Загрузил Мишаня Ачкасов

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебно-методическое пособие

Реклама
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Политехнический институт
Факультет строительства и архитектуры
Кафедра промышленной безопасности и инженерных систем
А. Н. БЕЛЯЕВ,
С. А. МИХАЙЛОВСКАЯ,
Е. А. КОЛПАЩИКОВА,
Б. И. ДЕГТЕРЕВ
БЕЗОПАСНОСТЬ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Учебно-методическое пособие
Киров
2016
УДК 658.345(07)
Б400
Допущено к изданию методическим советом факультета
строительства и архитектуры ВятГУ в качестве учебнометодического пособия для студентов всех направлений всех
профилей подготовки, всех форм обучения
Рецензент:
кандидат технических наук, доцент кафедры биотехнологии
ВятГУ Ф. И. Ахмаров
Беляев, А. Н.
Б400 Безопасность жизнедеятельности: учебно-методическое пособие /
А. Н. Беляев и др. – Киров: ВятГУ, 2016 – 144 с.
УДК 658.345(07)
Учебно-методическое пособие содержит описание лабораторных
работ по методам контроля освещенности, уровней шума, параметров
микроклимата, загазованности воздуха рабочей зоны, уровня
электромагнитных полей ПЭВМ, опасных факторов, связанных с
эксплуатацией электрических сетей и электроустановок, а также работы по
анализу взрывопожарной опасности помещений и зданий. Проведение
лабораторных работ позволяет закрепить теоретические знания и
ознакомиться с безопасностью труда на производстве. В пособии
сформулированы задания и составлены контрольные вопросы для
проверки знаний. Рекомендуется для направлений подготовки, программа
которых включает дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
Авторская редакция
Тех. редактор Е. О. Гладких
© ВятГУ, 2016
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ........................................................................................................... 8
Лабораторная работа № 1 «ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ТОКОМ
В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ» ......................................... 9
1.1 Основные меры безопасности .................................................................. 9
1.2 Содержание работы ................................................................................... 9
1.3 Теоретическая часть ................................................................................ 10
1.3.1 Трехфазная сеть с изолированной нейтралью ................................ 11
1.3.2 Трехфазная сеть с глухозаземленной нейтралью .......................... 14
1.4 Экспериментальная часть ....................................................................... 16
1.4.1 Оборудование .................................................................................... 16
1.4.2 Порядок выполнения работы ........................................................... 18
1.5 Содержание отчета .................................................................................. 19
Контрольные вопросы ................................................................................... 20
Библиографический список .......................................................................... 20
Протокол отчета по лабораторной работе № 1 «Опасность поражения
током в трехфазных электрических сетях» (образец)................................ 20
Лабораторная работа № 2 «ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
И ЗАНУЛЕНИЕ» ............................................................................................ 27
2.1 Основные меры безопасности ................................................................ 27
2.2 Содержание работы ................................................................................. 27
2.3 Теоретическая часть ................................................................................ 28
2.3.1 Заземляющие устройства.................................................................. 28
2.3.2 Напряжение прикосновения и шага ................................................ 31
2.3.3 Зануление ........................................................................................... 34
2.4. Экспериментальная часть ...................................................................... 38
2.4.1. Оборудование ................................................................................... 38
2.4.2. Порядок выполнения работы .......................................................... 39
2.4.2.1. Исследование защитного заземления ............................................. 39
2.4.2.2. Исследование зануления .................................................................. 41
3
2.5. Содержание отчета ................................................................................. 42
Контрольные вопросы ................................................................................... 42
Библиографический список .......................................................................... 42
Протокол отчета по лабораторной работе № 2 «Защитное заземление и
зануление» (образец) ..................................................................................... 42
Лабораторная работа № 3 «ЗАЩИТА ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ШУМА» .......................................................................................................... 48
3.1. Основные меры безопасности ............................................................... 48
3.2. Содержание работы ................................................................................ 49
3.3. Теоретическая часть ............................................................................... 49
3.3.1. Характеристики шума ...................................................................... 49
3.3.2. Средства защиты от шума ............................................................... 53
