металла сама
установка экранируется в целом, за экран выносятся пульт управлении и закалочный индуктор. При поблочном экранировании, которое используется
чаще, отдельные ВЧ элементы (конденсаторы, ВЧ трансформаторы, индукторы и др.) экранируют раздельно:
экран конденсатора выполняют в виде замкнутой камеры из металлических листов или сетки;
экран ВЧ трансформатора представляет собой металлический кожух,
который во избежание нагрева устанавливается от наружной поверхности
трансформатора на расстоянии не менее одного его радиуса;
экран плавильного индуктора выполняют либо в виде подвижной металлической камеры, опускающейся на время ВЧ нагрева и поднимающейся
после его окончания, либо в виде неподвижной камеры с открывающейся
дверью.
В установках диэлектрического нагрева экранированию подлежат пластины рабочего конденсатора и фидеры, подводящие к ним ВЧ энергию.
В зависимости от типа источника излучения, характера технологического процесса конструктивное решение экрана может быть различным (металлическая камера, шкаф, короб, кожух, цилиндр и т.д.).
Эффективность экранирования оценивают в децибелах и определяют
по формулам
L = 20 lg
E
H
P
, L = 20 lg
, L = 20 lg ,
Eэ
Hэ
Pэ
61
где Е, Н и Р − значения напряженности электрического, магнитного полей и
плотности потока энергии при отсутствии экрана; Еэ, Нэ и Рэ − значения напряженности электрического, магнитного полей и плотности потока энергии
при наличии экрана.
Задача
Рассчитать эффективность экрана, представляющего собой кожух размерами AхBхH = 2х2х1 м из стали. Удельное сопротивление стали ρ = 10 –7
Ом⋅м, магнитная проницаемость µ = 180 Гн/м. В экране имеются технологические отверстия размером m = 0,5⋅10 –2 м, толщина экрана d = 10 –3 м. Длина
волны излучения λ = 10 3 м, волновое сопротивление воздуха z0 = 377 Ом. Напряженность электрического поля Е = = 600 кВ/м.
Решение
1. Допустимая напряженность электрического поля Едоп = 500 кВ/м.
2. Требуемая эффективность экрана, дБ,
Lтр = 20 lg
600
Е
≈ 1,5 .
= 20 ⋅ lg
500
Едоп
3. Эквивалентный радиус экрана, м,
Rэ =
3
⋅ A⋅ B ⋅ H =
4π
3
⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 1 = 0,98 .
4π
4. Волновое сопротивление поля, Ом,
ze =
z0 ⋅ λ
377 ⋅ 103
=
≈ 61257 .
2π ⋅ Rэ 2 ⋅ 3,14 ⋅ 0,98
5. Глубина проникновения электромагнитных полей, м,
62
δ = 0,03 ⋅
λ⋅ρ
10 3 ⋅10 −7
= 0,03 ⋅
= 2,2 ⋅10 −5 .
µ
180
6. Фактическая эффективность экрана, дБ,
Lфакт
6
2π ⋅d
 δ
λ
 π ⋅m 
m
= 20 ⋅ lg 
⋅ ze ⋅ 3
⋅e
⋅ 1 −
 =
Rэ
λ  

 λ
6
2⋅3,14⋅10
 2,2 ⋅10 −5
 3,14 ⋅ 0,5 ⋅10 − 2  
10 3
0 , 5⋅10− 2
3


61257
1
e
= 20 ⋅ lg 
⋅
⋅
⋅
⋅
−

  =
10 3
0,98
10 3


 

= 2,12 > 1,5.
−3
Вывод: конструкция экрана обеспечивает необходимое снижение напряженности электрического поля.
8. Экономическая эффективность внедрения мероприятий
по улучшению условий труда
Реализация мероприятий по улучшению условий и охране труда требует
определенных материальных средств, расходуемых за счет капитальных затрат.
Источники финансирования проводимых мероприятий – накладные расходы организаций, фонды развития производства, социально-культурных мероприятий и жилищного строительства, социального страхования.
В накладных расходах предусматриваются расходы:
на приобретение спецодежды, спецобуви и средств индивидуальной защиты (респираторов, защитных очков, касок, аптечек, защитных паст и специальных моющих средств, рукавиц), химчистку одежды;
на содержание столовых (буфетов), здравпунктов, бесплатное спецпитание, транспорт по перевозке рабочих на удаленные объекты;
на отчисления в Фонд социального страхования для оплаты больничных
листов;
на строительство временных бытовых помещений, приобретение санитарно-гигиенического оборудования и инвентаря, содержание строительных
площадок летом и зимой.
Фонд развития производства используется также для улучшения условий труда за счет совершенствования техники и технологии при непосредст-
63
венном участии работников профкомов в период его формирования, планирования и использования.
Фонд социально-культурных мероприятий и жилищного строительства,
образуемый за счет прибыли, используется для расширения жилого фонда и
сети детских дошкольных учреждений, приобретения путевок в санатории,
профилактории и дома отдыха, содержания собственных социальнокультурных объектов.
Фонд социального страхования предназначен для оплаты листков нетрудоспособности при травмировании и заболевании работников.
Эффективность мероприятий как результат оздоровительного эффекта
определяют путем снижения затрат живого труда на единицу выполненных
работ, сокращения материальных потерь и вследствие этого – роста эффективности строительного производства.
Производительность труда увеличивается за счет повышения работоспособности, снижения преждевременного утомления, увеличения эффективного фонда рабочего времени за счет снижения профессиональной и общей заболеваемости и травматизма.
Прирост производительности труда ППРТР, %, определяется по формуле
ППРТР = (Т1 – Т2)/Т2 х 100 %,
где T1 и Т2 — трудоемкость работ до и после внедрения мероприятий, чел.дн.
Сопоставление трудоемкости и сравнение условного высвобождения
численности рабочих производится только между работами, выполняемыми
одинаковыми технологическими методами и средствами (ручные сопоставляются с ручными, механизированные – с механизированными и т. д.).
Высвобождение численности рабочих ВЧ, чел., определяют путем увеличения эффективного фонда рабочего времени в результате сокращения
внутрисменных или целодневных потерь по причинам профессиональной и
общей заболеваемости по формулам
ВЧ = (Ф2 – Ф1)/Ф1 х р,
где Ф1 и Ф2 – использование фонда рабочего времени в среднем на одного
рабочего до и после внедрения мероприятий, чел.-дн.; р – численность рабочих до внедрения мероприятий, чел.
64
Сокращение внутрисменных нерегламентированных потерь ЭПРВ, чел.дн., и непроизводительных затрат пруда вследствие улучшения условий труда можно определить зависимостью:
ЭПРВ = ∆А х рЧ х Ф,
где ∆А – сокращение потерь рабочего времени и непроизводительных затрат
труда в среднем на одного рабочего в смену, чел.-дн.; рЧ – численность рабочих, у которых сокращаются потери рабочего времени и непроизводительные
затраты труда, чел.; Ф – годовой фонд рабочего времени в среднем на одного
рабочего, дни.
Снижение временной нетрудоспособности в целом по участку определяют как разность:
Д=Д1 – Д2,
где Д1 и Д2 – число дней временной нетрудоспособности до и после внедрения мероприятий по улучшению условий и охраны труда.
Задача
В результате внедрения комплекса мероприятий по улучшению условий
труда кровельщиков снизился производственный травматизм, а с ним и потери рабочего времени с Д1 = 620 до Д2 = 405 чел.-дн.
Определить годовую экономию ЭПРТ от сокращения производственного
травматизма при среднедневной фактической заработной плате кровельщиков ЗСР1 = 800 руб. и ЗСР2 = 950 руб. в первом и втором случаях соответственно.
Решение
Годовую экономию ЭПРТ от сокращения производственного травматизма
рассчитаем по формуле
ЭПРТ = 1,7 х (ЗСР1 х Д1 – ЗСР2 х Д2) =
= 1,7 х (800 х 620 – 950 х 405) = 189125 руб.,
где 1,7 – коэффициент, учитывающий все элементы материальных последствий (выплаты по листкам нетрудоспособности, компенсации в пенсии и т. п.)
для профессии кровельщика.
65
Осуществление эффективных инвестиционных проектов (ИП) увеличивает поступающий в распоряжение общества внутренний валовой продукт, который затем делится между участвующими в проекте субъектами (фирмами
(акционерами и работниками), банками, бюджетами разных уровней и пр.).
Поступлениями и затратами этих субъектов определяются различные виды
эффективности ИП.
Рекомендуется оценивать следующие виды эффективности:
эффективность проекта в целом;
эффективность участия в проекте.
Эффективность проекта в целом оценивается с целью определения потенциальной привлекательности проекта для возможных участников и поисков источников финансирования. Она включает в себя:
общественную (социально-экономическую) эффективность проекта;
коммерческую эффективность проекта.
Показатели общественной эффективности учитывают социальноэкономические последствия осуществления ИП для общества в целом, в том
числе как непосредственные результаты и затраты проекта, так и «внешние»:
затраты и результаты в смежных секторах экономики, экологические, социальные и иные внеэкономические эффекты. «Внешние» эффекты рекомендуется учитывать в количественной форме при наличии соответствующих нормативных и методических материалов. В отдельных случаях, когда эти эффекты весьма существенны, при отсутствии указанных документов допускается использование оценок независимых квалифицированных экспертов. Если «внешние» эффекты не допускают количественного учета, следует провести качественную оценку их влияния. Эти положения относятся также к
расчетам региональной эффективности.
Показатели коммерческой эффективности проекта учитывают финансовые последствия его осуществления для участника, реализующего ИП, в
предположении, что он производит все необходимые для реализации проекта
затраты и пользуется всеми его результатами.
Показатели эффективности проекта в целом характеризуют с экономической точки зрения технические, технологические и организационные проектные решения.
Эффективность участия в проекте определяется с целью проверки реализуемости ИП и заинтересованности в нем всех его участников.
Эффективность участия в проекте включает:
эффективность участия предприятий в проекте (эффективность ИП для
предприятий – участников);
эффективность инвестирования в акции предприятия (эффективность
для акционеров акционерных предприятий – участников ИП);
66
эффективность участия в проекте структур более высокого уровня по
отношению к предприятиям – участникам ИП, в том числе:
региональную и народнохозяйственную эффективность – для отдельных
регионов и народного хозяйства Российской Федерации;
отраслевую эффективность – для отдельных отраслей народного хозяйства, финансово-промышленных групп, объединений предприятий и холдинговых структур;
бюджетную эффективность ИП (эффективность участия государства в
проекте с точки зрения расходов и доходов бюджетов всех уровней).
Оценку эффективности ИП покажем на следующем примере.
Задача
Определить срок окупаемости инвестиционного проекта по очистке воздуха рабочей зоны. Балансовая прибыль предприятия Р = 2,2 млн руб. в год.
Первоначальные капиталовложения составляют KVП = 5 млн руб. Плата
предприятия за превышение предельно-допустимого выброса (ПДВ) составляет ПП = 195 тыс. руб. в год. Ставка налога на прибыль НП = 24 %, средняя
норма амортизации а = 18 %, размер ставки дисконтирования d=20%. Предприятие не производит платежей по кредитам сверх установленных ставок, т.
е. ПК = 0.
Решение
1. Поступления денежных средств Рt (чистая прибыль плюс амортизация) в
текущем году, млн руб.,
Рt = (Р – ПП – Пк) х [1 – (НП/100)] + [(а х KVП)/100] =
= (2,2 – 0,195 – 0) х [1 – (24/100)] + [(18 х 5)/100] = 2,4238.
2. Срок окупаемости определяем путем последовательного суммирования
членов конечного ряда величин дисконтированных доходов до тех пор, пока
данная сумма не превысит KVП:
Рt/(1 + d) t =
= (2,4238/1,21) + (2,4238/1,22) + (2,4238/1,23) = 5, 1 млн руб.
Вывод: окупаемость проекта по очистке воздуха рабочей зоны будет достигнута к третьему году эксплуатации.
3. Через два года эксплуатации (t = 2) аппаратов очистки воздуха доход составит, млн руб.,
67
Д = Рt/(1 + d) t = (2,4238/1,21) + (2,4238/1,22) = 3,703.
4. Оставшиеся невозмещенные капитальные затраты, млн руб.,
KVП – Д = 5 – 3,703 = 1,297.
5. Поделим невозмещенный остаток суммы капитальных затрат на величину денежных поступлений за третий год эксплуатации аппаратов очистки
воздуха:
1,297/[2,4238/(1 + 0,2)3] = 0,92.
6. Дисконтированный срок окупаемости капитальных затрат составит:
2 + 0,92 =2,92 года.
9. Взрывопожаробезопасность
Пожары и взрывы как сложные причинно-следственные явления возникают на объектах, где имеются горючие и взрывоопасные вещества и источники зажигания. На предприятиях в больших объемах применяются смазочные вещества, взрывоопасные и горючие газы и жидкости. В технологических процессах используют термические устройства, расплавленный металл, открытое пламя. Многие процессы сопровождаются выделением искр и
тепла, следовательно, имеются потенциальные предпосылки для пожаров и
взрывов.
68
9.1. Расчет категории производственных помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
Категорию взрывопожарной и пожарной опасности помещений определяют в такой последовательности:
выявляют номенклатуру и количество горючих ве-ществ, находящихся
в помещении;
производят оценку их взрывопожароопасности;
выбирают оборудование и агрегаты, содержащие наи-большее количество взрывопожароопасных веществ и материалов;
анализируют возможные аварийные ситуации и выбирают наиболее
неблагоприятный вариант, когда в помещение поступает наибольшее количество горючих газов, легковоспламеняющихся жидкостей или пылей.
Задача
В помещении приготовления окрасочных составов разбита 20-литровая
бутыль с ацетоном. Плотность ацетона ρа = 792 кг/м3. Свободный объем помещения VСВ = 450 м3. Определить категорию помещения по взрывопожарной опасности согласно НПБ 105–03, категорию взрывоопасности технологического блока, необходимую площадь предохранительных (легкосбрасываемых) конструкций.
Рещение
1. Количество ацетона в бутыли, кг,
G = ρа⋅V = 792⋅0,02 = 15,84.
2. Давление взрыва, кПа,
∆Р = (Рmax − P0 ) ⋅
mz
100 1
⋅
⋅
,
VCB ⋅ ρ п.г СCТ K H
где Рmax = 572 кПа; Р0 = 101 кПа − атмосферное давление; Z = 0,3 − коэффи-
циент участия горючего во взрыве; ρ п. г = 2,408 кг/м3 − плотность пара, газа;
KН = 3 − коэффициент неплотности помещения; m − масса испарившегося
ацетона за время испарения, но не более 3600 с, кг;
69
m = W⋅F⋅τ,
где W − скорость испарения ацетона, кг/с,
W = 10 −6η ⋅ M ⋅ РН ;
W = 10 −6 ⋅ 3,5 ⋅ 58,08 ⋅ 24,35 = 649,5 ⋅ 10 −6 ,
где η = 3,5 − коэффициент испарения; М = 58,08 − молекулярная масса ацетона; РН = 24,35 кПа − давление насыщенных паров ацетона; F = 20 м2, т. к. 1 л
жидкости разливается на 1 м2 площади пола; τ − время испарения всего ацетона, с,
τ = G/(W⋅F) = 15,84/(649,5⋅10−6⋅20) = 1219,4.
3. Из формулы ацетона С3Н6О находим число атомов nc = 2; nH = = 6; n0 =
1; nx = 0.
4. Стехиометрическая концентрация паров в воздухе, %,
Сст = 100/(1 + 4,8⋅β) = 100/(1 + 4,84⋅3) = 6,44,
где
β = nc +
n H − n x n0
6−0 1
− = 2+
− =3 .
4
2
4
2
Тогда
∆Р = (572 − 101) ⋅
15,84 ⋅ 0,3 ⋅100 ⋅ 1
= 10,69 кПа.
450 ⋅ 2,408 ⋅ 6,44 ⋅ 3
Поскольку ∆Р > 5 кПа, а температура вспышки паров ацетона < 28 °С,
помещение должно быть отнесено к категории А − взрывопожароопасной.
70
5. Тротиловый эквивалент, кг,
mтр = Е/4,6⋅104 = G⋅HT/4,6⋅104 = 15,84⋅31360/4,6⋅104 = 10,8,
где НТ − теплота сгорания ацетона, кДж/кг.
6. Энергетический потенциал блока
Qб = 3 Е / 16,534 = 3 15,84 ⋅ 31360 / 16,534 = 4,79 .
7. Необходимая площадь легкосбрасываемых конструкций, м2,
S = (VСВ/100)⋅5 = (450/100)⋅5 = 22,5.
В соответствии с НПБ 105-03 при mтр < 2000 и Qб < 27 блок относится
к III категории взрывоопасности.
9.2. Расчет установок пожаротушения
Расчет водопенных установок пожаротушения ведется в такой последовательности:
определяют группу защищаемого помещения (табл. 12);
по данным табл. 13 устанавливают параметры водопенных установок
пожаротушения − интенсивность подачи воды, пенообразователя и площадь
орошения;
общий расход воды и раствора пенообразователя получают произведением интенсивности подачи на площадь орошения.
Задача
В цехе дробления резиновой крошки площадью 2000 м2 рассчитать автоматическую установку водопенного пожаротушения.
Решение
1. Группа защищаемого помещения − 3 (табл. 12)
71
2. Интенсивность подачи воды 0,24 л/м2⋅с, а пенообразователя (ПО) −
0,12 л/м2⋅с (табл. 13).
3. Площадь орошения 12 м2 (табл. 13).
4. Расход воды, л/с,
Qв = 0,24⋅12 = 2,88.
5. Расход пенообразователя, л/с,
QПО = 0,12⋅12 = 1,44.
Установки тушения пожаров газовыми составами предназначены для
тушения и локализации пожаров в тех случаях, когда применение других
средств тушения не дает требуемого эффекта или ограничено какими-либо условиями.
Таблица 12
Группы помещений, производств, технологических процессов
Группа Перечень помещений, производств, технологических процессов,
защищаемых от пожаров
1
Книгохранилища, библиотеки, музеи, концертные и кинозалы,
вычислительные центры, магазины, гостиницы, больницы
2
Окрасочные, промывочные с применением ЛВЖ и горючих
жидкостей (ГЖ), деревообрабатывающие, текстильные, кожевенные производства, помещения целлюлозно-бумажные, с применением резинотехнических изделий, обслуживание автомобилей (пожарная нагрузка от 200 до 2000 МДж/м2)
3
Производство резинотехнических изделий
4
Производство горючих натуральных и синтетических волокон,
компрессорные станции, переработка горючих газов, ЛВЖ и т. п.
(пожарная нагрузка свыше 2000 МДж/м2)
5
Склады несгораемых материалов в сгораемой упаковке
6
Склады твердых сгораемых материалов
7
Склады лаков, красок, ЛВЖ, ГЖ, пластмасс, резины, каучука,
смол
72
Таблица 13
Параметры спринклерных установок пожаротушения
Группа производства, помещения, технологического
процесса
1
2
3
4
5
6
7
Интенсивность орошения, л/(м2⋅с)
воды
раствора
ПО
0,08
0,12
0,24
0,30
0,32
0,4
−
−
0,08
0,12
0,15
0,16
0,24
0,40
Площадь
орошения
спринклера, м2
Площадь
для расчета
расхода, м2
Время
работы
установки, с
Расстояние между оросителями, м
120
240
240
360
180
180
180
30
60
60
60
60
60
−
4
4
4
4
3
3
3
12
12
12
12
9
9
9
В установках газового пожаротушения используют следующие огнетушащие вещества: диоксид углерода СО 2, перфторбутан С4F8, азот N2, аргон
Ar, составы 3,5 и 3,5В (на основе бромистого этила).