3.4. Экспериментальная часть ...................................................................... 57
3.4.1. Оборудование ................................................................................... 57
3.4.2. Порядок выполнения работы .......................................................... 58
Контрольные вопросы ................................................................................... 59
Библиографический список .......................................................................... 60
Протокол отчета по лабораторной работе № 3 «Защита от
производственного шума» (образец) ........................................................... 61
Лабораторная работа № 4 «ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ»............................................................................................. 63
4.1. Основные меры безопасности ............................................................... 63
4.2. Содержание работы ................................................................................ 64
4.3. Теоретическая часть ............................................................................... 64
4.3.1. Светотехнические характеристики освещения ............................. 64
4.3.2. Виды, системы и источники искусственного освещения ............ 66
4.3.3. Нормирование искусственного освещения ................................... 70
4.4. Экспериментальная часть ...................................................................... 72
4.4.1. Оборудование ................................................................................... 72
4
4.4.2. Порядок выполнения работы .......................................................... 73
Контрольные вопросы ................................................................................... 78
Библиографический список .......................................................................... 78
Протокол отчета по лабораторной работе № 4 «Исследование параметров
искусственного освещения производственных помещений» (образец) .. 78
Приложение .................................................................................................... 83
Лабораторная работа № 5 «КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНОЙ
СРЕДЫ» .......................................................................................................... 85
5.1. Основные меры безопасности ............................................................... 85
5.2. Содержание работы ................................................................................ 86
5.3. Теоретическая часть ............................................................................... 86
5.3.1.Состав воздуха рабочей зоны производственных помещений ..... 86
5.3.2. Параметры микроклимата производственных помещений ......... 93
5.4. Экспериментальная часть ...................................................................... 97
5.4.1. Оборудование и порядок измерения загазованности воздуха ..... 97
5.4.2. Оборудование и порядок измерения параметров микроклимата
.................................................................................................................... 100
5.5. Содержание отчета ............................................................................... 103
Контрольные вопросы ................................................................................. 103
Библиографический список ........................................................................ 104
Протокол отчета по лабораторной работе № 5 «Контроль параметров
воздушной среды» (образец) ...................................................................... 105
Лабораторная работа № 6 «КАТЕГОРИРОВАНИЕ
И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗОН
ПО ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНОСТИ» .................................................... 107
6.1. Содержание работы .............................................................................. 107
6.2. Теоретическая часть ............................................................................. 108
6.2.1. Определение категории помещения ............................................. 108
6.2.2. Расчет избыточного давления взрыва .......................................... 110
6.2.3. Определение класса зоны .............................................................. 114
5
6.2.4. Разработка технических мероприятий по понижению категории
помещения и класса зоны ........................................................................ 117
6.3. Порядок выполнения работы ............................................................... 118
Контрольные вопросы ................................................................................. 118
Библиографический список ........................................................................ 119
Протокол отчета по лабораторной работе № 6 «Категорирование и
классификация помещений и зон по взрывопожароопасности» (образец)
........................................................................................................................ 119
Лабораторная работа № 7 «ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ С ПЭВМ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА УРОВНЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ ПЭВМ» ........................................................................................... 123
7.1. Основные меры безопасности ............................................................. 124
7.2. Содержание работы .............................................................................. 124
7.3. Теоретическая часть ............................................................................. 125
7.3.1. Обеспечение электромагнитной безопасности ........................... 125