Задача
Рассчитать установку для тушения пожара углекислотой, если известны: объем защищаемого помещения Wп = 200 м3, коэффициент, учитывающий особенности процесса газообмена, утечки углекислоты через неплотности и
проемы защищаемого помещения, Kу = 1,9; длина трубопровода от установки до
места тушения загорания α = 90 м.
Решение
1. Необходимое количество огнегасительного состава, кг,
Gг = G в ⋅Wn⋅Kу + Gо,
где Gв = 0,7 кг/м3 − огнегасительная концентрация газового состава для углекислоты; Gо = 0,2⋅Gг − количество углекислоты, остающейся в установке после окончания ее работы, кг.
Тогда
Gг = 0,7⋅200⋅1,9 + 0,2⋅G г;
73
Gг = 332,5 кг.
2. Необходимое количество рабочих баллонов с углекислотой, шт.,
Nб =
Gг
Vб ⋅ ρ ⋅ α Н ,
где Vб = 25 л − объем баллона, в котором содержится 15,6 кг углекислоты; ρ =
0,625 кг/л − плотность углекислоты;
полнение баллона,
α Н − коэффициент, учитывающий на-
α Н = 1;
Nб =
332,5
≈ 21 шт.
25 ⋅ 0,625 ⋅1,0
3. Количество резервных баллонов принимаем равным количеству рабочих баллонов:
Nр ≈ 21 шт.
4. Пропускная способность трубопровода, кг/с,
G = 0,1
Р1 ⋅ γ 1
,
2 ⋅ А⋅α
где Р1 = 50 кг/см2 − удельное давление углекислоты в начале трубопровода (в
баллонах); γ 1 = 625 кг/м3 − удельный вес углекислоты в начале трубопровода (в
баллонах); А = 0,044−0,027 − удельное сопротивление трубопровода при условном диаметре трубопровода 40 мм;
74
G = 0,1 ⋅
50 ⋅ 10−4 ⋅ 625
≈ 0,06 кг/с.
2 ⋅ 0,044 ⋅ 90
Задача
Для помещения категории В (пожароопасное) объемом V = 300 м3 рассчитать установку пожаротушения составом 3,5 (содержит 70 % по массе
бромистого этила и 30 % углекислоты). Площадь постоянно открытых проемов в помещении 6 м2. Длина трубопровода 60 м, диаметр 40 мм.
Решение
1. Расчетное количество состава, кг,
qр = k⋅q н⋅V,
где k = 1,13−1,25 − коэффициент компенсации неучитываемых потерь огнегасительного состава; qн − норма расхода состава, кг/м3, для помещений категории В, qн = 0,22.
Тогда
qр = 1,25⋅0,22⋅300 = 82,5 кг.
2. Дополнительный расход состава на открытые проемы определяется
из расчета 2 кг на 1 м2 площади Sо. В нашем случае он равен
2⋅6 = 12 кг.
3. Дополнительный расход состава на потери в трубопроводе зависит
от длины трубопровода и его диаметра, для примера он равен 5,7 кг/с. При
расчетном времени состава для помещений категории В этот расход равен
5,7⋅х 2 = 11,4 кг.
75
Поэтому уточненное расчетное количество состава
q 'p = 82,5 + 12 + 11, 4 = 105,9 кг.
4. Общее количество состава, кг,
qобщ = 1,1 ⋅ q 'p = 1,1 ⋅ 105,9 = 116,49 ,
где 1,1 − коэффициент, учитывающий остаток состава в баллонах.
5. Расчетное число баллонов, шт.,
nр =
q общ
q бал
,
где q бал − количество состава, заряжаемого в 1 баллон емкостью 40 л, для состава 3,5 q бал = 46 кг.
Тогда
np =
116,49
= 2,53 .
46
Вывод: принимаем np = 3, а с учетом резервного запаса n 'p = 3⋅х 2 = 6 баллонов.
Задача
Объем склада для хранения твердых материалов V = 120 м3, высота 4,5
м. Негерметичность K = 0,5 % (отношение суммарной площади проемов к
площади ограждающих конструкций). Рассчитать количество генераторов
типа «Габар-П» для пожаротушения склада.
Решение
76
1. Поскольку защищаемый объем V = 100 м3, выбираем генератор «Габар-П-6» (табл. 14).
Таблица 14
Характеристика генераторов «Габар-П»
Наименование показателя
Диаметр, мм
Высота, мм
Масса, кг
Масса заряда, кг
Защищаемый объем помещения, м3
Время выпуска АОС, с
Огнетушащая концентрация АОС,
кг/м3
Габар П-2
300
365
15
2
До 60
30 ± 5
0,05
Габар П-6
510
535
50
6
До 130
35 ± 5
0,05
Габар П-10
510
535
60
10
До 210
40 ± 5
0,05
2. Количество генераторов, штук,
N=
(qн ⋅ V ) ⋅ K1 ⋅ K 2 ,
Q
где qн = 0,005 кг/м3 − нормативная огнетушащая концентрация АОС; Q −
масса заряда ТТК одного генератора, кг (табл. 14); K1 − коэффициент, учитывающий неравномерность заполнения помещения (при высоте помещения до
3 м K1 = 1,2; при высоте до 12 м K1 = 1,3); K2 − коэффициент, учитывающий
негерметичность помещения (при негерметичности помещения 0,5 % K2 =
1,2; при негерметичности 1,5 % − K2 = 1,9),
N=
0,05 ⋅ 100 ⋅ 1,3 ⋅ 1,2
= 1,3 .
6
Вывод: принимаем два генератора.
77
10. Устройство молниезащиты зданий, сооружений
и промышленных коммуникаций
Устройство молниезащиты – это система, позволяющая защитить
здание, сооружение или промышленные коммуникации от воздействий молнии; включает в себя устройства за-щиты от прямых ударов молнии (внешняя молниезащитная система – МЗС) и устройства защиты от вторичных воздейст-вий молнии (внутренняя МЗС). В частных случаях молниезащита может содержать только внешние или только внутренние устройства.
Внешняя МЗС в общем случае состоит из молниеприем-ников, токоотводов и заземлителей.
Молниеприемник непосредственно воспринимает прямой удар молнии;
может быть специально установленным, в том числе на объекте, либо его
функции выполняют конструктив-ные элементы защищаемого объекта; в последнем случае они называются естественными молниеприемниками.
Молниеприемники могут состоять из произвольной комбинации следующих элементов: стержней, натянутых проводов (тросов), сетчатых проводников (сеток).
Следующие конструктивные элементы зданий и сооружений могут
рассматриваться как естественные молниеприемники:
а) металлические кровли защищаемых объектов при условии, что:
электрическая непрерывность между разными частями обеспечена на
долгий срок;
толщина металла кровли составляет не менее величины t, приведенной
в Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;
толщина металла кровли составляет не менее 0,5 мм, если ее необязательно защищать от повреждений и нет опасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов;
кровля не имеет изоляционного покрытия. При этом небольшой слой
антикоррозионной краски, или слой 0,5 мм асфальтового покрытия, или слой
1 мм пластикового покрытия не считается изоляцией;
неметаллические покрытия на/или под металлической кровлей не выходят за пределы защищаемого объекта;
б) металлические конструкции крыши (фермы, соединенная между собой стальная арматура);
в) металлические элементы типа водосточных труб, украшений, ограждений по краю крыши и т. п., если их сечение не меньше значений, предписанных для обычных молниеприемников;
78
г) технологические металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла толщиной не менее 2,5 мм и проплавление или прожог
этого металла не приведет к опасным или недопустимым последствиям;
д) металлические трубы и резервуары, если они выполнены из металла
толщиной не менее значения t, приведенного в Инструкции по устройству
молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций, и если
повышение температуры с внутренней стороны объекта в точке удара молнии не представляет опасности.
Несущая конструкция несет на себе молниеприемник и токоотвод, объединяет все элементы молниеотвода в единую механически прочную конструкцию.
Токоотвод, соединяющий молниеприемник с заземлителем, предназначен для пропускания тока молнии. Если молниеприемник состоит:
из стержней, установленных на отдельно стоящих опорах (или одной
опоре), на каждую опору должен быть предусмотрен минимум один токоотвод;
отдельно стоящих горизонтальных проводов (тросов) или из одного
провода (троса), на каждый конец троса требуется минимум по одному токоотводу.
Если молниеприемник представляет собой сетчатую конструкцию,
подвешенную над защищаемым объектом, на каждую ее опору требуется не
менее одного токоотвода. Общее количество токоотводов должно быть не
менее двух.
Следующие конструктивные элементы зданий могут считаться естественными токоотводами:
а) металлические конструкции при условии, что:
электрическая непрерывность между разными элементами является
долговечной и соответствует требованиям п. 3.2.4.2 указанной выше Инструкции;
они имеют не меньшие размеры, чем требуются для специально предусмотренных токоотводов. Металлические конструкции могут иметь изоляционное покрытие;
б) металлический каркас здания или сооружения;
в) соединенная между собой стальная арматура здания или сооружения;
г) части фасада, профилированные элементы и опорные металлические
конструкции фасада при условии, что их размеры соответствуют указаниям,
относящимся к токоотводам, а их толщина составляет не менее 0,5 мм.
Металлическая арматура железобетонных строений считается обеспечивающей электрическую непрерывность, если она удовлетворяет следующим условиям:
79
примерно 50 % соединений вертикальных и горизонтальных стержней
выполнены сваркой или имеют жесткую связь (болтовое крепление, вязка
проволокой);
электрическая непрерывность обеспечена между стальной арматурой
различных заранее заготовленных бетонных блоков и арматурой бетонных
блоков, подготовленных на месте.
Заземлитель служит для отвода тока молнии от молниеприемника с токоотвода в землю. Во всех случаях, за исключением использования отдельно
стоящего молниеотвода, заземлитель молниезащиты следует совместить с заземлителями электроустановок и средств связи. Если эти заземлители должны быть разделены по каким-либо технологическим соображениям, их следует объединить в общую систему с помощью системы уравнивания потенциалов.
Целесообразно использовать следующие типы заземлителей: один или
несколько контуров, вертикальные (или наклонные) электроды, радиально
расходящиеся электроды или заземляющий контур, уложенный на дне котлована, заземляющие сетки.
Заземлитель в виде наружного контура предпочтительно прокладывать
на глубине не менее 0,5 м от поверхности земли и на расстоянии не менее 1 м
от стен. Заземляющие электроды должны располагаться на глубине не менее
0,5 м за пределами защищаемого объекта и быть как можно более равномерно распределенными; при этом стремятся свести к минимуму их взаимное
экранирование.
Глубину закладки и тип заземляющих электродов выбирают из условия
обеспечения минимальной коррозии, а также возможно меньшей сезонной
вариации сопротивления заземления в результате высыхания и промерзания
грунта.
Здания и сооружения, подлежащие молниезащите, подразделяют на три
категории:
К I категории относятся здания и сооружения, в которых хранятся и перерабатываются в открытом виде взрывчатые вещества или внутри которых
длительно сохраняется или систематически образуются смеси газов, паров
или пыли горючих веществ с воздухом или другими окислителями, способными взорваться от электрической искры. Защиту таких зданий и сооружений осуществляют отдельно стоящими молниеотводами;
ко II категории относятся здания и сооружения, в которых взрывчатые
или легковоспламеняющиеся вещества хранятся прочно закупоренными, а
взрывоопасные смеси газов, паров или пыли могут возникать только во время аварий. Защиту зданий и сооружений осуществляют как отдельно стоящими молниеотводами, так и молниеотводами, устанавливаемыми на защищаемых объектах;
к III категории относятся все прочие здания и сооружения, в которых
воздействие молний может вызвать пожар, разрушения и поражения людей и
80
животных. Защиту зданий и сооружений осуществляют как отдельно стоящими молниеотводами, так и молниеотводами, устанавливаемыми на защищаемых объектах.
Защитное действие молниеотвода характеризуется его зоной защиты (А
или Б), т. е. пространством вблизи молниеотвода, вероятность попадания
молнии в которое не превышает определенного значения (зона типа А обладает степенью надежности 99,5 % и выше, типа Б − 95 % и выше).
Расчет молниезащиты покажем на примерах.
Задача
Рассчитать молниезащиту склада лакокрасочной продукции, расположенного в г. Красноярске. Высота цеха H = 10 м, длина А = 25 м, ширина Б =
8 м. Категория по взрывопожароопасности – Б (взрывопожароопасная). Ожидаемое число ударов молнией в год в здание склада составляет 0.005.
Решение
1. Категория здания склада по молниезащите – II.
2. Поскольку ожидаемое число ударов молнией в год в здание склада <
1, то зона защиты молниеотвода – Б.
3. Предусматриваем молниезащиту в виде отдельно стоящего стержневого молниеотвода. Расстояние от молниеотвода до ближайшей наружной
стены здания склада l = 4 м.
4. Радиус защиты, м,
2
2
 A
 25 
2
2
Rx =   + (Б + l ) =   + (8 + 4) = 17,33.
2
2
 
 
5. Высота молниеотвода, м,
h=
Rx + 1,63 ⋅ H 17,33 + 1,63 ⋅ 10
= 22,42.
=
1,5
1,5
Принимаем высоту молниеотвода h = 25 м.
6. Высота вершины конуса зоны молниезащиты, м,
h0 = 0,92 ⋅ h = 0,92 ⋅ 25 = 23.
81
7. Радиус границы зоны молниезащиты на уровне высоты здания склада, м,
r0 = 1,5 ⋅ h = 1,5 ⋅ 25 = 37,5.
Вывод: поскольку h0 > Rx, r0 > H, следовательно, отдельно стоящий
стерженевой молниеотвод высотой 25 м обеспечивает защиту склада от прямого удара молнии.
Задача
Для условий предыдущей задачи рассчитать молниезащиту склада лакокрасочной продукции одиночным тросовым молниеотводом.
Решение
1. Пункты с 1 по 2 − см. решение предыдущей задачи.
2. Примем высоту расположения стального троса h = 15 м.
3. С учетом провеса троса высота опор составит, м,
hопт = h + 2 = 15 + 2 = 17.
4. Радиус зоны защиты на уровне высоты склада, м,
H 
10 


rx = 1,7 ⋅  h −
 = 7,02.
 = 1,7 ⋅ 15 −
0,92 
0,92 


5. Высота вершины конуса зоны защиты, м,
h0 = 0,92 ⋅ h = 0,92 ⋅ 15 = 13,8.
6. Радиус границы зоны молниезащиты на уровне земли, м,
82
r0 = 1,7 ⋅ h = 1,7 ⋅ 15 = 25,5.
Вывод: при h0 = 13,8 м и r0 = 25,5 м защита здания склада от прямых
ударов молнии обеспечивается.
11. Оценка масштабов заражения при авариях
на химически опасных объектах
Масштабы заражения химически опасными веществами (ХОВ) в зависимости от их физических свойств и агрегатного состояния рассчитывают по
первичному и вторичному облаку, например:
для сжиженных газов - отдельно по первичному и вторичному облаку;
для сжатых газов - только по первичному облаку;
для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры окружающей среды, - только по вторичному облаку.
Исходные данные для прогнозирования масштабов заражения ХОВ:
общее количество ХОВ на объекте и данные по размещению их запасов
в емкостях и технологических трубопроводах;
количество ХОВ, выброшенных в атмосферу, и характер их разлива на
подстилающей поверхности («свободно», «в поддон» или «обваловку»);
высота поддона или обваловки складских емкостей;
метеорологические условия: температура воздуха, скорость ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной устойчивости воздуха.
При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения на случай производственных аварий в качестве исходных данных рекомендуется
принимать: за величину выброса ХОВ (QО) – его содержание в максимальной
по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и
др.), метеорологические условия – инверсия, скорость ветра - 1 м/с.
Для прогноза масштабов заражения непосредственно после аварии
должны браться конкретные данные о количестве выброшенного (разлившегося) ХОВ и реальные метеоусловия.
Внешние границы зоны заражения ХОВ рассчитывают по пороговой
токсодозе при ингаляционном воздействии на организм человека.
При расчет используют следующие допущения:
емкости, содержащие ХОВ, при авариях разрушаются полностью;
толщина слоя жидкости для ХОВ (h), разлившихся свободно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м по всей площади разлива;
для ХОВ, разлившихся в поддон или обваловку, определяется из соотношений:
83
при разливах из емкостей, имеющих самостоятельный поддон (обвалование)
h = H–0,2,
где H – высота поддона (обвалования), м;
при разливах из емкостей, расположенных группой, имеющих общий
поддон (обвалование),
h = QО/(F x d),
где d – плотность ХОВ, т/м3; F – реальная площадь разлива в поддон (обвалование), м2;
предельное время пребывания людей в зоне заражения и продолжительность сохранения неизменными метеорологических условий (степени вертикальной устойчивости воздуха, направления и скорости ветра) составляют 4
ч. По истечении указанного времени прогноз обстановки должен уточняться;
при авариях на газо- и продуктопроводах величина выброса ХОВ принимается равной его максимальному количеству, содержащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекателями, например, для аммиакопроводов – 275–500 т.
Задача
На химическом предприятии произошла авария на технологическом трубопроводе с жидким хлором, находящимся под давлением. В результате аварии возник источник заражения ядовитым веществом. Количество вытекшей
из трубопровода жидкости не установлено. Известно, что в технологической
системе содержалось 40 т сжиженного хлора.
Требуется определить глубину возможного заражения хлором при времени от начала аварии N = 1 ч и продолжительность действия источника заражения.
Метеоусловия на момент аварии: скорость ветра – 5 м/с, температура
воздуха 0 оC, изотермия. Разлив хлора на подстилающей поверхности – свободный.
Решение
84
1. Так как объем разлившегося жидкого хлора неизвестен, то для расчета
принимаем его равным максимальному количеству в системе – 40 т.
2. Эквивалентное количество вещества в первичном облаке, т,
QЭ1 = K1 K3 K5 K7 QО = 0,18 x 1 x 0,23 x 0,6 x 40 = 1,
где K1 – коэффициент, зависящий от условий хранения ХОВ, – табл. П2 РД
52.04.253–90; K3 - коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы
хлора к пороговой токсодозе другого ХОВ (табл. П2 РД 52.04.253–90); K5 –
коэффициент, учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха:
принимается равным для инверсии – 1, для изотермии – 0,23, для конвекции
– 0,08; K7 – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха, –
табл. П2 РД 52.04.253–90.
3. Время испарения хлора, мин,
Т = (h d)/(K2 K4 K7) =
= (0,05 х 1,553)/(0,052 х 2,34 х 1) = 0,64 ч = 38,
где d – удельный вес хлора, т/м3; K2 – коэффициент, зависящий от физико химических свойств хлора (табл. П2 РД 52.04.253–90); K4 – коэффициент,
учитывающий скорость ветра (табл. П3 РД 52.04.253–90).