7.3.2. Методика инструментального контроля и гигиенической оценки
уровней ЭМП на рабочих местах ........................................................... 129
7.3.2.1. Общие положения ........................................................................... 129
7.3.2.2. Требования к средствам измерений .............................................. 129
7.3.2.3. Подготовка к проведению инструментального контроля .......... 130
7.3.2.4. Проведение измерений ................................................................... 130
7.3.2.5. Гигиеническая оценка уровней ЭМП на рабочих местах .......... 131
7.3.3. Организация рабочего места с ПЭВМ ......................................... 131
7.3.3.1. Требования к помещениям для работы с ПЭВМ......................... 132
7.3.3.2. Общие требования к организации рабочих мест пользователей
ПЭВМ ............................................................................................................ 133
7.3.3.3. Требования к организации и оборудованию рабочих мест с
ПЭВМ для взрослых пользователей .......................................................... 134
7.4. Экспериментальная часть .................................................................... 136
6
7.4.1. Оборудование и порядок измерения электрического и
магнитного полей ..................................................................................... 136
7.4.2. Оборудование и порядок измерения электростатического поля
.................................................................................................................... 139
7.5. Содержание отчета ............................................................................... 140
Контрольные вопросы ................................................................................. 141
Библиографический список ........................................................................ 142
Протокол отчета по лабораторной работе № 7 «Организация работы с
ПЭВМ. Определение и оценка уровня электромагнитных полей ПЭВМ»
(образец)........................................................................................................ 143
7
Введение
При
подготовке
жизнедеятельности»
студентов
рабочие
по
дисциплине
программы
«Безопасность
ряда
направлений
предусматривают проведение лабораторных работ, которые помогают не
только закрепить теоретические знания, но и приобрести практический
опыт работы с измерительными приборами, освоить методы контроля и
нормирования опасных и вредных факторов среды обитания, изучить
средства защиты и методы оценки их эффективности. Лабораторные
работы выполняются индивидуально или бригадами численностью до трёх
человек. Очередность выполнения работ, их количество и содержание
устанавливает ведущий преподаватель. На первом занятии студенты под
руководством преподавателя изучают инструкции по охране труда и
пожарной безопасности в лаборатории с контрольной записью о
проведении инструктажа в соответствующем журнале.
До начала выполнения практической части работы студенты должны
изучить
теоретическую
часть,
назначение
и
принцип
действия
лабораторных стендов и измерительных приборов, методику проведения и
оценки экспериментальных данных. Преподаватель проверяет готовность
студентов и дает разрешение на выполнение практической части работы.
После допуска к работе каждый студент или бригада подготавливает
протокол отчета (формы протоколов приведены в пособии для каждой
лабораторной работы) и приступает к ее выполнению. Результаты
экспериментов студенты записывают в таблицы отчета, вычерчивают
графики, выполняют вычисления, составляют выводы. Все виды работ
должны быть выполнены четко и аккуратно. Отчет подписывают все
члены бригады. Оформленный отчет сдается на проверку преподавателю.
После
проверки
отчета
студенты
допускаются
работы.
Форма
защиты
устанавливается
лабораторной
преподавателем.
8
к
защите
ведущим
Лабораторная работа № 1 «ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ТОКОМ
В ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ»
Цель работы – определить зависимость опасности поражения
человека электрическим током в трехфазных электрических сетях от
существующего
режима
нейтрали
источника
тока,
сопротивления
изоляции и емкости фаз по отношению к земле, режима работы сети.
1.1 Основные меры безопасности
К выполнению работы допускаются студенты, ознакомленные с
устройством лабораторной установки, принципом действия и мерами
безопасности при проведении лабораторной работы.
1.2 Содержание работы
Работу необходимо выполнять в следующей последовательности:
а) изучить факторы, влияющие на опасность поражения человека в
электрических сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью;
б) ознакомиться со стендом и методикой проведения лабораторной
работы;
9
в) произвести измерения величины тока, проходящего через тело
человека,
при
однофазном
прикосновении
к
трехфазной
сети
с
изолированной нейтралью, симметричной нагрузкой в нормальном и
аварийном режиме работы сети при изменении сопротивления изоляции и
емкости фаз по отношению к земле;
г) вычислить расчетные значения силы тока для исследованных
режимов сетей с изолированной нейтралью;
д) произвести измерения величины тока, проходящего через тело
человека,
при
однофазном
прикосновении
к
трехфазной
сети
с
глухозаземленной нейтралью, симметричной нагрузкой в нормальном и
аварийном режиме работы сети при изменении сопротивления изоляции и
емкости фаз по отношению к земле;
е) вычислить расчетные значения силы тока для исследованных
режимов сетей с глухозаземленной нейтралью.
1.3 Теоретическая часть
Электробезопасность
–
система
организационно-технических
мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и
опасного
воздействия
электрического
тока,
электрической
дуги,
электромагнитного поля, статического и атмосферного электричества.
Поражение электрическим током возможно при условии замыкания
электрической цепи через тело человека. Оценка опасности поражения
током в электрических сетях сводится к определению его величины в
случае прохождения через тело человека в различных условиях, в которых
может оказаться человек при эксплуатации электрических сетей и
электроустановок.
Лабораторная работа предусматривает анализ опасности поражения
электрическим током при однофазном прикосновении в зависимости от
внешних условий, определяемых параметрами сети – режимом нейтрали
10
источника тока, сопротивлением r и емкостью C каждой фазы по
отношению к земле, режимом работы сети.
Возможны два режима нейтрали источника тока – изолированная и
глухозаземленная нейтраль.
Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или
генератора,
не
присоединенная
к
заземляющему
устройству
или
присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостной ток сети,
или трансформаторы напряжения и другие аппараты, имеющие большое
сопротивление.
Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или
трансформатора,
присоединенная
через
малое
сопротивление
к
заземляющему устройству.
Сопротивление r и емкость C каждой фазы по отношению к земле
определяют симметричность нагрузки сети.
Сеть может работать с симметричной нагрузкой, когда значение r и
C всех фаз равны, несимметричность нагрузки характеризуется различием
этих значений хотя бы по одной из фаз.
Режим работы сети может быть нормальным и аварийным.
При аварийном режиме работы сети возникает замыкание одной из
фаз на землю через малое сопротивление rмз, в результате чего напряжение
ее относительно земли снижается, поскольку rмз << r.
В работе рассматривается трехфазная сеть в случае однофазного
прикосновения человека к токоведущей части.
1.3.1 Трехфазная сеть с изолированной нейтралью
Общая схема прикосновения в сетях с изолированной нейтралью
представлена на рис. 1.1.
При нормальном режиме работы (рис. 1.1 а) проводимости фазных
проводов относительно земли являются соизмеримыми. Поэтому на
величину тока, проходящего через тело человека, прикоснувшегося к
11
фазному проводу такой сети, будут оказывать влияние сопротивления
изоляции и емкости всех фаз.
б)
а)
Рис. 1.1. Однофазное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью:
а – нормальный режим работы; б – аварийный режим работы
В случае симметричного режима работы сети величина тока İh, А,
проходящего через тело человека, при однофазном прикосновении
определяется выражением в комплексной форме:
𝐼ℎ̇ =
где
3𝑈ф
3𝑅ℎ +𝑍̇
,
(1.1)
Uф – фазное напряжение, В;
Rh – сопротивление человека, Ом;
𝑍̇ – комплекс полного сопротивления одной фазы относительно
земли с учетом активной и емкостной составляющей, Ом.
В действительной форме выражение (1.1) может быть представлено
в виде
U
Ih = Rф
h
где
1
r(r+6R h )
√1+ 2
9R h (1+r 2 ω2 C 2 )
,
r – сопротивление одной фазы по отношению к земле, Ом;
С – емкость одной фазы по отношению к земле, Ф;
12
(1.2)
ω – угловая частота тока, рад/с, равная
ω=2πf ,
(1.3)
где f – частота тока, Гц.
При рассмотрении режимов, когда емкость проводов относительно
земли мала, то есть С ≈ 0, что имеет место в воздушных сетях небольшой
протяженности, формула (1.2) примет вид
3Uф
Ih = 3R
h +r
.
(1.4)
В случае больших значений емкостей фаз, когда, как правило,
проводимость изоляции незначительна, то есть r ≈ ∞, значение тока,
проходящего через тело человека, согласно (1.2) определяется как
Ih =
где
Uф
x
√R h +( 3c )2
2
,
(1.5)
хс – емкостное сопротивление, Ом:
1
xc = ωC .
(1.6)
Полученные выражения показывают, что в сетях с изолированной
нейтралью, обладающих незначительной емкостью, при однофазном
прикосновении в нормальном режиме работы сети опасность поражения
человека зависит от сопротивления изоляции фаз по отношению к земле: с
увеличением значения сопротивления опасность снижается. Однако при
13
значительном увеличении емкости фаз относительно земли роль изоляции
в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается.