4. Эквивалентное количество вещества во вторичном облаке, т,
QЭ2 = [(1–K1) K2 K3 K4 K5 K6 K7] (QО/(h d),
где K6 – коэффициент, зависящий от времени, прошедшего после начала аварии N;
QЭ2= [(1–0,18) 0,052 1 2,34 0,23 1 1] (40/(0,05 1,553) = 11,8 т.
5. По табл. П1 РД 52.04.253–90 для 1 т находим глубину зоны заражения
первичным облаком Г1 – 1,68 км.
6. Находим глубину зоны заражения вторичным облаком. По табл. П1
РД 52.04.253–90 глубина зоны заражения для 10 т составляет 5,53 км, а для
85
20 т – 8,19 км. Интерполированием находим глубину зоны заражения для
11,8 т.
Г2 = 5,53 + [(8,19 – 5,53)/(20 – 10)] (11,8 - 10) = 6,0 км.
7. Полная глубина зоны химического заражения, км,
Г = Г2 + 0,5 Г1 = 6 + 0,5 1,68 = 6,84.
8. Предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс,
км,
ГП = N V = 1 29 = 29,
где V – скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данных скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха, км/ч
(табл. 2 РД 52.04.253–90).
9. Значение полной глубины зоны заражения Г сравниваем с предельно
возможным значением глубины переноса воздушных масс ГП. За окончательную расчетную глубину зоны заражения принимаем меньшее из двух сравниваемых между собой значений.
Вывод: глубина зоны заражения хлором в результате аварии может составить 6,84 км.
12. Оценка радиационной обстановки в чрезвычайных ситуациях военного характера
Совокупность радиационных факторов, являющихся последствиями
применения противником ядерного оружия, подрыве ядерного боеприпаса,
называют радиационной обстановкой. Радиационную обстановку необходимо знать при проведении аварийно-спасательных и других неотложных
86
работ (АСДНР) с целью спасения жизни и здоровья людей, снижения размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь.
Оценку радиационной обстановки, т. е. определение размера территории загрязнения (масштаба загрязнения), уровня радиации на местности и
возможные дозы радиации для населения и формирований гражданской обороны (ГО) производят методом прогнозирования и по данным радиационной
разведки. Дозу облучения, полученную личным составом (населением) в зоне
радиоактивного загрязнения (ЗРЗ) при ядерном взрыве, рассчитывают по
формуле
Д = 5 (Рн tн – Рк tк)/ Косл,
где Рн и Рк – уровни радиации соответственно в начале и конце пребывания
людей в ЗРЗ; tн – время, прошедшее от момента ядерного взрыва до входа
людей в ЗРЗ; tк – время, прошедшее от момента ядерного взрыва до выхода
людей из ЗРЗ; Косл – коэффициент ослабления излучения (табл. 15).
Таблица 15
Средние значения коэффициента ослабления К ОСЛ
Наименование здания
Промышленные и административные здания (цеха):
одноэтажные
трехэтажные
Жилые деревянные здания:
одноэтажные
подвал одноэтажного дома
двухэтажные
подвал двухэтажного дома
Косл
7
6
2
7
8
12
Наименование здания
Жилые каменные здания:
одноэтажные
подвал одноэтажного дома
двухэтажные
подвал двухэтажного дома
трехэтажные
подвал трехэтажного дома
пятиэтажные
подвал пятиэтажного дома
многоэтажные
Косл
10
40
15
100
20
400
27
400
70
Примечания: 1. Средние значения Косл приведены в местах, удаленных
от дверей и окон; 2. Для людей, открыто расположенных на местности, Косл
= 1.
Задача
Личному составу ГО необходимо через tн = 2 ч после взрыва ядерного
боеприпаса провести спасательные работы в подвале двухэтажного дома.
Ориентировочное время работы t = 4 ч. Уровень радиации через 1 ч после
87
взрыва составлял Р1 = 50 Р/ч. Определить дозу облучения личного состава
при проведении спасательных работ.
Решение
1. Время от момента взрыва до выхода личного состава из ЗРЗ, ч,
tк = tн + t = 2 + 4 = 6.
2. Коэффициент пересчета уровней радиации на время tн = 2 ч (табл. 16)
равен 0,435, поэтому уровень радиации составит
Рн = Р1 0,435 = 50 0,435 = 21,75.
3. Коэффициент пересчета уровней радиации на время tк = 6 ч (табл. 16)
равен 0,116, поэтому уровень радиации
Рк = Р1 0,116 = 50 0,116 = 5,8.
4. Коэффициент ослабления излучения Косл. = 100 (табл. 15).
5. Доза облучения личного состава ГО, Р,
Д = 5 (Рн tн – Рк tк)/ Косл., = 5 (21,75 2 – 5,8 6)/100 = 0,435.
Таблица 16
Коэффициенты К12 для пересчета уровней радиации на различное время
(t1) после ядерного взрыва
t1, ч
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
К12
2,3
1
0,615
0,435
0,333
0,267
0,223
0,189
t1, ч
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
К12
0,165
0,145
0,13
0,116
0,106
0,097
0,09
0,082
t1, ч
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
К12
0,077
0,072
0,068
0,063
0,06
0,056
0,053
0,051
t1, ч
16
20
24
28
32
36
40
48
К12
0,036
0,027
0,022
0,018
0,015
0,013
0,012
0,01
88
Исходными данными для определения дозы облучения Д при преодолении на транспорте участка (маршрута) радиоактивного загрязнения являются:
средний Рср и максимальный Рмах уровни радиации в различных точках
маршрута движения или максимальный уровень радиации на маршруте;
время движения t по загрязненному участку;
коэффициент ослабления Косл дозы излучения транспортным средством
(табл. 17).
Расчет дозы облучения проводят по приближенным формулам:
Д = Рср t/Косл
или
Д = Рмах t/4 Косл
Таблица 17
Средние значения коэффициентов ослабления излучения КОСЛ транспортными средствами
Транспортное средство
Автомобили, автобусы, троллейбусы, трамваи
Пассажирские вагоны
Крытые грузовые вагоны
Косл
2
2,3
1,7
Транспортное средство
Бульдозеры, автокраны (кабины
водителя)
Бронетранспортеры
Танки
Косл
4
4
10
Задача
Рассчитанный по прогнозу к началу движения пассажирского вагона
электропоезда с эвакуируемыми людьми максимальный уровень радиации
Рмах составил 70 Р/ч. Рассчитать дозу облучения, которую получат люди при
эвакуации из зоны радиоактивного загрязнения, если время движения электропоезда t = 1 ч.
Решение
1. Доза облучения, Р,
89
Д = 70 1/ 4 2,3 = 7,61.
90
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Защита от теплового излучения
2. Вентиляция
3. Производственное освещение
4. Производственный шум
5. Производственная вибрация
6. Ионизирующие излучения
7. Электромагнитные поля и излучения
8. Экономическая эффективность внедрения
мероприятий по улучшению условий труда
9. Взрывопожаробезопасность
10. Устройство молниезащиты зданий, сооружений
и промышленных коммуникаций
11. Оценка масштабов заражения при авариях
на химически опасных объектах
12. Оценка радиационной обстановки в чрезвычайных
ситуациях военного времени
3
4
16
22
27
35
51
54
58
63
72
77
81
91
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Учебное пособие по практическим занятиям
Часть 2
Красноярск
2007
92
Безопасность жизнедеятельности. Практические работы (часть 2) /сост. В.В.
Коростовенко, А.В. Галайко, Н.М. Капличенко. СФУ, - Красноярск, 2007.
Рассмотрены вопросы обеспечения безопасности в рабочей зоне и окружающей производственной среде, а также организационные аспекты надежности технических систем по критерию безопасности.
Составители:
Коростовенко Вячеслав Васильевич
Галайко Александр Владимирович
Капличенко Наталья Марковна
93
ВВЕДЕНИЕ
Специалист, работающий в производственной сфере, принимает непосредственное участие в разработке, эксплуатации и совершенствовании оборудования, технологических процессов, соответствующих алгоритмов и программ расчета параметров, оказывающих влияние на защиту среды обитания
как в рабочей зоне, так и за ее пределами; в организационно-управленческой
деятельности одной из основных задач специалиста является организация
безопасности технических систем, ее контроль и управление с условием минимизации реализации любых факторов техногенного риска.
Современный инженер должен не только уметь разрабатывать проекты
и программы технического характера, проводить мероприятия, связанные с
испытаниями производственного оборудования, внедрение его в эксплуатацию, но и создать максимальные условия в обеспечении его надежности по
показателям промышленной и экологической безопасности.
1
ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАБОЧЕГО МЕСТА
ОПЕРАТОРА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Цель работы: изучить принципы, предъявляемые требования и методику эргономической оценки
Анализ отечественной и зарубежной методологии эргономической
оценки рабочих мест позволяет рекомендовать методику, предложенную
Л.П. Бобровой-Голиковой с соавторами для системы человек-машина (СУМ).
Базис методики и суть состоит в следующем.
В настоящее время отсутствует единство взглядов на содержание и
процедуру эргономической оценки рабочих мест. Это связано, во-первых, с
наличием разных методологических подходов к существу оценки объекта с
позиций эргономики. Единое мнение отсутствует по вопросу о том, подлежит
ли эргономической оценке машина как компонент СЧМ или допустима
лишь оценка эргономичности системы в целом. Отсутствует также договоренность о том, могут ли быть признаны достоверными частные показатели
соответствия машины отдельным свойствам человека или таковыми является только интегральные показатели эргономичности всей системы, такие,
как технико-экономическая эффективность выполнения целевой функции
СЧМ или физическая тяжесть и нервная напряженность труда, отражающие
биологическую «цену» участия человека, в функционировании системы, и т.
п. Многообразие подходов к эргономической оценке обусловлено, во-вторых,
разнообразием оцениваемых систем, видов трудовой деятельности, технических средств деятельности, организации систем и т. п.; в-третьих, составом
94
участников оценки, уделяющих доминирующее внимание отдельным факторам системы сообразно своей специальности вместо объективного учета «веса» каждого типа факторов (что само по себе является весьма сложной задачей). В-четвертых, сказывается разнонаправленность исследований по эргономическому анализу и оценке рабочих мест, а также отсутствие единых
унифицированных методов и соответствующей аппаратуры.
Следует, однако, отметить, что, несмотря на имеющиеся различия в
подходах к оценке степени выполнения требований эргономики в конструкциях технических средств деятельности ив организации рабочих мест, все
исследователи исходят из задачи создания такой методики эргономической
оценки, которая способствовала поиску оптимальных мер сохранения высокой работоспособности и здоровья работающих при возможно малых целевых экономических затратах.
Принципы оценки. При решении задачи необходимо опираться на
представление о рабочем месте как о малой эргатической системе. Такое
представление является наиболее перспективным и прогрессивным. Системный подход предполагает охват всех компонентов СЧМ: человека, средств
труда и предмета труда. Исходя из этого, в эргономическом аспекте целесообразно рассматривать рабочее место как пространственно-организационную
структуру «малой» системы человек—машина и при ее оценке выявлять степень соответствия эргономическим требованиям системы в целом, а равно ее
компонентов, прежде всего машины (производственного оборудования) в
конкретных условиях ее эксплуатации.
Эргономическая оценка системы и ее элементов должна производиться исходя из комплексных критериев, отражающих степень эффективности (производительность, точность, надежность) и гуманности, (соответствие возможностям человека, безопасность для здоровья, уровень напряженности функций физиологических систем и утомления человека, степень эмоционального
воздействия на него процесса труда).
При эргономическом проектировании и анализе рабочего места подлежат изучению следующие его параметры: а) особенности рабочего места, характеризующие его как систему: целевое назначение; распределение функций между человеком и машиной (степень автоматизации), специфика трудового процесса на данном оборудовании; организация труда; состав технических средств; режим труда; б) параметры, характеризующие пространственную организацию рабочего места в целом: размещение в цехе; размеры
проходов, рабочего пространства, рабочих зон, рабочих поверхностей элементов оборудования; пространства для ног (стоп); в) параметры, характеризующие элементы рабочего места и конкретное их размещение (органы
управления — ОУ, средства отображения информации — СОИ, средства
коллективной зашиты, рабочее сиденье, вспомогательное оборудование); г)
параметры, характеризующие производственную среду рабочего места
(уровни физических, химических, биологических факторов).
95
Особое внимание в эргономическом анализе рабочего места уделяется
его пространственной организации, которая в значительной мере определяет
условия выполнения производственных операций: рабочую позу, характеристики рабочих движений, параметры зон сенсомоторной активности и др.
Учитываемые наряду с производственно-техническими, эти факторы позволяют составить суждение о соответствии рабочего места антропометрическим, биомеханическим и психофизиологическим особенностям человека.
Эргономическая оценка рабочего места включает также анализ факторов
производственной среды, которые могут оказывать существенное влияние на
здоровье, работоспособность и производительность труда человека
Структура и методы эргономической оценки рабочих мест в значительной мере определяются спецификой характера, условий и организации
трудовой деятельности, особенностями оборудования и состоянием производственной среды. Это обусловливает их многообразие. В то же время общность целей эргономической оценки, состоящих в оптимизации функционирования СЧМ, позволяет установить единые методические принципы эргономической оценки различных рабочих мест.
Требования к оценке (нормативные документы и рекомендательные материалы). Вопросы эргономической оценки производственного
оборудования находят отражение в нормативно-технической документации
(НТД), устанавливающей общие требовании к методам оценки уровня качества продукции, а также касающейся показателей качества продукции, в том
числе эргономических.
Анализ нормативных и рекомендательных материалов показывает, что основным методом, применяемым для эргономической оценки оборудования, является экспертный метод.
Экспертный метод может быть применен в сочетании с инструментальным и расчетным методами. Инструментальный метод, например,
полезен при определении тех параметров оборудования, которые, обусловливают его соответствие гигиеническим требованиям и антропологическим характеристикам человека. Инструментальный метод применяют также в эксперименте при определении показателей функционального состояния организма человека, работающего на оцениваемом оборудовании, а также при
проведении модельных исследований. Расчетным методом осуществляют
определение показателей, используя значения параметров, найденные инструментальными методами.
Нормативные и рекомендательные материалы устанавливают порядок проведения эргономической оценки показателей, включенной в единую систему
оценки уровня качества промышленной продукции либо в гигиеническую
оценку оборудования.
Методика эргономической оценки рабочего места. Предлагаемая
методика включает три этапа.
96
1-й этап — эргономический анализ рабочего места. Он включает эргономическое обследование рабочего места с целью установления эргономических факторов, которые могут воздействовать на человека в процессе труда, и определения их параметров.
2-й этап — анализ реакций организма работающего на трудовую нагрузку. На этом этапе проводится исследование функционального состояния организма человека при работе и устанавливается уровень функционирования систем организма человека при обслуживании оборудования на конкретном рабочем месте.
3-й этап — эргономическая оценка рабочего места. Этот этап включает оценку эргономических факторов с точки зрения соответствия их параметров эргономическим требованиям.
На основании эргономической оценки определяются пути повышения
эффективности системы человек—машина применительно к конкретному
рабочему месту, устанавливаются экономические затраты на мероприятия по
оптимизации системы и возможный эффект при их реализации.
Остановимся на каждом из названных этапов.
1-й этап — эргономический анализ рабочего места. Эргономическое
обследование проводится на предприятии, типичном для данной отрасли, на
группе типичных для данной профессии рабочих мест, однородных по характеру технологического процесса, оснащению, составу оборудования, компоновке, расположению, организации, условиям и режиму труда, ассортименту
выпускаемой продукции и пр.
Обследуются 6—10 рабочих мест. Эргономическое обследование производится путем анализа технической документации, наблюдения, опроса
обслуживающего персонала (непосредственного и косвенного - рабочих, наладчиков, техников, инженеров), инструментального исследования. Результаты эргономического обследования обобщаются в следующие разделы.
1. Классификационные признаки рабочего места.
1.1. По характеру выполняемых операций: производственное, вспомогательное, обслуживающее.
1.2. По степени серийности производства: единичное, серийное (мелкосерийное, серийное, крупносерийное), массовое.
1.3. По степени механизации работ: ручное, механизированное, автоматизированное.
1.4. По количеству обслуживающего персонала: индивидуальное, бригадное.
1.5. По количеству обслуживаемого оборудования: единичное, множественное.
1.6. По расположению: неподвижное, подвижное.
2. Основные производственные показатели функционирования системы.
97
2.1. Количественные: почасовая производительность труда, почасовая
длительность выполнения основных производственных операций и их элементов.
2.2. Качественные: показатель качества выпускаемой продукции (почасовое количество бракованных изделий), вид типичных ошибок (брака),
длительность устранения типичных ошибок, количество специалистов, необходимых для устранения типичных ошибок.
3. Временная структура трудовой деятельности.
3.1. Время выполнения (в % времени смены): подготовительнозаключительных работ, основных и вспомогательных производственных
операций.
3.2. Коэффициент занятости (в % времени смены).
3.3. Внутрисменные простои оборудования (в % времени смены): по
организационным причинам, по техническим причинам, по вине работающего.
3.4. Сменность.
4. Психофизиологическая структура трудовой деятельности.
4.1. Факторы тяжести труда:
мощность внешней механической работы (в Вт) при нагрузке (общей, региональной, локальной);
величина статической нагрузки за смену (в Н·с) при удерживании груза
(одной рукой, двумя руками, с участием мышц корпуса и ног);
максимальная величина поднимаемого вручную груза или прилагаемых усилий (в кг);
разовая масса поднимаемого груза (в кг);
масса ручных инструментов, используемых в течение более 50% времени смены (в кг);
характер рабочей позы: наклоны туловища под углом более 30° при работе стоя (число наклонов в 1 мин в среднем за смену) .время нахождения в
неудобной рабочей позе (в % времени смены);
перемещение за смену (в км).
4.2. Факторы напряженности труда:
длительность сосредоточенного наблюдения (в % времени смены);
число производственно-важных объектов наблюдения;
число сигналов, сообщений (в час);
число элементов, подлежащих запоминанию в течение 2 ч и более;
величина эмоционального напряжения, обусловленного дефицитом
времени выполнения производственного задания, ответственностью за безопасность других людей, риском (качественный показатель);
величина интеллектуальной нагрузки (качественный показатель);
число производственных операций (единиц/ч);
число элементов в повторяющихся операциях;
продолжительность повторяющихся операций (в ч);
98
время пассивного наблюдения за ходом технологического процесса (в
% времени смены);
темп рабочих движений (единиц/ч);
напряженность зрения (категория зрительных работ в соответствии с
СНиП П-4—79);
напряженность слуха (расстояние слышимости речи для работ, требующих постоянного различения звуковых сигналов).
5. Пространственная организация рабочего места.
5.1. Наименование компонентов рабочего места: основное оборудование, дополнительное (технологическая оснастка): рабочий инструмент, приспособления; вспомогательное оборудование (оргоснастка): рабочая мебель, средства сигнализации, связи, освещения, конструктивно встроенная оснастка и др.
5.2. Схема пространственного размещения рабочего места и его компонентов на производственном участке.
6. Характеристика компонентов рабочего места.
6.1. Основное оборудование.
6.1.1. Органы управления (ОУ): тип, назначение, параметры, количество ОУ каждого типа; последовательность и частота использования ОУ
за смену (в час), параметры моторных зон (зон размещения на оборудовании
ОУ с учетом частоты их использования); величина усилия, прилагаемого к
ОУ (в Н).
6.1.2. Средства отображения информации (СОИ): тип, назначение, параметры, количество СОИ (средства индикации и контроля) каждого типа;
последовательность и частота использования СОИ за смену (число обращений в час); параметры сенсорных зон, угол обзора, линия взора, светотехнические параметры средств отображения зрительной информации.
6.2. Средства технологической оснастки: размеры, форма, масса, размещение на рабочем месте инструментов, приспособлений.
6.3. Средства организационной оснастки.
6.3.1. Рабочий стол: высота, ширина, глубина рабочей поверхности,
расстояние от рабочего сиденья до поверхности стола (дифференция).
6.3.2. Рабочее сиденье: тип, параметры (высота, ширина, глубина, угол
наклона сиденья, высота спинки); профиль элементов рабочего сиденья; пределы регулирования элементов сиденья; характер покрытия сиденья.
6.3.3. Размеры пространства для ног.
6.3.4. Размеры, характер покрытия подставки для ног.
6.3.5. Характеристика других видов оснастки.
7. Характеристика средств индивидуальной защиты (СИЗ) наименование СИЗ; размеры, масса СИЗ; длительность работы в защитных приспособлениях (в % времени смены).
8. Характеристика средств коллективной защиты: наименование защитно-предохранительных устройств; длительность использования (в %
99
времени смены); удобство пользования; прилагаемые усилия при пользовании (в Н).
9. Удобство обслуживания и ремонтопригодность.
10. Характеристика санитарно-гигиенических условий труда.
10.1. Перечень и параметры вредных производственных факторов.
10.2. Источники образования вредных производственных факторов:
предметы труда; средства труда (основное и вспомогательное оборудование
данного и смежных рабочих мест и т. д.); технологические и трудовые процессы; строительно-планировочные решения; санитарно-технические устройства.
11. Эстетическая характеристика рабочего места: по целостности и рациональности композиции; по цветовому решению; по совершенству исполнения.
При необходимости сравнительной оценки рабочих мест рассчитывают интегральный количественный показатель степени воздействия совокупности
факторов условий труда на организм человека [9, 22].
2-й этап - анализ реакций организма работающего на производственную нагрузку. Проводимое в этих целях физиологическое исследование рабочих, обслуживающих изучаемые технологические участки, включает исследование психофизиологического состояния организма рабочих в динамике смены и физиологической «стоимости» выполнения основных производственных операций. Исследование проводится в условиях производственного
эксперимента на группе из 8—10 практически здоровых люден в возрасте
25—40 лет, имеющих стаж работы на исследуемых рабочих местах не менее
года. Физиологическое исследование охватывает анализ изменения показателей основных функциональных систем организма, испытывающих наибольшее специфическое и неспецифическое воздействие нагрузки при производственной деятельности в соответствии со спецификой характера, условий
труда и организации рабочего места.
На основании анализа результатов второго этапа исследования уточняют степень тяжести и напряженности труда на изучаемом рабочем месте и
используют помимо эргономических показателей, приведенные ниже физиологические показатели:
1. Для определения тяжести труда:
частота, сердечных сокращений (ударов/мин) при работе: общей, региональной, локальной; при операциях с преобладанием статической нагрузки;
выносливость мышц кисти к статическому усилию (снижение к концу
смены в % к исходной) при работах с преобладанием мышечной нагрузки:
обшей, региональной, локальной;
минутный объем дыхания (л) при работе: общей, региональной, локальной;
энергозатраты (Дж/с);
кожно-легочные влагопотери (среднесменные, г/ч).
100
2. Для определения напряженности труда:
скрытое время рефлекторных реакций на звук и свет (увеличение за
смену в % к исходному);
выносливость мышц кисти к статическому усилию (снижение к концу
смены в % к исходному);
показатели (количественные и качественные) выполнения корректурного текста (снижение к концу смены в % к исходному).
3-й этап — эргономическая оценка рабочего места. Результаты
изучения эргономических факторов рабочего места, полученные на 1-м этапе
исследований, оценивают с точки зрения соответствия их параметров эргономическим требованиям. При разработке способов и мер устранения выявленного несоответствия учитывают установленную на 2-м этапе исследований степень тяжести и напряженности труда по показателям реакции организма человека на нагрузку, предъявляемую при работе на конкретном рабочем месте. При этом исходят из того, что уровень функционального напряжения организма, соответствующий I категории по степени тяжести труда,
расценивается как оптимальный, II категории — как допустимый. Граница
между II и III категориями может быть принята в качестве условного ограничения нагрузки, предъявляемой человеку при работе, за пределами которой
(в сторону увеличения) тяжесть труда такова, что может вызвать неблагоприятные функциональные изменения, а при длительном воздействии привести к нарушению здоровья человека.
Рабочие места, эргономическая оценка которых выявила наличие нарушений
эргономических требований и установила степень тяжести и напряженности
труда выше допустимой, должны стать в первую очередь объектами внимания с точки зрения разработки мер оптимизации функционирования системы.
При решении задач оптимизации возможными направлениями повышения эффективности функционирования систем «человек— машина—
среда» могут быть:
1. Мероприятия, воздействие которых направлено на совершенствование машины:
технические (изменение конструкции оборудования и его, элементов,
уровня механизации и автоматизации технологического процесса, применение средств технической безопасности и др.);
организационно-технологические (изменения режима работы оборудования, применение необходимой технологической оснастки и оргоснасткн, оснащение конструкциями, предупредительными знаками, индикацией и др.).
2. Мероприятия, воздействие которых направлено на совершенствование «среды»:
технические (изменение конструкции оборудования, уровня автоматизации и механизации, технологических процессов; замена предметов
труда — сырья и т. д.);
101
строительно-планировочные (реконструкция рабочего места, производственных участков, цеха и др.);
санитарно-технические (применение устройств и средств нормализации
санитарно-гигиенических условий производственной среды — вентиляции,
отопления и др.);
организационные (организация труда и производства, контроль за параметрами условий труда и др.).
3. Мероприятия, воздействие которых направлено на человека:
организационно-профилактические
(профотбор,
профориентация,
обучение, рационализация приемов труда и др.);
организационные (рационализация режима труда и отдыха, формы обслуживания рабочего места и др.);
медико-биологические профилактические (использование средств повышения работоспособности, сопротивляемости организма и др.);
защитные (использование средств индивидуальной защиты);
социально-психологические
(совершенствование
моральнополитического воспитания, нормализация
психологического «микроклимата» в коллективе, формирование положительной мотивации труда).
Исходя из возможных путей и средств повышения эффективности систем человек—машина, планируют достижение того уровня ее функционирования, который с учетом экономических и технических ограничений может
дать максимально возможный социально-экономический эффект.
Контрольные вопросы
1. Эргономика изучает:
а) экономические аспекты безопасности;
б) организацию условий эксплуатации машины;
в) параметры микроклимата в рабочей зоне;
г) цвета сигнальные и знаки безопасности.
2. К числу комплексных критериев эргономической оценки относится:
а) гуманность;
б) трудовая дисциплина;
в) психологическая совместимость в коллективе;
г) наличие инструкций по безопасности труда.
3. Пространственная организация рабочего места предусматривает:
а) распределение функций между человеком и машиной;
б) степень автоматизации;
в) наличие и размещение средств коллективной защиты;
г) размещение оборудования в цехе.
4. Уровни биологических факторов характеризуют:
а) производственную среду рабочего места;
б) размеры проходов между оборудованием;
102
в) средства отображения информации;
г) целевое назначение рабочего места.
5. Классификационные признаки рабочего места обобщают:
а) коэффициенты занятости;
б) затраты времени на основные и вспомогательные операции;
в) степень серийности производства;
г) пространственную организацию рабочего места.
6. К факторам тяжести труда относят:
а) характер рабочей позы;
б) число сигналов, воспринимаемых за один час;
в) число производственных операций;
г) внутрисменные простои по техническим причинам.
7. К мероприятиям направленным на совершенствование производственной
среды, относят:
а) строительно-планировочные;
б) использование средств повышения работоспособности;
в) изменение конструкции оборудования;
г) изменение режима работы.
2
ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ТРУДА ОПЕРАТОРА
Цель работы: изучить методику оценки связей в технических системах на
основе эргономики.
Краткие теоретические сведения
Комплекс (система) "человек-машина-среда" является основным предметом изучения в эргономике, при этом система принимается за единое
функциональное целое. Методы и принципы эргономики позволяют адаптировать техническую систему к человеку и наоборот.
К общим задачам эргономики относятся:
разработка эргономических требований к проектируемым системам
«человек-машина-среда";
рациональное распределение функций между машиной и оператором;
обоснование принципов создания систем "человек-машина-среда" по
заданным требованиям надежности системы;
обоснование методов отбора и подготовки операторов.
К частным задачам эргономики относят:
103
изучение влияния различных факторов окружающей физической среды (состава воздуха, метеорологических условий, перегрузок, шума, освещения и др.) на функциональное состояние и работоспособность человека;
разработку средств эффективной защиты организма от вредных влияний среды;
формирование принципов рациональной компоновки постов управления;
формирование требований к проектированию рабочих мест;
определение зон размещения оборудования;
исследование эффективности различных типов индикации (зрительной, слуховой и др.).
Методика учета связи изделия с человеком и средой
Проектирование и анализ систем "человек-машина" и "человекмашина-среда" невозможны без учета по возможности всех связей 'изделия
(технологии) с человеком и средой. Еще на начальной стадии проектирования, а в дальнейшем при оценке надежности системы тщательно рассматриваются конкретные действия человека оператора в системе.
Эффективность работы оператора зависит от условий его труда. Различают четыре типа условий: невыносимые, некомфортные, комфортные, высший комфорт.
Невыносимые - такие условия, при которых человеческий организм
существовать не может. В данных условиях работа производится при полной
или частичной изоляции оператора от вредного влияния внешней среды путем создания локальных защитных средств (скафандров, кессонов и др.).
Некомфортные условия характерны наличием только одного показателя внешней среды, который отличается от санитарных нормативов
(вибрационные нагрузки, наличие ядовитых паров, шум и др.).
При комфортных условиях все показатели внешней среды находятся в
удовлетворительном состоянии и соответствуют санитарно-гигиеническим
нормативам.
Высший комфорт соответствует наилучшему соотношению этих показателей.
Разрабатываемые эргономикой решения направлены на окончательную
ликвидацию или максимально возможное ослабление опасных и вредных
производственных факторов, на совершенствование оборудования и его элементов, с которыми взаимодействует человек (органы управления, средства
отображения информации - СОИ и т. п.), рабочих мест, на оптимизацию трудовой деятельности в целом. Неблагоприятные производственные факторы
должны быть устранены или ослаблены в источниках их возникновения в независимости от того, каковы эти источники: конструктивные ли недостатки
104
оборудования или применяемая технология либо недостатки в организации
производственного процесса.
Использование эргономических решений позволяет разрабатывать такие усовершенствования в технике, организации труда и, производства, которые наилучшим образом обеспечивают оптимизацию рабочей нагрузки на
организм человека и позволяют проектировать трудовую деятельность исходя из принципа, безопасности. Тем самым исключается возможность возникновения среди работающих травм и заболеваний и одновременно создаются
условия для проявления человеком своих творческих способностей в процессе профессиональной деятельности.
Согласно перечисленным условиям определены зоны комфорта (рис.
2.1., а) в соответствии с которыми разрабатываются средства защиты организма оператора от воздействия вредных и опасных факторов высшей среды,
а также мероприятия по снижению опасности этих факторов.
а
б
Рис. 2.1. Показатели условий труда оператора: а – зоны комфортности; б – графики для
определения минимально допустимых расстояний от травмоопасной зоны
Пример.
Определить зону комфортности работы оператора,
если его
рабочее место характеризуют следующие показатели;
температура
воздуха +26 оС,
влажность (относительная) 40 %, уровень шума
90 дБ, расход воздуха на вентиляцию 9 м3/ч.
(Ответ: оператор
работает в некомфортной зоне).
Задание
Определить зону комфортности работы оператора при заданных показателях (задаются преподавателем из табл. 2.1).
105
Одним из разделов эргономики, решающим задачи надежности систем
по критерию безопасности, является антропометрия. При этом одновременно
решаются и чисто конструкторские задачи. Например, высота ограждения и
размещение его на оптимальном удалении от опасной зоны с соблюдением
необходимой защиты оператора может существенно сказаться на габаритах,
металлоемкости в внешнем виде машины.
По данным графика (рис. 2.1, б) можно определить минимально необходимое расстояние от ограждения до места опасности в зависимости от высоты этого ограждения и размеров опасной зоны. Каждая кривая графика характеризует максимальную амплитуду движения рук над ограждениями разной высоты.
Кривая А соответствует высоте ограждения 2,44 м; В – 2.13; С - 1,98; D
- 1,83; Е - 1,68; F - 1,52; G - 1,37; Н - 1,22 м.
Если опасные элементы машины расположены над уровнем пола на
высоте h = 1,37 м, ограждение высотой 1,68 м следует удалить от опасных
элементов на к = 0, 48 м, а ограждение высотой 1,52 м - на 0, 68 м и т. д.
Таблица 2.1.
Вариант
1
2
3
4
5
Высота h Высота огэлемента раждения, м
от уровня
пола, м
0,7
1,0
1,2
1,4
1,6
Температура
воздуха, оС
Относительная
влажность, %
Уровень
шума, дБ
28
26
24
22
20
50
45
40
50
45
90
85
80
95
90
1,0
1,3
1,4
1,6
1,7
Контрольные вопросы
1.К общим задачам эргономики относится:
а) определение зон размещения оборудования;
б) обоснование методов отбора и подготовки операторов;
в) снижения уровня производственного шума;
г) обеспечение средствами слуховой индикации.
2.К общим задачам эргономики относят:
а) рациональное распределение функций между оператором и машиной;
б) изучение влияния перегрузок;
в) функциональную окраску помещения;
г) рациональную компоновку постов управления.
3. К частным задачам эргономики относят:
а) учет требований надежности системы;
б) разработку средств защиты от вредных факторов среды;
106
в) разработку эргономических требований к системе «Ч-М-С»;
г) рациональное распределение функций в системе «Ч-М-С».
4. Какой интегральный показатель определяет эффективность работы оператора:
а) абсолютная влажность;
б) климатический сезон;
в) комбинированное освещение;
г) комфортность.
5. При относительной влажности 81 % условия труда являются:
а) невыносимыми
б) некомфортными;
в) комфортными
г) комфортными в высшей степени.
6. Зоны комфорта для оператора определяются с целью:
а) организации отдыха оператора;
б) выбора высоты защитного ограждения;
в) разработки средств защиты;
г) распределение функций между оператором и машиной.
7. Что является средством отображения информации?
а) органы управления;
б) конструкция машины;
в) описание технологического процесса;
г) показания приборов на пульте.
3
ЦВЕТА СИГНАЛЬНЫЕ И ЗНАКИ
БЕЗОПАСНОСТИ
Цель работы: изучить сигнальные цвета и знаки безопасности и научиться распознавать их.
Краткие теоретические сведения
Организация современного производства немыслима без четкого
соблюдения требований норм и правил безопасности и производственной санитарии. В решении этих вопросов должны участвовать все те, кто
создает новую технику и передовую технологию, кто контролирует ее
соответствие современным требованиям безопасности, гигиены и психологии труда.
Можно привести много примеров, когда выпускаемые машины и
оборудование, а также используемая технология полностью отвечают
107
требованиям безопасности труда. В то же время иногда при разработке
технологических процессов и конструкций машин основное внимание
уделяется характеристикам, определяющим их производительность, а вопросы охраны труда учитываются не в полной мере, в результате чего
люди, работающие на новых машинах и агрегатах, могут быть поставлены в тяжелые и опасные условия, что, в свою очередь, может привести к
несчастным случаям.
Для привлечения внимания работающих к непосредственной
опасности, а также для предупреждения ее возможности и выполнения
определенных действий с целью обеспечения безопасности применяются сигнальные цвета и знаки безопасности (ГОСТ 12.4. 026-90).
СИГНАЛЬНЫЕ
ЦВЕТА
В соответствии с ГОСТ 12.4. 026-90 установлено три сигнальных
цвета: красный, желтый и синий.
1.КРАСНЫЙ СИГНАЛЬНЫЙ ЦВЕТ ("Стоп", "Запрещение", "Явная
опасность" ). Следует применять для: а) запрещающих знаков, б) надписей
и символов на знаках пожарной безопасности, в) обозначения отключающих устройств механизмов и машин, в том числе аварийных, г)
внутренних поверхностей открывающихся кожухов и корпусов, ограждающих движущиеся элементы механизмов и машин, и их крышек; д )
рукояток кранов аварийного сброса давления; е) корпусов масляных выключателей, находящихся в рабочем состоянии под напряжением; ж) обозначения пожарной техники; з) сигнальных ламп, извещающих о нарушении
условия безопасности.
2. ЖЕЛТЫЙ СИГНАЛЬНЫЙ ЦВЕТ ("Внимание", "Предупреждение о
возможной опасности").
Применяется в следующих случаях: а) для предупреждающих знаков;
б) обозначения элементов строительных конструкций, которые могут явиться
причиной несчастного случая (низких балок, выступов и перепадов в плоскости пола, неогражденных площадок, люков); в) для выделения элементов
производственного оборудования, неосторожное обращение с которыми
представляет опасность для работающих (маховиков, подвижных столов
станков, кромок штампов, прессов, бойков молотов, ограждающих конструкций площадок для работ, проводимых на высоте и т.д.); г) обозначения
элементов внутрицехового и межцехового транспорта, подъемнотранспортного оборудования (кабин и ограждений кранов, площадок грузоподъемников, бамперов и боковых поверхностей электрокар, тележек, погрузчиков); д) для обозначения постоянных и временных ограждений или
элементов ограждений, устанавливаемых на границах опасных зон и других
мест, в которых возможно падение с высоты; е) обозначения емкостей с
108
опасными и вредными веществами (ядовитыми, токсичными, находящимися под высоким давлением).
3. СИНИЙ СИГНАЛЬНЫЙ ЦВЕТ ("Безопасность", "Разрешение", "Путь
свободен", “Информация”).
Применяется для: а) предписывающих знаков; б) световых табло эвакуационных или запасных выходов, сигнальных ламп, пунктов первой помощи, аптечек и мест хранения спасательных средств, в) указательных знаков; г)
элементов производственной информации.
ЗНАКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Знаки безопасности согласно ГОСТ 12.4.026-90 подразделяются на
четыре группы: запрещающие, предупреждающие, предписывающие и указательные.
При необходимости уточнить, ограничить или усилить действия знаков безопасности допускается применять дополнительные таблички прямоугольной формы с поясняющими надписями или указательной стрелкой.