При аварийном режиме работы сети (рис. 1.1 б), когда имеется
замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление rмз << Rh,
величина тока, проходящего через тело человека при однофазном
прикосновении, может быть определена из выражения:
Ih =
√3Uф
Rh
.
(1.7)
Таким образом, в аварийном режиме человек находится под
бóльшим напряжением прикосновения в сравнении с нормальным
режимом. Напряжение в этом случае по величине стремится к линейному,
и, следовательно, через тело человека будет протекать ток бóльших
значений.
1.3.2 Трехфазная сеть с глухозаземленной нейтралью
В сетях с заземленной нейтралью (рис. 1.2) активные и емкостные
сопротивления фаз относительно земли значительно превышают значение
сопротивления нейтрали r0, в связи с чем при расчете тока, проходящего
через тело человека, величинами r и С можно пренебречь.
б)
а)
Рис. 1.2. Однофазное прикосновение в сетях с глухозаземленной
нейтралью: а – нормальный режим работы; б – аварийный режим работы
14
Ввиду малых значений r0 допустимо считать, что при однофазном
прикосновении в сетях с глухозаземленной нейтралью при нормальном
режиме работы (рис. 1.2 а) человек оказывается под фазным напряжением
Uф, а величина тока, проходящего через тело человека, может быть
найдена как
U
Ih = Rф .
h
(1.8)
Таким образом, прикосновение к фазному проводу сети
с
глухозаземленной нейтралью в нормальном режиме работы является более
опасным по сравнению с аналогичным прикосновением в сети с
изолированной нейтралью.
В случае с аварийным режимом (рис. 1.2 б), когда сопротивления r0 и
rмз имеют соизмеримую величину, а человек касается неповрежденной
фазы, сила тока определяется более сложной зависимостью:
Ih =Uф r
rмз +√3r0
.
мз r0 +R h (rмз +r0)
(1.9)
Для сравнения и оценки ее величины необходимо определить
напряжение прикосновения, под которое попадает человек Uпр, и задаться
двумя конечными значениями для двух сопротивлений:
а) r0=0;
б) rмз=0.
Напряжение прикосновения определится из формулы:
Uпр =Uф R h r
rмз +√3r0
.
мз r0 +R h (rмз +r0)
15
(1.10)
Расчеты показывают, что напряжение, под которое может попасть
человек в аварийном режиме работы сети с глухозаземленной нейтралью
при однофазном прикосновении к исправному фазному проводу, будет
всегда меньше линейного, но больше фазного, то есть
√3Uф >Uпр >Uф .
Следовательно, данный случай является менее опасным, чем
аварийный режим для сетей с изолированной нейтралью.
1.4 Экспериментальная часть
1.4.1 Оборудование
Общий вид стенда для проведения лабораторной работы представлен
на рис. 1.3.
Работа проводится путем моделирования основных параметров
исследуемых сетей. Вместо реально существующих распределенных
сопротивлений изоляции и емкостей фаз по отношению к земле на стенде
предусмотрены сосредоточенные сопротивления и емкости. Изменяя их
величину переключателями П1-П6, можно получить сеть с заданными
параметрами, а выключатель В1 позволяет перевести изолированный тип
сети в глухозаземленный.
На схеме моделируется прикосновение человека к фазе В.
Переключатель
П7
позволяет
установить
различные
значения
сопротивления тела человека в диапазоне от 1 до 10 кОм с шагом в 1 кОм.
Данные значения выставляются с учетом сопротивления прибора. Кроме
того, стенд позволяет установить аварийный режим работы путем
замыкания фазы С на «землю» нажатием кнопки «Замыкание».
16
Рис. 1.3. Общий вид стенда «Опасность поражения электрическим током
в трехфазных электрических сетях»
В лабораторной работе исследуется сеть с симметричной нагрузкой,
то есть значения сопротивлений изоляции и емкостей всех фаз по
отношению к земле должны быть равны, а изменение их величины должно
осуществляться по всем фазам одновременно. Переключатели П1-П6
имеют 4 фиксированных положения, не считая исходного. Значения
сопротивлений изоляции и емкостей для данных положений представлены
в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Значения сопротивлений изоляции r и емкостей C фаз по отношению к
«земле» лабораторного стенда
Группа
Параметр Ед. изм.