Дополнительные таблички следует размещать горизонтально под
знаком безопасности или вертикально справа от него. Длина дополнительной таблички должна быть не более диаметра или длины соответствующей
стороны знака безопасности, а цвет - соответствовать сигнальному цвету
знака, вместе с которым ее применяют. Поясняющие надписи и указательные стрелки на дополнительных табличках следует выполнять контрастным цветом: на красных, синих, зеленых – белым; на желтых - черным.
1. Запрещающие знаки предназначены для запрещения каких-либо
определенных действий в указанных местах или помещениях (запрещение
курения, пользования открытым огнем, входа или въезда транспорта и т.д.).
Знаки этой группы представляют собой круг красного цвета с белым
полем внутри, белой по контуру знака каймой с символическим изображением черного цвета на-внутреннем белом поле, перечеркнутым наклонной
полосой красного цвета (угол наклона 45°. слева сверху направо вниз).
Ширина кольца красного цвета должна быть равна 0,09-0.1 внешнего
диаметра, ширина наклонной красной полосы - 0,08, ширина белой каймы по
контуру знака - 0,02 внешнего диаметра.
Допускается применять запрещающие знаки с поясняющей надписью
выполненной шрифтом черного цвета. При этом красная наклонная полоса не наносится. На знаках пожарной безопасности поясняющие надписи
выполняются только красным цветом.
2. Предупреждающие знаки предназначены для предупреждения о
возможной опасности - взрывоопасных легковоспламеняющихся, ядовитых и едких веществах, электрическом напряжении, излучениях, возможном падении предметов и т.д.
109
Знаки этой группы представляют собой равносторонний треугольник
желтою цвета со скругленными углами, обращенный вершиной вверх, с
каймой черного цвета равной ширине 0,05 стороны треугольника, и символическим изображением черного цвета.
3. Предписывающие знаки обозначают разрешающее действие работающим, но только при соблюдении конкретных требований техники безопасности (обязательное применение средств индивидуальной защиты: касок,
спецодежды, перчаток, очков, антифонов и др.). Кроме того, эта группа знаков указывает путь эвакуации, подхода к местам пожарной техники или запасным выходам, а также определенные места выполнения работ, где обеспечена безопасность труда.
Знаки этой группы представляют собой круг синего цвета с синим
полем внутри, белой по контуру знака каймой шириной 0,02 диаметра знака с символическим изображением белого цвета на-внутреннем синем поле. Символическое изображение или поясняющая надпись наноситься черным цветом внутри белого поля круга.
4. Указательные знаки предназначены для указания места нахождения
различных объектов и устройств, пунктов медицинской помощи, складов,
пунктов питания, пожарных кранов, гидрантов, огнетушителей.
Знаки этой группы представляют собой синий прямоугольник, окаймленный белой каймой по контуру шириной 0,02 меньшей стороны прямоугольника с белым квадратом внутри, стороны которого равны 0,7 меньшей
стороны прямоугольника. Внутри белого квадрата черным цветом наносится
символическое изображение или поясняющая надпись. На знаках этой группы допускается изображать указательную стрелку и расстояние до объекта
белым цветом непосредственно в нижней части знака (под белым квадратом).
Опознавательные цвета трубопроводов. В целях быстрого определения
содержимого трубопроводов и для соблюдения работающими требований
безопасности вблизи этих трубопроводов регламентированы опознавательная
окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки (ГОСТ 14203-99).
Установлено 10 групп веществ, транспортируемых по трубопроводам, и соответствующая им окраска: 1 - вода (цвет опознавательной окраски - зеленый),
2 - пар (красный), 3 - воздух (синий), 4 и 5 горючие и негорючие газы, включая и сжиженные газы (желтый), 6 - кислоты (оранжевый), 7 - щелочи (фиолетовый), 8 и 9 - горючие и негорючие жидкости (коричневый), 10 - прочие вещества.
Опознавательная окраска трубопроводов наносится по всей их длине
или отдельным участкам, в зависимости от их расположения, размеров, освещенности и других факторов.
Для обозначения наиболее опасных веществ, транспортируемых по
трубопроводам, на трубопроводы наносятся предупреждающие цветовые
кольца, для которых установлены три цвета опознавательной окраски:
красный - для легковоспламеняющихся, взрыво- и огнеопасных веществ;
110
желтый - для вредных или опасных веществ (ядовитых, токсичных и
радиоактивных); зеленый - для безопасных и нейтральных веществ.
Если же вещество, транспортируемое по трубопроводам, обладает одновременно несколькими опасными свойствами, то на трубопроводы наносятся кольца разных цветов.
Для конкретизации вида опасности дополнительно к предупреждающим кольцам применяют и предупреждающие знаки, имеющие форму треугольника желтого цвета с символическим изображением черного цвета.
Этими знаками должны обозначаться радиоактивные, ядовитые, взрыво- и огнеопасные вещества, а также другие вещества, опасные при их разбрызгивании.
Порядок выполнения работы
Используя приложение, предложить знаки безопасности для следующих объектов: столовая, сварочный пост, комната отдыха, склад химических
реактивов, ремонтно-механический цех, территория АЗС, или использовать
любой производственный объект (на выбор студента).
Содержание отчета
Кратко описать сигнальные цвета и дать характеристику знакам безопасности. Выполнить предложенное преподавателем задание.
Контрольные вопросы
1. Для чего предназначены запрещающие знаки?
а) для запрещения каких-либо определенных действий;
б) для запрещения всех действия, кроме тех, которые указаны на знаке;
в) для запрещения любых действий;
г) для предупреждения возможной опасности.
2. Для чего предназначены предупреждающие знаки?
а) для запрещения каких-либо определенных действий;
б) для предупреждения о возможной опасности;
в) на запрещения действий, изображенных на знаке;
г) для разрешения всех действий, кроме тех, которые изображены на знаке.
3.Для чего предназначены предписывающие знаки?
а) для указания мест нахождения различных объектов и устройств;
б) для предупреждения о возможной опасности;
в) обозначают разрешающее действие работающим, но только при соблюдении конкретных требований техники безопасности;
г) обозначают разрешающие действия работающим, но только без использования изображенных на знаке предметов
111
4. Для чего предназначены указательные знаки?
а) предназначены для закрепления указанных на знаке действий;
б) предназначены для выполнения всех действий, кроме тех, которые указаны на знаке;
в) для указания мест нахождения различных объектов и устройств, изображенных на знаке;
г) для указания о возможной опасности, изображенных на знаке различных объектов и
устройств.
5. Запрещающий знак имеет вид:
а)
б)
в)
г)
6. Предупреждающие знаки имеют вид:
а)
б)
в)
г)
7. Предписывающие знаки имеют вид:
а)
б)
в)
г)
112
Приложение 3.1
ЗНАКИ БЕЗОПАСНОСТИ
1. ЗАПРЕЩАЮЩИЕ ЗНАКИ
№
1.1
Смысловые значе- Изображение
ния
Запрещается пользоваться открытым огнем
1.2
Запрещается курить
Там же где и знак 1.1 и в местах наличия
отравляющих взрывчатых веществ
1.3
Вход(проход)
прещен
У входов в опасные зоны, а также помещения и зоны куда закрыт доступ посторонних лиц
за-
1.4
Запрещается тушить
водой
Место установки
На наружной стороне двери складов, с
воспламеняющимися и взрывоопасными
материалами и веществами, внутри этих
складов, при входе на участки работ с указанными материалами и веществами, на
оборудовании, представляющими опасность взрыва или воспламенения, на таре
для хранения и транспортирования воспламеняющихся и взрывоопасных веществ
У входов в помещения и места, предназначенные для хранения и работы с материалами, тушение которых в случае их
возгорания запрещено (щелочные металлы
и др.)
113
2. ПРЕДУПРЕЖДАЮЩИЕ ЗНАКИ
№
2.1
Смысловые значе- Изображение
ния
Осторожно! Легковоспламеняющиеся вещества
Место установки
2.2
Осторожно! Опасность взрыва
2.3
Осторожно! Едкие
вещества
На дверях складов, внутри
складов, в местах работ с едкими веществами, на таре для
хранения
и
транспортирования едких веществ
2.4
Осторожно!
Электрическое
напряжение
На опорах воздушных сетей,
корпусах электрооборудования и помещениях камер, выключателей
трансформаторов, на сетчатых и сплошных ограничениях, токоидущих частей и т.д.
На входных дверях складов,
внутри складов, в местах
хранения, перед входами на
участки работ с легковоспламеняющимися веществами, на таре хранения и транспортировании
На дверях складов, перед
входами на участки работ с
взрывоопасными материалами и веществами, на таре
хранения и транспортирования
114
3. ПРЕДПИСЫВАЮЩИЕ ЗНАКИ
N
3.1
Смысловые
Изображение
значения
Работать в каске!
Место установки
При входе в рабочие помещения или на участки работ,
где существует возможность
падения предметов сверху
3.2
Работать в защитных перчатках!
На участках работ,
связанных с опасностью травмирования рук
3.3
Работать
в
защитной одежде!
При входе в рабочие помещения или на участки работ, связанных с опасностью воздействия на тело
человека опасного и (или)
вредного фактора
3.4
Работать
в
защитной обуви!
При входе в рабочие помещения или на участки работ, связанных с опасностью травмирования ног
115
4. УКАЗАТЕЛЬНЫЕ ЗНАКИ
№
4.1
Смысловые значения
Огнетушитель!
4.2
Пункт извещения
жаре!
4.3
Место для курения!
4.4
Расположение
определенного места, объекта, средства!
4
Изображение
о по-
Место установки
В производственных помещениях
и на территориях
для указания местонахождения огнетушителей
В производственных помещениях
и на территориях
для указания местонахождения
пункта извещения
о пожаре
В производственных помещениях и
на территориях для
указания места курения
В производственных помещениях и
на территориях для
информации при
помощи
символа
(например, «Пункт
медицинской
помощи», «Телефон»)
или
поясняющей
надписи
(например,
«Проход
здесь», «Питьевая
вода»)
НАЗНАЧЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ АНАЛИЗА
РИСКА ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЙ
Цель работы: Изучить основные требования к процедуре и оформлению результатов анализа риска.
116
Задачи анализа риска
Анализ риска является частью системного подхода к принятию политических решений, процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности промышленных аварий для жизни человека, заболеваний или травм, ущерба имуществу и окружающей среде, называемого в нашей стране обеспечением промышленной безопасности, а за рубежом - управлением риском.
Управление риском включает сбор и анализ информации о промышленной безопасности, анализ риска (анализ опасности) и контроль (надзор)
безопасности. Анализ риска - центральное звено в обеспечении безопасности,
базируется на собранной информации и определяет меры по контролю безопасности промышленных объектов. Процедура анализа риска - составная
часть декларирования безопасности промышленного объекта, экспертизы
безопасности, экономического анализа безопасности по критериям "стоимость-безопасность-выгода", страхования и других видов анализа и оценки
состояния безопасности промышленных объектов и регионов, на территории
которых возможны техногенные чрезвычайные ситуации.
Основная задача анализа риска заключается в том, чтобы предоставить
объективную информацию о состоянии промышленного объекта лицам, принимающим решения в отношении безопасности анализируемого объекта.
Анализ риска должен дать ответы на три основных вопроса:
1. Что плохого может произойти? (Идентификация опасностей);
2. Как часто это может случаться? (Анализ частоты);
3. Какие могут быть последствия? (Анализ последствий).
Анализ риска - эффективное средство, когда определены подходы к
выявлению опасностей и рисков, принимаются меры по выработке объективных решений о приемлемом уровне риска, устанавливаются требования и рекомендации по регулированию безопасности.
Основные процедуры
Процесс риск-анализа должен содержать последовательность следующих основных процедур:
планирование и организация работ;
идентификация опасностей;
оценка риска;
разработка рекомендаций по уменьшению риска (управлению риском).
На каждом этапе анализа риска должна оформляться документация.
На этапе планирования работ необходимо:
описать причины и проблемы, которые вызвали необходимость проведения риск-анализа;
определить анализируемую систему и дать ее описание;
подобрать необходимую группу исполнителей для проведения анализа;
117
определить и описать источники информации о безопасности системы;
указать ограничения исходных данных, финансовых ресурсов и другие
возможности, определяющие глубину, полноту и детальность риск-анализа;
четко определить цели риск-анализа;
определить критерии приемлемого риска.
В состав группы исполнителей, выполняющих анализ риска, рекомендуется включать специалистов промышленного объекта (или соответствующей проектной организации) и органов госгортехнадзора.
Чтобы обеспечить приемлемое качество анализа риска, необходимо использовать знание технической системы и методов анализа.
Если существуют результаты анализа риска для подобной системы, то
их можно применять в качестве исходного документа. Однако следует показать, что системы и процессы подобны или что отличия не будут вносить
значительных изменений в результаты анализа.
На различных этапах жизненного цикла опасного объекта могут определяться конкретные цели анализа риска.
На этапе размещения или проектирования целью риск-анализа может
быть:
выявление опасностей и количественная оценка риска с учетом воздействия поражающих факторов аварии на персонал, население, материальные
объекты, окружающую природную среду;
обеспечение учета результатов при анализе приемлемости предложенных решений и выборе оптимальных вариантов размещения оборудования,
объекта с учетом особенностей окружающей местности;
обеспечение информацией для разработки инструкций, технологического регламента и планов ликвидации аварийных ситуаций, действий в
чрезвычайных ситуациях;
оценка альтернативных конструкторских предложений.
На этапе эксплуатации и реконструкции целью риск-анализа может
быть:
сравнение условий эксплуатации объекта с соответствующими требованиями безопасности;
уточнение информации об основных опасностях;
разработка рекомендаций по организации деятельности органов госгортехнадзора (например, по обоснованию, изменению нормативных требований или решения о взятии объекта под надзор, по вопросам лицензирования, определения частоты проверок состояния безопасности производств и
т.п.);
совершенствование инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию, планов локализации аварийных ситуаций и действий в чрезвычайных ситуациях;
оценка эффекта изменения в организационных структурах. приемах
практической работы и технического обслуживания в отношении параметров
безопасности.
118
На этапе вывода из эксплуатации (или ввода в эксплуатацию) целью
риск-анализа может быть:
выявление опасностей и оценка последствий аварий;
обеспечение информацией для разработки, уточнения инструкций по
выводу из эксплуатации (вводу в эксплуатацию).
При выборе метода анализа риска следует учитывать сложность рассматриваемых процессов, наличие необходимых данных и квалификацию
привлекаемых специалистов, проводящих анализ. При этом более простые,
но ясные методы анализа должны иметь предпочтение перед более сложными, но не до конца ясными и методически обеспеченными. Приоритетными в
использовании являются методические материалы, согласованные или утвержденные Госгортехнадзором России или МЧС России.
На этапе планирования должны быть четко выявлены управленческие
решения, которые должны быть приняты, и требуемые для этих целей выходные данные (показатели) риск-анализа.
Критерии приемлемого риска определяются методами проведения анализа риска, наличием необходимой информации, возможностями и целями
анализа. При этом критерии приемлемого риска могут задаваться нормативно-правовой документацией или определяться на этапе планирования рисканализа или в процессе получения результатов анализа. Основные требования к выбору критерия приемлемого риска при проведении анализа риска его обоснованность и определенность.
Основной для определения приемлемой степени риска в общем случае
должны служить:
законодательство по промышленной безопасности; правила, нормы
безопасности в анализируемой области;
дополнительные требования специально уполномоченных органов,
влияющие на повышение промышленной безопасности;
сведения об имеющихся аварийных событиях и их последствиях;
опыт практической деятельности.
Требования к оформлению результатов анализа риска
Результаты анализа риска должны быть обоснованы и оформлены таким образом, чтобы выполненные расчеты и выводы могли быть проверены
и повторены специалистами, которые не участвовали при первоначальном
анализе.
Процесс анализа риска должен документироваться отчетом. Объем отчета зависит от целей риск-анализа, однако документация должна включать
следующие разделы:
титульный лист;
список исполнителей с указанием должностей, научных званий, организации;
аннотацию;
119
содержание (оглавление);
задачи и цели;
описание анализируемой технологической системы;
методологию анализа, исходные предположения и ограничения, определяющие пределы риск-анализа;
описание используемых методов анализа, моделей аварийных процессов и обоснование их применения;
исходные данные и их источники, в том числе данные по аварийности
и надежности оборудования;
результаты идентификации опасности;
результаты оценки риска;
анализ неопределенностей результатов;
рекомендации по уменьшению степени риска или управлению риском;
заключение;
список используемой литературы.
Контрольные вопросы
1. Центральным звеном обеспечения безопасности является:
а) страхование риска;
б) анализ риска;
в)исключение риска;
г) контроль безопасности.
2. Одним из основных аспектов риск-анализа является:
а) анализ последствий;
б) изучение обстоятельств происшествия;
в) выявление причин происшествия;
г) установление травмирующего фактора.
3. Идентификация опасностей отвечает на вопрос:
а) Какие могут быть последствия?
б) как часто это может случиться?
в) когда это произошло?
г) что плохого может произойти?
4. Управление риском предусматривает:
а) разработку рекомендаций по уменьшению риска;
б) организацию расследования происшествия;
в) совершенствование конструкции механизмов;
г) анализ частоты происшествий.
5. На этапе вывода опасного объекта из эксплуатации целью риск-анализа
является:
а) план действий в чрезвычайных ситуациях;
б) выявление опасностей и оценка последствий аварий;
120
в) оценка эффекта изменения в приемах практической работы;
г) оценка опыта практической деятельности.
6. Критерии приемлемого риска определяют на этапе:
а) планирования работа;
б) ввода опасного объекта в эксплуатацию;
в) вывода из эксплуатации;
г) размещения и проектирования.
7. Анализ риска выполняют:
а) специалисты страховых компаний;
б) специалисты МЧС;
в) специалисты предприятия и органов надзора;
г) специалисты МВД
5
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА
РИСКА
Цель работы: Изучить показатели риска, порядок выявления техногенной
опасности и основные положения оценки риска.
Показатели риска
Риск является неизбежным сопутствующим фактором промышленной
деятельности. Риск фактически есть мера опасности. Цель управления риском - предотвращение или уменьшение травматизма, разрушений материальных объектов, потерь имущества и вредного воздействия на окружающую
среду. Для управления риском его необходимо проанализировать и оценить.
Анализ риска служит полезным средством, когда имеется намерение выявить
существующие опасности, определить уровни рисков выявленных нежелательных событий (по частоте и последствиям) и реализовать меры по уменьшению риска в случае превышения его приемлемого уровня.
Анализ риска может быть не только количественным, при котором основные результаты получаются путем расчета показателей риска, но и качественным, при котором результаты представлены в виде текстового описания, таблиц, диаграмм путем применения качественных методов анализа
опасностей и экспертных оценок
Ниже рассмотрены основные показатели риска, характеризующие
опасности промышленных аварий.
Понятие риска используется для измерения опасности и обычно относится к индивидууму или группе людей (производственного персонала и населения), имуществу (материальным объектам, собственности) или окружающей среде. Чтобы подчеркнуть, что речь идет об измеряемой величине,
121
используют понятие "степень риска" или "уровень риска". Степень риска
аварии сложной технической системы, для которой, как правило, присуще
наличие множества опасностей, определяется на основе анализа совокупности показателей рисков, выявленных при анализе нежелательных событий
(например, событий, связанных с разгерметизацией оборудования, отказом
средств предупреждения, ошибками человека, с проявлением неблагоприятных метеоусловий, воздействиями на различные субъекты и т.п.).
Одна из наиболее часто употребляющихся характеристик опасности –
индивидуальный риск (individual risk) - частота поражения отдельного индивидуума в результате воздействия исследуемых факторов опасности. Индивидуальный риск определяется потенциальным риском и вероятностью нахождения человека в районе возможного действия опасных факторов. При
этом индивидуальный риск во многом определяется квалификацией и обученностью индивидуума действиям в опасной ситуации, его защищенностью.
Индивидуальный риск зависит от распределения потенциального риска. При
риск-анализе обычно не рассчитывается индивидуальный риск для каждого
человека, а оценивается этот показатель для групп людей, характеризующихся более-менее одинаковым время пребыванием в различных опасных зонах
и использующих одинаковые средства защиты. Обычно речь идет об индивидуальном риске для работающих и для населения окружающих районов или
для более узких групп, например для рабочих различных специальностей.
Другой комплексной мерой риска, характеризующей опасный объект (и
территорию), будет потенциальный территориальный риск пространственное распределение частоты реализации негативного воздействия определенного уровня. Данная мера риска не зависит от факта нахождения объекта
воздействия (например - человека) в данном месте пространства. Предполагается, что вероятность нахождения объекта воздействия равна 1 (например,
человек находится в данной точке пространства в течение всего рассматриваемого промежутка времени). Потенциальный риск не зависит от того, находится ли опасный объект в многолюдном или пустынном месте и может
меняться в широком интервале. Потенциальный риск, в соответствии с названием, выражает собой потенциал максимально возможного риска для конкретных объектов воздействия, находящихся в данной точке пространства.
На практике важно знать распределение потенциального риска для отдельных источников опасности и для отдельных сценариев аварий. Как правило,
потенциальный риск оказывается промежуточной мерой опасности, используемой для оценки социального и индивидуального риска. Распределение потенциального риска и плотности населения в исследуемом районе позволяет
получить количественную оценку социального риска для населения. Для этого нужно определить число пораженных при каждом сценарии от каждого
источника опасности и затем определить зависимость частоты событий F, в
которых пострадало на том или ином уровне число людей, больше определенного N, от этого определенного числа людей (социальный риск).
122
Социальный риск – характеризует масштаб возможных аварий и определяется функцией, у которой есть установившееся название F/N-кривая. В
зависимости от задач анализа под N можно понимать и общее число пострадавших, и число смертельно травмированных или другой показатель тяжести
последствий. Соответственно, критерий приемлемой степени риска будет определяться уже не числом для отдельного события, а кривой, построенной
для различных сценариев аварий. В настоящее время общераспространенным
подходом для определения приемлемости риска является использование двух
кривых, когда логарифмических координатах определены F/N-кривые приемлемого и неприемлемого социального риска смертельного травмирования,
а область между этими кривыми определяет промежуточную степень риска,
вопрос о снижении которой следует решать с учетом специфики производства и местных условий путем согласования с органами надзора и местного самоуправления.
Другой количественной интегральной мерой опасности является коллективный риск (Potential Loss of Life -PLL) определяющий масштаб ожидаемых последствий для людей от потенциальных аварий. Фактически коллективный риск определяет ожидаемое количество смертельно травмированных в результате аварий на рассматриваемой территории за определенный
период времени.
Для анализа экологической безопасности зависимость площади зараженной поверхности от частоты аварии может служить мерой экологического риска. Для целей страхования важен такой показатель риска, как статистически ожидаемая величина ущерба в стоимостном выражении (величина, определяемая произведением частоты аварии на ущерб).
Идентификация опасностей
Основная задача этапа идентификации опасностей выявление (на основе информации о безопасности данного объекта, данных экспертизы и опыта
работы подобных систем) и четкое описание всех присущих системе опасностей. Это ответственный этап анализа, так как не выявленные на этом этапе
опасности не подвергаются дальнейшему рассмотрению и исчезают из поля
зрения.
На начальном этапе идентификации проводится предварительный анализ опасностей с целью выявления опасных подсистем (блоков) технологической системы промышленного объекта. Критерий опасности подсистем на
данном этапе - распределение в технологической системе опасных веществ и
(или) их смесей с учетом возможности их неконтролируемого истечения (выброса), наличие источников их воспламенения (взрыва) и внешних (техногенных, природных) опасностей.
Результаты предварительного анализа и применения методов идентификации опасностей дают возможность определить, какие элементы, блоки
123
или процессы в технологической системе требуют более серьезного анализа
и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности.
Результат идентификации опасностей - перечень нежелательных событий, приводящих к аварии. Идентификация опасностей завершается также
выбором дальнейшего направления деятельности. Это может
быть:
решение прекратить дальнейший анализ ввиду незначительности опасностей;
решение о проведении более детального анализа риска;
выработка рекомендаций по уменьшению опасностей.
Оценка риска
При необходимости, после идентификации опасностей переходят к
этапу оценки риска. На этапе оценки риска выявленные опасности должны
быть оценены с точки зрения их соответствия критериям приемлемого риска.
При этом как критерии приемлемого риска, так и соответственно результаты
оценки риска могут быть выражены как качественно (в виде текста, таблиц),
так и количественно путем расчета показателей риска.
Важно подчеркнуть, что использование сложных и дорогостоящих расчетов зачастую дает значение риска, точность которого для сложных технических систем невелика. Как показывает практика, погрешность значений вероятностных оценок риска даже в случае наличия всей необходимой информации, как правило, не менее одного порядка. В этом случае проведение
полной количественной оценки риска более полезно для сравнения источников опасностей или различных мер безопасности (например, при размещении
оборудования), чем для составления заключения о степени безопасности
объекта. Поэтому на практике в первую очередь следует применять качественные методы анализа риска, опирающиеся на продуманную процедуру,
специальные вспомогательные средства (бланки, детальные методические
руководства) и практический опыт исполнителей. Однако количественные
методы оценки риска всегда очень полезны, а в некоторых ситуациях и единственно допустимы, в частности, для сравнения опасностей различной природы или для иллюстрации результатов.
Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий выявленных событий и анализ неопределенностей результатов. Однако, когда
последствия незначительны или частота рассматриваемых событий крайне
мала, достаточно оценить один параметр.
Для анализа и оценки частоты обычно используются следующие подходы:
использование статистических данных по аварийности и надежности
системы, соответствующих типу объекта или виду деятельности;
использование логических методов анализа «деревьев событий» или
«деревьев отказов»;
124
экспертная оценка путем учета мнения специалистов в данной области.
Обеспечение необходимой информацией - важное условие оценки риска. Вследствие недостатка статистических данных, на практике рекомендуется использовать экспертные оценки и методы ранжирования риска, основанные на упрощенных методах его оценки. В этих подходах рассматриваемые
события обычно разбиваются по величине вероятности, тяжести последствий
и риска на несколько групп (категории, рангов), например с высоким, промежуточным, низким или незначительным уровнем риска. При таком подходе высокий уровень риска считается, как правило, неприемлемым, промежуточный требует выполнения программы работ по его уменьшению, низкий
считается приемлемым, а незначительный вообще не рассматривается.
Анализ последствий включает оценку воздействий на людей, имущество или окружающую среду. Для прогнозирования последствий необходимо
оценить физические эффекты нежелательных событий (пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ). В связи с этим необходимо использовать модели
аварийных процессов и критерии поражения изучаемых объектов воздействия, понимать их ограничения.
На этапе оценки риска необходимо проанализировать неопределенность и точность результатов. Имеется много неопределенностей, связанных
с оценкой риска. Как правило, основные источники неопределенностей - недостатки информации по надежности оборудования (высокая погрешность
значений) и человеческим ошибкам, а также принимаемые предположения,
допущения используемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно
интерпретировать результаты оценки риска, необходимо понимать неопределенности и их причины. Анализ неопределенности - это перевод неопределенности исходных параметров и предположений использованных при оценке риска, в неопределенность результатов. Источники неопределенности
должны быть идентифицированы и представлены в результатах.
При необходимости, на заключительном этапе оценки определяется
степень риска всего объекта путем анализа и обобщения показателей риска
выявленных событий.
Разработка рекомендаций по уменьшению риска
Разработка рекомендаций по уменьшению риска (управлению риском)
- заключительный этап анализа риска. Рекомендации могут признать существующий риск приемлемым или указывать меры по уменьшению риска (или, в
общем случае, меры по его управлению).
Меры по уменьшению риска могут иметь технический или организационный характер. В выборе типа меры решающее значение имеет общая оценка действенности мер, влияющих на риск.
На стадии эксплуатации опасного объекта организационные меры могут компенсировать ограниченные возможности для принятия крупных технических мер по уменьшению опасности.
125
При разработке мер по уменьшению риска необходимо учитывать, что,
вследствие возможной ограниченности ресурсов, в первую очередь должны
разрабатываться простейшие и связанные с наименьшими затратами рекомендации, а также меры на перспективу.
Во всех случаях, где это возможно, меры уменьшения вероятности аварии должны иметь приоритет над мерами уменьшения последствий аварий.
Это означает, что выбор технических и организационных мер для уменьшения опасности имеет следующие приоритеты:
а) меры уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуаций,
включающие:
меры уменьшения вероятности возникновения неполадки (отказа);
меры уменьшения вероятности перерастания неполадки в аварийную
ситуацию;
б) меры уменьшения тяжести последствий аварии, которые, в свою
очередь, имеют следующие приоритеты:
меры, предусматриваемые при проектировании опасного объекта (например, выбор несущих конструкций);
меры, относящиеся к системам противоаварийной защиты и контроля;
меры, касающиеся организации, оснащенности и боеготовности противоаварийных служб.
Иными словами, в общем случае (при равной возможности реализации
рекомендаций) первоочередными мерами обеспечения безопасности являются меры предупреждения аварии.
Контрольные вопросы
1.Если результат определяют расчетом показателей риск-анализ является:
а) качественным;
б) количественным;
в) интегральным;
г) дифференциальным.
2. Одним из показателей техногенного риска является:
а) количество опасных объектов;
б) размеры промплощадки предприятия;
в) численность производственного персонала;
г) ошибки производственного персонала.
3. Экспертные оценки являются основанием для риск-анализа:
а) качественного; б) количественного;
в) дифференциального; г) сравнительного
4. Промежуточный метод опасности является:
а) индивидуальный риск;
б) потенциальный риск;
в) коллективный риск;
126
г) территориальный риск.
5. Обученность персонала действиям в опасной ситуации определяет степень:
а) индивидуального риска;
б) экологического риска;
в) социального риска;
г) приемлемого риска.
6. Для анализа и оценки частоты нежелательных событий используют:
а) коэффициент частоты травматизма;
б) коэффициент тяжести травматизма;
в) статистику аварийности и надежности;
г) экспертные оценки специалистов.
7. Индивидуальный риск зависит:
а) от распределения потенциального риска;
б) от распределения потенциального риска;
в) от характеристик территории промзоны;
г) от тяжести последствий нежелательного события.
6
МЕТОДЫ АНАЛИЗА РИСКА
Цель работы: Изучить наиболее распространенные методы риск-анализа и
условия их применения.
Методы проведения анализа риска
При выборе методов проведения анализа риска необходимо учитывать
цели анализа, критерии приемлемого риска, тип анализируемой системы и
характер опасности, наличие ресурсов для проведения анализа необходимой
информации, опыт и квалификацию исполнителей и другие факторы.
Метод риск-анализа должен удовлетворять следующим требованиям:
должен быть научно обоснован и соответствовать рассматриваемой
системе;
должен давать результаты в виде, позволяющем лучше понимать характер риска и намечать пути его снижения;
метод должен быть повторяемым и проверяемым.
На стадии идентификации опасностей рекомендуется использовать один или несколько из перечисленных ниже методов анализа
риска:
"Что будет, если...?";
проверочный лист;
комбинацию методов "Что будет, если...?"/проверочный лист;
127
анализ опасности и работоспособности;
анализ вида и последствий отказов;
анализ дерева отказов;
анализ дерева событий;
соответствующие эквивалентные методы.
Указания по выбору методов анализа риска для различных видов деятельности и этапов функционирования объекта представлены в табл. 5.1.
Здесь приняты следующие обозначения:
0 - наименее подходящий метод анализа;
+ - рекомендуемый метод;
++ - наиболее подходящий метод.
Методы могут применяться изолированно или в дополнение друг к
другу, причем качественные методы могут включать количественные критерии риска (в основном по экспертным оценкам с использованием, например,
матрицы "вероятность-тяжесть последствий" ранжирования опасности).
Полный количественный анализ риска может включать все указанные методы.
Таблица 6.1
Рекомендации по выбору методов риск-анализа
Метод
Анализ "Что будет, если .
. .?"
Метод
проверочного
листа
Анализ опасности и работоспособности
Анализ видов и последствий отказов
Анализ деревьев отказов
и событий
Количественный анализ
риска
Вид деятельности
Размеще- ввод в экс- проек- эксплуа реконние
плуататиро- тация струкцию/вывод вание
ция
0
++
+
++
+
0
+
+
++
+
0
+
++
+
++
0
+
++
+
++
0
+
++
+
++
++
0
++
+
++
Характеристика и условия применения различных методов
анализа
1. Методы проверочного листа (Check-List) и "Что будет, если...?"
(What - It) или их комбинация относятся к группе качественных методов
оценки опасности, основанных на изучении соответствия условий эксплуата-
128
ции объекта или проекта действующим требованиям промышленной безопасности.
Результат проверочного листа - перечень вопросов и ответов о соответствии объекта требованиям безопасности и указания по обеспечению безопасности. Метод проверочного листа отличается от "Что будет, если...?" более обширным представлением исходной информации и результатов о последствиях нарушений безопасности.
Эти методы наиболее просты (особенно при обеспечении их вспомогательными формами, унифицированными бланками, облегчающими на практике проведение анализа и представление результатов), недороги (результаты
могут быть получены одним человеком в течение одного дня) и наиболее
эффективны при исследовании безопасности хорошо изученных объектов с
известной технологией или объектов с незначительным риском крупной аварии.
2. Анализ вида и последствий отказов (АВПО, Failure Mode and Effects
Analysis - FMEA) применяется для качественной оценки безопасности
технических систем. Существенной чертой этого метода является рассмотрение каждого аппарата (установки, блока, изделия) или составной части
системы (элемента) на предмет того, как он стал неисправным (вид и причина отказа) и как этот отказ воздействует на техническую систему (последствия отказа).
Анализ вида и последствий отказа можно расширить до количественного анализа вида, последствий и критичности отказа (АВПКО, Failure Mode,
Effects and Critical Analysis - FMECA). В этом случае каждый вид отказа ранжируется с учетом двух составляющих критичности - вероятности (или частоты) и тяжести последствий отказа. Понятие критичности близко к понятию
риска и может быть использовано при более детальном количественном анализе риска аварии. Определение параметров критичности необходимо для
выработки указаний и приоритетности мер безопасности.
Результаты анализа представляются в виде таблиц с перечнем оборудования, вида и причин возможных отказов, частоты, последствий, критичности, средств обнаружения неисправности (сигнализаторы, приборы контроля
и т.п.) и рекомендаций по уменьшению опасности.
В табл. 6.2 приведены рекомендуемые показатели (индексы) уровня и
критерии критичности по вероятности и тяжести последствий отказа (события). При анализе необходимо выделять четыре группы, которым может быть
нанесен ущерб от аварии: персонал, население, окружающая среда, материальные объекты (оборудование и сооружения промышленного предприятия и
близлежащих населенных пунктов).
Критерии отказа по тяжести последствий: катастрофический приводит к смерти людей, наносит существенный ущерб объекту и невосполнимый
ущерб окружающей среде, критический (некритический) угрожает (не угрожает) жизни людей, потере объекта, окружающей среде, с пренебрежимо
129
малыми последствиями не соответствующий ни одному из трех указанных
выше критерию.
В табл. 6.2 приведены буквенные обозначения категорий отказов (степени риска отказа): А (обязателен детальный анализ риска, требуются особые
меры безопасности для снижения риска); В (желателен детальный анализ
риска, требуются меры безопасности); С (рекомендуется проведение анализа
риска и понятие мер безопасности); Д (анализ и принятие мер безопасности
не требуется).
Таблица 6.2
Матрица "вероятность - тяжесть последствий"
Ожидаемая частота возникновения (количество за год)
Частый отказ
Вероятный отказ
Возможный отказ
Редкий отказ
Практически
невероятный
отказ
Критерий отказов по тяжести последствий
катастро- критиченекритичеотказ с префический ский отказ ский отказ
небрежимо
отказ
малыми последствиями
>1
А
А
А
С
1-10 -2
А
А
В
С
10 -2-10-4
А
В
В
С
10 -4
А
В
С
Д
<10-4
В
С
С
Д
Критерии, приведенные в табл. 6.2, могут применяться для ранжирования опасности и определения степени риска всего промышленного объекта.
В этом случае ранг А соответствует наиболее высокой (неприемлемой) степени риска объекта, требующей незамедлительных мер по обеспечению
безопасности. Соответственно, показатели В, С отвечают промежуточным
степеням риска, а ранг Д наиболее безопасным условиям. Проблема заключается в учете вкладов рисков неполадок (отказов) составных частей промышленного объекта в общий риск аварии.
Методы АВПО, АВПКО применяются для анализа проектов сложных
технических систем или при модификации опасных производств. Выполняется группой специалистов, состоящей из 3 - 7 чел., в течение нескольких
дней, недель.
3. В методе анализа опасности и работоспособности (АОР, Hazard and
Operability Study - HAZOP) исследуется влияние отклонений технологических параметров (температуры, давления и др.) от регламентных режимов с
точки зрения возникновения опасности. АОР по сложности и качеству результатов соответствует уровню АВПО, АВПКО.
130
В процессе анализа для каждой производственной линии и блока определяются возможные отклонения, причины и указания по их недопущению.
При характеристике отклонения используются ключевые слова «нет» «больше», «меньше», «так же, как», «другой», «иначе, чем», «обратный» и т.п.
Применение ключевых слов помогает исполнителям выявить все возможные
отклонения. Конкретное сочетание этих слов с технологическими параметрами определяется спецификой производства.
Примерное содержание ключевых слов следующее:
НЕТ – отсутствие прямой подачи вещества, когда она должна быть;
БОЛЬШЕ (МЕНЬШЕ) – увеличение (уменьшение) значений режимных
переменных по сравнению с заданными (температуры, давления, потока);
ТАК ЖЕ, КАК – появление дополнительных компонентов (воздух, вода, примеси);
ДРУГОЙ – состояние, отличающееся от обычной работы установки
(пуск, остановка, повышение производительности и т.д.);
ИНАЧЕ, ЧЕМ – полное замещение процесса, непредвиденное событие,
разрушение, разгерметизация оборудования;
ОБРАТНЫЙ – логическая противоположность замыслу, появление обратного потока вещества.
Результаты анализа представляются на специальных технологических
листах (таблицах). Степень опасности отклонений может быть определена
количественно путем оценки вероятности и тяжести последствий рассматриваемой ситуации по критериям критичности аналогично методу АВПКО
(табл. 6.2).
Отметим, что метод АОР так же, как АВПКО, кроме идентификации
опасностей и их ранжирования позволяет выявить неясности и неточности в
инструкциях по безопасности и способствует их дальнейшему совершенствованию. Недостатки методов связаны с затрудненностью их применения для
анализа комбинаций событий, приводящих к аварии.
4. Логико-графические методы анализа "деревьев отказов и событий".
Практика показывает, что возникновение и развитие крупных аварий,
как правило, характеризуется комбинацией случайных локальных событий,
возникающих с различной частотой на разных стадиях аварии (отказы оборудования, человеческие ошибки, внешние воздействия, разрушение, выброс,
пролив вещества, рассеяние веществ, воспламенение, взрыв, интоксикация и
т.д.). Для выявления причинно-следственных связей между этими событиями
используют логико-графические методы анализа "деревьев отказов и событий".
При анализе деревьев отказов (АДО, Fault Tree Analysis - FTA) выявляются комбинации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и
внешних (техногенных, природных) воздействий, приводящих к основному
событию (аварийной ситуации). Метод используется для анализа возможных
причин возникновения аварийной ситуации и расчета ее частоты (на основе
знания частот исходных событий).
131
Анализ дерева событий (АДС, Event Tree Analysis - ETA) алгоритм построения последовательности событий, исходящих из основного события
(аварийной ситуации). Используется для анализа развития аварийной ситуации. Частота каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается
путем умножения частоты основного события на вероятность конечного события (например, аварии с разгерметизацией аппарата с пожаровзрывоопасным веществом в зависимости от условий могут развиваться как с воспламенением, так и без воспламенения вещества).
Методы деревьев отказов и событий - трудоемки и применяются, как
правило, для анализа проектов или модернизации сложных технических систем и производств.
5. Методы количественного анализа риска характеризуются расчетом
показателей риска и могут включать один или несколько вышеупомянутых методов (или использовать их результаты). Проведение количественного анализа требует высокой квалификации исполнителей, большого
объема информации по аварийности, надежности оборудования, учета особенностей окружающей местности, метеоусловий, времени пребывания людей на территории и вблизи объекта, плотности населения и других факторов.
Количественный анализ риска наиболее эффективен:
на стадии проектирования и размещения опасных установок и объектов;
при оценке безопасности объектов, имеющих однотипное оборудование (например, магистральные трубопроводы);
при необходимости получения комплексной оценки воздействия аварий на людей, материальные объекты и окружающую природную среду;
при разработке приоритетных мер по подготовке к чрезвычайным ситуациям в регионе, насыщенном опасными промышленными объектами.
Недостатками количественного анализа риска являются невысокая
точность результатов, вследствие чего использование количественных показателей (в частности, вероятности возникновения аварии) в качестве критериев безопасности для сложных производств, как правило, не оправдано.
Контрольные вопросы
1. При вводе объекта в эксплуатацию наиболее подходящим методом является:
а) анализ опасности и работоспособности;
б) количественный анализ риска;
в) анализ «Что будет, если ….?»;
г) анализ видов и последствий отказов.
2.Наименее подходящий метод анализа при вводе объекта в эксплуатацию:
а) количественный анализ риска;
б) метод проверочного листа;
132
в) анализ деревьев отказов и событий;
г) анализ видов и последствий отказов.
3. Количественный анализ риска не применяется:
а) при проектировании;
б) при выводе объекта из эксплуатации;
в) при статистическом методе анализа травматизма;
г) при размещении оборудования.
4. Анализом проверочного листа является:
а) оценка квалификации оператора;
б) оценка размещения оборудования;
в) оценка графика выходов на работу;
г) соответствие объекта требованиям безопасности.
5. При анализе вида и последствий отказов выявляется:
а) установление статистики отказов;
б) установление тяжести травмы;
в) выявление причины отказов;
г) возможность применения монографического метода анализа травматизма.
6. При оценке последствий отказа, нанесшего существенный ущерб объекту,
применяется критерий:
а) катастрофический;
б) критический;
в) некритический;
г) пренебрежимо малый.
7. Если желателен детальный анализ риска, категорию отказа обозначают буквой:
а) А; б) В;
7
в) С;
г) Д.
СТРАХОВАНИЕ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ПРИ
ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЯХ
Цель работы: изучить действующий порядок страхования ответственности
за реализацию техногенного риска, категории опасности производственных
объектов и тарификацию страхового техногенного риска.
Краткие теоретические сведения
Страхование ответственности при техногенных авариях осуществляется на основе Методических рекомендаций, разработанных в соответствии с
поручениями Правительства Российской Федерации (протоколы от 27 ок-
133
тября 1997 года № БВ-П7-58пр, от 10 декабря 1997 года № БВ-П7-40063, от 4
февраля 1998 года № БВ-П7-16нр) Минфином России, Госгортехнадзором
России, МЧС России, которые определяют порядок проведения страхования
ответственности за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу
других лиц и окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном объекте в рамках Федерального закона "О промышленной
безопасности опасных производственных объектов" от 21 июля 1997 года №
116-ФЗ.
Целью проведения данного вида страхования является защита имущественных интересов страхователя на случай причинения вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде в результате аварии на опасном производственном объекте.
В соответствии со статьей 15 Федерального закона «О промышленной
безопасности опасных производственных объектов» организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана страховать ответственность за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном
объекте.
Страховщиками признаются страховые организации, имеющие лицензию на право
проведения
страхования
гражданской
ответственности
организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц
и окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном объекте.
С целью повышения финансовой устойчивости и обеспечения
гарантий страховых выплат страхование гражданской ответственности
организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, целесообразно проводить путем объединения страховщиками своих усилий и финансовых средств.
Принципы идентификации опасных производственных объектов
Целью идентификации опасных производственных объектов
является определение типа и количества каждого типа опасных объектов в
составе организации страхователя.
Идентификация осуществляется на основании требований статьи 15 Федерального закона "О промышленной безопасности опасных
производственных объектов", в соответствии с которой для всех типов опасных производственных объектов определены минимальные размеры страховой суммы страхования ответственности за причинение вреда жизни,
здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном объекте.
134
Минимальный размер страховой суммы страхования ответственности за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и
окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном
объекте составляет:
семьдесят тысяч минимальных размеров оплаты труда, установленных
Законодательством Российской Федерации на день заключения договора
страхования, если на опасном производственном объекте указанном в п. 1
прил. 7.1 получаются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные
вещества в количествах, равных или превышающих количества, указанные в
прил. 7.2 к Федеральному закону «О промышленной безопасности опасных
производственных объектов»;
десять тысяч минимальных размеров оплаты труда, если на опасном
производственном объекте, указанном в п. 1 прил. 7.1, получаются, используются, перерабатываются, хранятся, транспортируются вещества в количествах меньших, чем указанные в прил. 7.2.
Для всех других опасных производственных объектов минимальный
размер страховой суммы составляет одну тысячу минимальных размеров оплаты труда. К таким объектам относятся те, на которых:
используется оборудование, работающее под давлением более 0,07
МПа или при температуре нагрева воды более 115 оС;
применяются стационарно установленные грузоподъемные механизмы,
эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры;
получают расплавы черных и цветных металлов и сплавов на основе
этих расплавов;
ведутся горные работы, работы по обогащению полезных ископаемых,
а также работы в подземных условиях.
Идентификация опасных производственных объектов может осуществляться страхователем по соглашению со страховщиком либо в рамках экспертизы промышленной безопасности экспертной организацией, имеющей
лицензию на этот вид деятельности. Лицензирование
экспертных
организаций,
проводящих
идентификацию
опасных производственных
объектов, осуществляется Федеральным горным и промышленным надзором России в соответствии с установленным порядком.
Федеральный горный и промышленный надзор России определяет правильность идентификации опасных производственных объектов в части выполнения требований статьи 15 Федерального закона "О промышленной
безопасности опасных производственных объектов".
На основании идентификации опасных производственных объектов и в соответствии с правилами страхования страховая организация заключает с организацией-страхователем договор страхования риска ответственности.
135
Порядок проведения страхования ответственности за причинение вреда
при эксплуатации опасного производственного объекта
Порядок учета, оформления договора страхования, лицензирования на
эксплуатацию опасных производственных объектов, расследования аварий и
распределения страховых платежей представлен ниже.
1. Министерство финансов Российской Федерации регулярно
представляет Федеральному горному и промышленному надзору России информацию о страховщиках, получивших лицензию на право проведения данного вида страхования.
2.
Страховые организации по рекомендации Федерального
горного
и промышленного надзора России могут привлекать для оценки
правильности отнесения опасных производственных объектов к соответствующим категориям по обязательному страхованию ответственности экспертные организации, имеющие лицензию на экспертизу промышленной
безопасности.
3.
Федеральный горный и промышленный надзор России
представляет Министерству финансов Российской Федерации информацию о страховщиках, не выполняющих условия, установленные договором страхования.
4. Организации, эксплуатирующие опасные производственные объекты, организуют идентификацию опасных производственных объектов.
По окончании идентификации составляются идентификационные листы
учета опасных производственных объектов, которые представляются в
страховую организацию.
5. Страховые организации используют данные идентификационных
листов для определения размера страховой суммы и страхового тарифа по
договору страхования гражданской ответственности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты.
6. Страхование ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта оформляется заключением договора страхования между страхователем и страховщиком.
В договоре определяются: порядок перечисления взносов, их размер,
срок действия договора страхования, размер страховой суммы, вступление
договора в силу и другие существенные положения.
7. Обязанность страховщика по страховой выплате распространяется
на страховые случаи, происшедшие в период действия лицензии страхователя на право эксплуатации опасного производственного объекта.
8. Организация-страхователь для получения лицензии Федерального
горного и промышленного надзора России на эксплуатацию особо опасного
производственного объекта наряду с необходимыми документами представляет:
136
договор страхования ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта;
копию платежного поручения об оплате по договору страхования.
9. В лицензиях на эксплуатацию опасного производственного объекта
органами Федерального горного и промышленного надзора России делается
запись об обязательности наличия у организации-страхователя на момент начала эксплуатации и на протяжении всего периода эксплуатации опасного
производственного объекта договора страхования ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта.
10. Территориальные органы Федерального горного и промышленного
надзора России и Министерства Российской Федерации по делам
гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий
стихийных бедствий привлекают при необходимости к расследованию
аварий с опасными производственными объектами страховщиков с целью уточнения обстоятельств аварий и размеров вреда, причиненного жизни,
здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде.
11. Страховая организация в соответствии с установленным Министерством финансов Российской Федерации порядком формирует в
размере 5 % от собранных страховых платежей предусмотренный в
структуре страховых тарифов по данному виду страхования резерв предупредительных мероприятий.
12. Средства резерва предупредительных мероприятий должны направляться на участие в финансировании:
разработки информационного обеспечения системы страхования ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного производственного объекта, создания банков данных опасных производственных объектов,
банков данных аварий и инцидентов;
проведения научно-исследовательских работ в области обеспечения
промышленной безопасности, предупреждения аварий, уменьшения причиняемого вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей
природной среде, предусмотрев в их числе анализ страховых случаев и факторов риска;
осуществления мероприятий, направленных на снижение риска аварий
и повышение уровня промышленной безопасности и противоаварийной устойчивости застрахованных опасных производственных объектов.
Контрольное задание
Определить общую сумму страхования ответственности организации,
эксплуатирующей опасные производственные объекты, за причинение вреда
окружающей природной среде в результате аварии на опасном производственном объекте с учетом исходных данных, приведенных в табл. 7.1 и 7.2
(вариант задается преподавателем).
137
Сумма страхования определяется по данным прил. 7.3 (табл. 1 - 3); минимальные размеры оплаты труда условно принимаются равными 100 р.
Таблица 7.1
Наименование опасного производства
Вариант
1
2
3
4
5
Производство
Угольная шахта с обогатительной фабрикой
Подземный рудник с обогатительной фабрикой
Геологоразведочная экспедиция
Сталелитейное производство
Предприятие по очистке стоков химического производства
6
Нефтеперерабатывающее предприятие (50 000 т продукции)
7
8
Предприятие по переработке нефелинов
Предприятие химического производства (50 000 т продукции)
9
10
ТЭЦ
Угольный разрез
Таблица 7.2
Вариант
1
Вещества
6
Диоксид серы
7
Сернистый водород
Горючие жидкости
Сернистый водород
Воспламеняющиеся газы
Токсичные вещества
Сернистый водород
Горючие жидкости
Горючие вещества
8
Горючие вещества
Диоксид серы
9
Диоксид серы
10
Горючие жидкости
2
3
4
5
Воспламеняющиеся газы
Высокотоксичные
вещества
Токсичные вещества
Воспламеняющиеся газы
Высокотоксичные
вещества
Горючие жидкости
Сернистый водород
Токсичные вещества
Окисляющие
вещества
Горючие жидкости
Диоксид серы
Окисляющиеся вещества
Горючие вещества
Окисляющие
вещества
Воспламеняющиеся газы
Токсичные вещества
Горючие жидкости
Воспламеняющиеся газы
Сернистый водород
Диоксид серы
Горючие вещества
Воспламеняющиеся
газы
Токсичные вещества
Высокотоксичные
вещества
Воспламеняющиеся
газы
Высокотоксичные
вещества
Диоксид серы
138
Контрольное задание для заочников
Контрольная работа состоит из двух заданий.
Задание 1. Оценка страхового риска техногенной аварии. По условиям
работы 6 определить общую сумму страхования ответственности организации, эксплуатирующей опасный производственный объект, за причинение
вреда окружающей природной среде в результате аварии на опасном производственном объекте.
«Оценка страхового риска техногенной аварии».
Последняя цифра номера зачетки определяет вариант задания по табл.
7.1 работы 7, а предпоследняя – табл. 7.2 этой практической работы.
Задание 2. Реферативно изложить материал по вопросу, номер которого
соответствует последней цифре номера зачетной книжки.
Варианты реферативного задания:
1. Техногенная опасность открытых горных работ.
2. Техногенная опасность подземных горных работ.
3. Техногенная опасность предприятий черной металлургии.
4. Техногенная опасность обогатительных предприятий.
5. Техногенная опасность предприятий, разрабатывающих россыпные месторождения.
6. Техногенная опасность предприятий цветной металлургии.
7. Техногенная опасность предприятий по производству алюминия.
8. Техногенная опасность предприятий теплоэнергетики.
9. Экологические проблемы при складировании, хранении и переработке
промышленных и бытовых отходов.
10.Техногенная опасность угольных разрезов.
Максимальный объем реферативного задания – 20 с.
Приложение 7.1
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРАВИЛАХ СТРАХОВАНИЯ
1. "Промышленная безопасность опасных производственных объектов
состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества
от аварий на опасных производственных объектах и последствий этих аварий.
2. "Опасный производственный объект" предприятия или их цехи, участки, площадки, а также иные производственные объекты в соответствии с Приложением 1 к Федеральному закону от 21 июля 1997 г. № 116ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов",
подлежащие государственной регистрации и лицензированию в соответствии с указанным Законом.
Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ "О промышленной
безопасности опасных производственных объектов" (далее также именуется
139
Закон) опубликован в Собрании законодательства Российской Федерации
(1997, № 30, ст. 3588).
3. "Требования промышленной безопасности" условия, запреты, ограничения и другие обязательные требования (положения, нормы), содержащиеся в Законе, других законодательных и правовых актах Российской Федерации, а также нормативно-технических документах, которые
применяются в установленном порядке и соблюдение которых обеспечивает
промышленную безопасность опасных производственных объектов.
Требования промышленной безопасности должны соответствовать
нормам в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, нормам санитарно-эпидемиологического благополучия населения, охраны окружающей природной среды, экологической безопасности, пожарной
безопасности, охраны труда, строительства, а также требованиям государственных и (или) международных стандартов.
4. "Заключение экспертизы промышленной безопасности (Акт приемки опасного производственного объекта в эксплуатацию)" письменное заключение, предоставляемое организацией, имеющей лицензию на проведение указанной экспертизы, в отношении опасного производственного объекта.
Заключение экспертизы должно, в частности, включать в себя идентификацию опасных производственных объектов, входящих в состав организации, в соответствии с требованиями Закона.
5. "Декларация промышленной безопасности" - документ, отражающий всестороннюю оценку риска аварии и связанной с ней угрозы его реализации; анализ достаточности принятых мер по предупреждению аварий,
по обеспечению готовности организации к эксплуатации опасного производственного объекта в соответствии с требованиями промышленной
безопасности, а также к локализации и ликвидации последствий аварии на опасном производственном объекте; разработку мероприятий, направленных на снижение масштаба последствий аварии и размера ущерба,
нанесенного в случае аварии на опасном производственном объекте.
Перечень сведений, содержащихся в декларации промышленной безопасности, и порядок ее оформления определяются федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области промышленной безопасности.
Приложение 7.2
КАТЕГОРИИ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ,
В ОТНОШЕНИИ КОТОРЫХ ДОЛЖНО ОСУЩЕСТВЛЯТЬСЯ
СТРАХОВАНИЕ
К опасным производственным объектам в соответствии с Федеральным
законом от 21 июля 1997 г. № 116-ФЗ "О промышленной безопасности опас-
140
ных производственных объектов", в отношении которых должно осуществляться страхование в соответствии со статьей 15 указанного Федерального
закона и настоящими Правилами, относятся:
1. Объекты, на которых получаются, используются, перерабатываются,
образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются следующие опасные
вещества:
1.1. Воспламеняющиеся вещества - газы, которые при нормальном
давлении и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения которых при нормальном давлении составляет 20о С или ниже.
1.2. Окисляющие вещества - вещества, поддерживающие горение,
вызывающие воспламенение и (или) способствующие воспламенению других веществ в результате окислительно-восстановительной экзотермической реакции.
1.3. Горючие вещества - жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть
после его удаления.
1.4. Взрывчатые вещества - вещества, которые при определенных видах внешнего воздействия способны на очень быстрое самораспространяющееся химическое превращение с выделением тепла и образованием газов.
1.5. Токсичные вещества - вещества, способные при воздействии на
живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:
а) средняя смертельная доза при введении в желудок от 15 мг на 1
кг до 200 мг на 1 кг включительно;
б) средняя смертельная доза при нанесении на кожу от 50 мг на 1
кг до 400 мг на кг включительно;
в) средняя смертельная концентрация в воздухе от 0,5 мг на литр до 2
мг на 1 л включительно.
1.6. Высокотоксичные вещества - вещества, способные при воздействии на живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие характеристики:
а) средняя смертельная доза при введении в желудок не более 15 мг на
1 кг;
б) средняя смертельная доза при нанесении на кожу не более 50 мг на
1 кг;
в) средняя смертельная концентрация в воздухе не более 0,5 мг на 1 л.
1.7. Вещества, представляющие опасность для окружающей природной среды, - вещества, характеризующиеся в водной среде следующими показателями острой токсичности:
а) средняя смертельная доза при ингаляционном воздействии на рыбу в
течение 96 часов не более 10 мг на 1 л;
б) средняя концентрация яда вызывающая определенный эффект при
воздействии на дафнии в течение 48 часов, не более 10 мг на 1 л;
141
в) средняя ингибирующая концентрация при воздействии на водоросли
в течение 72 часов не более 10 мг на 1 л.
2. Объекты, на которых используется оборудование, работающее под
давлением не более 0,07 МПа, или при температуре нагрева воды более 115о
С.
3. Объекты, на которых используются стационарно установленные грузоподъемные механизмы, эскалаторы, канатные дороги, фуникулеры.
4. Объекты, на которых получаются расплавы черных и цветных металлов и сплавы на основе этих расплавов.
5. Шахты, карьеры, рудники, разрезы, рассолопромыслы, солепромыслы, прииски, горные выработки, объекты горного строительства, горнообогатительные объекты.
6. Иные производственные объекты, относимые к категории опасных в
соответствии с законодательством Российской Федерации.
142
Приложение 7.3
СТРАХОВЫЕ ТАРИФЫ
Таблица 1
Примерные страховые тарифы
по страхованию ответственности за причинение вреда
при эксплуатации опасных производственных объектов
(без учета опасных веществ, находящихся на объекте)
№
п/п
Наименование опасного
производства, вида опасного объекта
Страховая сумма
Примерный
(минимальных раз- страховой тариф
меров оплаты труда) (в % к страховой сумме)
1 Объекты добычи угля
1000
0,4
2 Объекты горнодобывающих производств
1000
0,3
3 Объекты добычи нефти
См. п. 1 прим
4 Объекты добычи газа
См. п. 1 прим
5 Объекты геологоразведочных работ
1000
0,3
6 Магистральные газопроводы
См. п. 2 прим.
7 Химические
и
нефтеперерабатыСм. п. 2 прим.
вающие производства
.
8 Хранение и переработка зерна
См. п. 2 прим.
9 Объекты металлургических производств
1000
0,5
10 Подъемные сооружения, в т.ч.
мостовые краны
0,4
башенные краны
0,6
козловые краны
0,3
самоходные стреловые краны
0,5
краны на железнодорожном ходу
1000
0,4
краны на речных и морских судах
0,4
лифты грузовые
0,3
лифты пассажирские
0,5
шахтные подъемники (клети) пассажир0,3
ские
шахтные подъемники (клети) грузовые
0,1
11 Котлы, сосуды, работающие под давле1000
0,3
нием
12 Газоснабжение (ГРП, ГРУ)
См. п. 2 прим
Примечания: 1. В случае, если на объекте получаются, используются, перерабатываются, образовываются, хранятся, транспортируются, уничтожаются опасные вещества в
соответствии с классификацией ГОСТ 19433-88, то оценка их степени опасности, назначение страховых сумм и страховых тарифов производится в зависимости от объема опасных веществ на объекте, степени их опасности по примерным страховым тарифам для
опасных веществ, а назначение страховых сумм для опасных веществ производится в соответствии со ст. 15 п. 2 Закона "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" на основе типовых представителей и объемов, приведенных в Законе.
Смотри «Примерные страховые суммы и страховые тарифы…». 2. Назначение страховых
сумм и страховых тарифов по объектам: магистральные трубопроводы, химические и
нефтеперерабатывающие производства, хранение и переработка зерна, газоснабжение в
143
части газопроводов – производится исходя из максимального объема опасных веществ,
единовременно находящихся в объекте. Смотри «Примерные страховые суммы и страховые тарифы…».
Таблица 2
Примерные страховые тарифы
для типовых представителей опасных веществ на опасном производственном
объекте
№
Наименование опасного
п/п
вещества
1
2
1
2
1. Аммиак
2. Нитрат аммония (нитрат аммония и
смеси аммония, в которых содержание азота из нитрата аммония
составляет более 28 % массы, а
также водные растворы нитрата аммония, в которых концентрация нитрата аммония превышает 90 % массы)
3. Нитрат аммония в форме удобрений
(простые удобрения на основе нитрата
аммония,
а также сложные
удобрения, в которых содержание азота из нитрата аммония составляет более 28 % массы (сложные удобрения
содержат нитрат аммония вместе с
фосфатом и (или) калием)
4 Акрилонитрил
5. Хлор
6. Оксид этилена
7. Цианистый водород
8. Фтористый водород
9. Сернистый водород
10 Диоксид серы
11 Триоксид серы
12 Алкилы
13 Фосген
14 Метилизоцианат
Предельное
количество
опасного
вещества, т
3
3
500
2500
Минимальная
страховая
сумма,
(МРОТ)
4
4
70000
70000
Примерный
страховой
тариф (в %
к страховой
сумме)
5
5
1,5
1,5
10000
70000
1
200
25
50
20
50
50
250
75
50
0,75
0,15
70000
70000
70000
70000
70000
70000
70000
70000
70000
70000
70000
1,6
1,7
1,2
1,8
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
2,0
2,0
144
Таблица 3
Примерные страховые тарифы в зависимости от вида опасных веществ
№
п\п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Виды опасных веществ
Предельное
Минимальная Примерный
кол-во опас- страховая сумма страховой таного вещест(МРОТ)
риф (в % к
ва, т
страховой
сумме)
Воспламеняющиеся газы
200
70000
2,0
Горючие жидкости, находящиеся
50000
70000
2,0
на товарно-сырьевых складах и
базах
Горючие жидкости, используемые
200
70000
0,5
в технологическом процессе или
транспортируемые по магистральному трубопроводу
Токсичные вещества
200
70000
2
Высокотоксичные вещества
20
70000
2
Окисляющие вещества
200
70000
1,5
Взрывчатые вещества
50
70000
2
Примечания: 1. Под объемом опасного вещества на производстве понимается
максимально возможное количество этого вещества, единовременно находящегося на
объекте. 2. Страховые суммы и страховые тарифы на опасные вещества по ГОСТ 1943388, не представленные в табл. 1 и 2, определяются по аналогии с указанными представителями из соответствующих классов и подклассов ГОСТа. 3. Страховые суммы на объемы опасных веществ, отличные от приведенных выше, устанавливаются в соответствии
с Законом "О промышленной безопасности опасных производственных объектов". 4.
Величина страхового тарифа для конкретного опасного объекта устанавливается с учетом
данных примерных страховых тарифов в зависимости от объема производства, характеристик производственных фондов, объема опасных веществ, находящихся на объекте, сложившегося уровня аварийности, географического местоположения и иных факторов,
влияющих на вероятность наступления и размер потенциального ущерба от страхового
случая. 5. Структура тарифной ставки устанавливается следующей: нетто - ставка - 80 %,
расходы на ведение дела - 15 %, отчисления в резерв предупредительных мероприятий -5
%.
Контрольные вопросы
1. Целью страхования ответственности является:
а) профилактика травматизма;
б) повышение условия компетенции;
в) компенсация вреда;
г) установление виновных в аварии
2. Страхование ответственности при техногенных авариях обязательно:
а) при эксплуатации опасных объектов;
б) при страховании колесного транспорта;
в) при страховании авиапассажиров;
145
г) при получении полиса медицинского страхования оператора.
3.Идентификация опасных объектов преследует цель:
а) определения особенностей конструкции объектов;
б) определение пита и количества объектов;
в) выявления наличия технической документации на объекте;
г) выявления условий эксплуатации объектов.
4. Опасными объектами при страховании являются:
а) источники шума более 85 дБ;
б) источники электромагнитных волн;
в) движущиеся механизмы;
г) оборудование, нагревающее воду до 120 оС.
5. Идентификацию опасных производственных объектов организуют:
а) органы, выдающие лицензию;
б) предприятие, эксплуатирующее объекты;
в) страховые организации;
г) экспертные организации.
6. Страхованию ответственности на предприятии подлежат:
а) все объекты предприятия;
б) только собственно предприятие;
в) предприятие и каждый опасный объект;
г) только опасные объекты предприятия.
7. К опасному производственному объекту относится:
а) система очистки промстоков;
б) установка калориферного типа;
в) дровяной склад;
г) склад угля.
8
7
ЛИМИТИРУЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ОПЕРАТОРА В ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ
Цель работы: изучить методику влияния и контроля параметров технических систем и организации труда оператора, определяющих надежность эксплуатации системы по факту безопасности в производственной среде
Краткие теоретические сведения
146
Для создания комбинации «человек-машина-среда», составляющей
единую систему имеются три четко выраженных аспекта, подлежащих анализу:
- анализ технической составляющей системы (оборудование, технологический процесс и др.), определяющий характер и объем функций человекаоператора и формирующий показатели надежности;
- анализ рабочего места с целью оптимального взаимодействия человека и
оборудования в конкретных условиях производственной среды по параметрам микроклимата и т.п., организационным аспектам (квалификация, организация рабочего места и др.), формирующий безопасность оператора, что
оценивается аттестационными процедурами;
- общая оценка параметров комбинации, выявляющая проблемные (лимитирующие) звенья системы с целью разработки мероприятий технического и
организационного характера и обеспечения эффективности комбинации.
К основным параметрам технологических процессов относят такие, которые определяют эксплуатационные свойства системы в целом и ее надежность. К ним могут относиться:
качество исходных материалов, из которых изготовлены детали (узлы)
технической системы;
точность выполнения операций при осуществлении технологического
процесса;
используемые методы и средства контроля качества, точности и стабильности технологического процесса.
Выбор основных параметров технологических процессов, лимитирующих надежность конечной продукции (лимитирующих параметров технологического процесса) производят для:
обоснования их допустимых значений из условия обеспечения требуемой надежности;
корректировки системы контроля качества продукции, которую выпускает система;
проведения мероприятий по совершенствованию технологического
процесса;
получения дополнительной информации, используемой при составлении программ и методик испытаний на надежность.
Для анализа технической составляющей системы часто используются
экспертные методы, а рабочее место оператора оценивается по условиям
труда (приборно-аналитическими методами).
Основные процедуры
Экспертные методы основаны на использовании результатов опроса
экспертной группы, располагающей информацией о надежности изделия, и
147
технологических факторов, влияющих на количество выпуска продукции
(соответствие выходных параметров изделия заданным значениям).
Для выявления основных факторов (лимитирующих параметров) фиксируют мнения 5—10 экспертов и составляют схему, как показано на рис. 5.
Далее обсуждают и выделяют (с использованием методов обработки экспертной информации, включая законы распределения) те из них, которые
существенно влияют на надежность изделия или технологического процесса,
обеспечиваемого данным изделием.
Из выявленных факторов снова выделяют важнейшие и т.д. до тех пор,
пока не будет составлен перечень основных параметров, лимитирующих надежность продукции.
После выявления основных технологических процессов и операций,
лимитирующих надежность, необходимо определить, обеспечивают ли они
требуемую точность, и спрогнозировать уровень дефектности на этих операциях. Эти задачи решаются методами оценки точности и стабильности.
Точность технологического процесса (операции) это свойство, обусловливающее допустимую близость фактических и заданных значений параметров производимой продукции (или технологии).
Под стабильностью понимается свойство технологического процесса
(операции) обеспечивать постоянство значений его параметров в течение некоторого интервала времени без вмешательства извне.
Анализ точности и стабильности технологического процесса позволяет
выявить и исключить факторы, отрицательно влияющие на конечный результат. Главная задача анализа не констатация факта появления брака, а выявление основных источников его появления и принятие своевременных мер к
предупреждению брака при условии четкого определения источников производственных опасностей и вредностей.
В части безопасной эксплуатации технических систем определяющую
роль играет аттестация рабочих мест по условиям труда как основы организации безопасности в производственной среде. Аттестация рабочих мест по
условиям труда предусматривает оценку существующих условий и характера труда, а также оценку травмобезопасности рабочих мест. В связи с этим
аттестации подлежат все рабочие места организации, а условия труда оцениваются инструментальными, лабораторными и эргономическими методами
исследований.
Оценка травмобезопасности осуществляется организациями самостоятельно или по их заявкам сторонними организациями, имеющими разрешение органов Государственной экспертизы условий труда РФ на право проведения этих работ.
Подготовительный этап заключается в составлении перечня всех рабочих мест и выявлении опасных и вредных факторов производственной среды,
подлежащих инструментальной оценке, с целью определения фактических
значений их параметров.
148
Соотношение параметров технологических процессов и факторов, определяющих условия производственной среды, не равноценны – при наличии
человека-оператора до 70 % отказов технических систем связаны с человеческим фактором. В конечном итоге необходимо обеспечить требуемые выходные параметры производимой продукции при максимальном снижении травмоопасности и ухудшения здоровья производственного персонала, что в
комплексе предусматривает оценку следующих объектов:
-технологического процесса и оборудования;
- условий работы оператора;
- организацию подготовки к безопасному труду.
Выявление и контроль лимитирующих параметров
Выбор лимитирующих параметров технологического процесса и оборудования производят в соответствии с теорией надежности технических
систем либо по результатам анализа причин отказа, создающего аварийную
обстановку, либо экспертными методами.
При выборе лимитирующих параметров по результатам анализа причин отказов (предельного состояния) предварительно определяются выходные параметры технологического процесса, нарушение которых потенциально может привести к потере работоспособного состояния системы. Выявление лимитирующих параметров производится в следующей последовательности:
сначала исключают параметры, которые подлежат непрерывному (автоматическому) контролю;
затем - параметры, для которых установлены сокращенные (технологические) допуски;
далее параметры, по которым предусмотрено проведение отдельных
приемо-сдаточных испытаний или контроль при приемо-сдаточных испытаниях процесса в целом,
и в конце - параметры, по которым в течение конкретного промежутка
времени не зафиксировано нарушений технологии и (или) отказов при эксплуатации системы. В этом случае целесообразно использовать графики причин отказов. Графики составляют на уровне технологического процесса изготовления технической системы (диаграмма отказов); элементов (деталей, узлов) системы; технологических операций (диаграмма видов дефектов).
Количество уровней составления графиков определяется сложностью
технической системы и технологического процесса, а также информацией о
причинах отказов и видах дефектов как системы, так и процесса.
Оценка факторов среды обитания в производственных условиях производится по схеме, представленной на рис. 8.1.
149
Подготовительный этап
Составление
перечня
Формирование нормативно-
Кодирование
производств
и рабочих
Аттестация рабочих
мест
Оценка вредных факторов
Обеспеченность
средствами индивидуальной
Оценка опасных факторов
Заключительный этап
Оформление протоколов, карт аттестации, сводной ведо-
Разработка мероприятий по улучшению условий труда
Рис. 8.1. Блок-схема оценки факторов производственной среды
Для интегрального учета экспертных мнений и результатов аттестации
рабочих мест операторов по условиям труда лучше всего использовать схему
причинно-следственных связей (схему Исикавы), которая в нашем случае будет иметь вид, представленный на рис. 8.2.
При построении схемы результат (надежность, безопасность и эффективность) изображается центральной (горизонтальной) стрелкой. Явления
(факторы), влияющие на результат, изображают стрелками, направленными
острием к центральной линии.
Контрольные вопросы
150
1. К основным параметрам технологических процессов относят:
а) количество исходного сырья для деталей;
б) количество исходного сырья;
в) номенклатуру исходного сырья;
г) Наличие вредных примесей в сырье.
2. Эксплуатационные свойства системы в целом определяют:
а) точность выполнения операций;
б) условия труда оператора;
в) организация рабочего места оператора;
г) метеоусловия на рабочем месте.
3. Стабильность технологического процесса характеризует:
а) постоянство значений параметров процесса;
б) обеспечение внешнего контроля процесса;
в) выявление брака при производстве продукции;
г) наличие документации по оценке качества продукции.
4. Оценку травмобезопасности осуществляет :
а) орган государственного технического надзора;
б) государственный инспектор по охране труда;
в) страховая организация;
г) собственно предприятие.
5. При выборе лимитирующих параметров в первую очередь оценивают:
а) параметры, требующие приемо-сдаточных операций;
б) параметры, подлежащие автоматическому контролю;
в) параметры с установленными технологическими допусками;
г) параметры, по которым не зафиксировано отказов.
6. Итогом оценки факторов производственной среды является:
а) кодирование производств и рабочих мест;
б) разработка мероприятий по улучшению условий труда;
в) оценка вредных факторов;
г) обеспечение средствами индивидуальной защиты.
7. В аттестационный блок оценки параметров системы входит:
а) срок службы оборудования;
б) технологическая оснастка;
в) механические характеристики системы;
г) запыленность рабочего места.
Экспертный блок
Аттестационный блок
Рис. 8.2. Интегральная оценка параметров системы «Человек-машина-среда»
Ответы к тестовым вопросам (для преподавателей)
Номер
работы
Ответы
1
2
3
4
5
6
7
8
1б
2а
3г
4а
5в
6а
7а
1б
2а
3б
4г
5б
6в
7г
1а
2б
3в
4в
5в
6в
7б
1б
2а
3г
4а
5б
6а
7в
1б
2г
3а
4б
5а
6в
7б
1в
2а
3б
4г
5в
6а
7б
1в
2а
3б
4г
5б
6в
7г
1б
2а
3а
4г
5б
6б
7г
Библиографический список
1. Безопасность жизнедеятельности /Под ред. С.В. Белова. –М.: Высш. шк., 2001. – 430 с.
2. Безопасность жизнедеятельности /Под ред. Л.С. Стрижко, Е.П. Потоцкий и др., –М.:
Металлургия, 1996. – 416 с.
3. Денисенко Г.Ф. Охрана труда. –М.: Высш. шк., 1983. – 318 с.
4. Безопасность производственных процессов. Справочник /С.В. Белов, В.Н. Бринза и др.
–М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.
5. Тимофеева Т.С. Надежность технических систем и техногенный риск. Уч. Пособие. –
Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2003. – 290 с.
Лапин В.Л., Попов В.И. и др. Безопасное взаимодействие человека с техническими
системами. Учебное пособие. Курск, КГТУ, 1996. – 238 с.
7. Хенли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска: Пер.
с англ. –М.: Машиностроение, 1984. – 528 с.
8. Энергетическая безопасность России /В.Б. Бушуев, Н.И. Воропай и др. – Новосибирск:
наука, 1998. – 302 с.
9 Мушин Э., Миллер П. Методы принятия технических решений. –М., Мир, 1996. – 208 с.
10.Реакции организма на воздействие опасных и вредных производственных факторов
(метрологические аспекты)/Справочник: В 2-х т./ Под ред. В.В. Бирюкова. –М.: Изд-во
стандартов, 1991.
11. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты /Региональные проблемы безопасности. Красноярский край. –М.: МГФ «Знание», 2001. – 576 с.
12. Елохин А.В. Декларирование безопасности промышленной деятельности: методы и
практические рекомендации. –М.: ЗАО «Индустриальный риск», 1999. – 160 с.
13. РД 08.120 –96. Методические указания по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. –М.: НТЦ «Промышленная безопасность», 1997. – 26 с.
14. Боброва-Голикова Л.П. Эргономика и безопасность труда [Текст]/Л.П. БоброваГоликова, О.М. Мальцева, Н.А. Коханова, А.Н Строкина. – М.:Машиностроение, 1985.
– 112 с.
6
153
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Эргономическая оценка рабочего места оператора в технических
системах
2. Оценка условий труда оператора
3. Цвета сигнальные т знаки безопасности
4. Назначение и содержание анализа риска техногенных аварий
5. Методологические основы анализа риска
6. Методы анализа риска
7. Страхование ответственности при техногенных авариях
8. Лимитирующие параметры, влияющие на безопасность труда
оператора в технических системах
3
12
16
25
30
36
42
Библиографический список
61
153
3
55