переключателей
П1-П3
П4-П6
r
C
кОм
мкФ
17
Значение параметра при
положении переключателя
1
2
3
4
10
28
71
153
0,01
0,03
0,07
0,15
Характеристики стенда, необходимые для выполнения работы:
- фазное напряжение: Uф = 15 В;
- сопротивление заземления нейтрали трансформатора r0 = 4 Ом;
- сопротивление места замыкания rмз = 20 Ом.
1.4.2 Порядок выполнения работы
Задание
1.
Исследовать
опасность
поражения
человека
электрическим током при однофазном прикосновении к трехфазной сети с
изолированной нейтралью, симметричной нагрузкой при нормальном и
аварийном режиме работы в случаях:
а) емкости фаз по отношению к земле равны 0 (переключатели П4П6 в положении «0»), исследования проводятся при различных значениях
r, то есть С=0=сonst, r=var;
б) без учета значений сопротивления изоляции фаз по отношению к
земле (переключатели П1-П3 в положении «∞»), исследования проводятся
при различных значениях С, то есть С=var, r=∞=сonst;
в) заданного фиксированного значения r и С (по заданию
преподавателя) во всех фазах.
Задание
2.
Исследовать
опасность
поражения
человека
электрическим током при однофазном прикосновении к трехфазной сети с
глухозаземленной нейтралью, симметричной нагрузкой при нормальном и
аварийном режиме работы в случаях:
а) емкости фаз по отношению к земле равны 0 (переключатели П4П6 в положении «0»), исследуется изолированная сеть при различных
значениях r;
б) без учета сопротивления изоляции фаз по отношению к земле
(переключатели П1-П3 в положении «∞»), исследуется изолированная сеть
при различных значениях С.
Проведение исследований по заданиям 1 и 2 включает измерение
значений тока, проходящего через тело человека, расчет величины этого
18
тока, сравнение расчетных и экспериментальных данных, построение
зависимостей влияния параметров электрической сети на величину тока,
вывод по результатам каждого задания и общий вывод по работе.
Результат выполненной работы оформляется в виде отчета,
в котором должны быть представлены полученные данные, приводятся
исследуемые схемы электрической сети, результаты расчета, полученные
зависимости и сделанные выводы по работе.
Основные формулы для проведения расчетов (см. разд. 1.3)
представлены в табл. 1.2.
Таблица 1.2.
Номера формул для расчета тока, проходящего через тело человека в
различных режимах работы сетей с изолированной и глухозаземленной
нейтралью
Параметры
сети
№
п/п
r
C
1
2
3
var
∞
var
0
var
var
Изолированные
электрические сети
нормальный аварийный
режим
режим
1.4
1.7
1.5
1.7
1.2
1.7
Глухозаземленные
злектрические сети
нормальный аварийный
режим
режим
1.8
1.9
1.8
1.9
1.8
1.9
1.5 Содержание отчета
В отчете должны быть представлены:
- название и цель работы;
- исходные данные к выполнению;
- исследуемые схемы электрических сетей;
- результаты измерений и произведенных расчетов;
- расчетные формулы;
- графики зависимости тока от параметров электрической сети;
- выводы по каждому заданию и общие выводы по работе.
19
Контрольные вопросы
1. Какие параметры электрической сети влияют на опасность
поражения человека электрическим током?
2. В чем отличие различных режимов нейтрали электрических сетей?
3. Что означает термин «симметричная нагрузка сети»?
4. Что характерно для аварийного режима работы электрической сети?
5. Чем определяется величина тока, проходящего через тело
человека в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью?
6. Почему в сетях с глухозаземленной нейтралью ток, проходящий
через человека, не зависит от величины сопротивления изоляции и емкости
фаз по отношению к земле?
7. Почему в сетях с изолированной нейтралью при аварийном
режиме работы отсутствует зависимость тока, проходящего через
человека, от величины сопротивления изоляции и емкости фаз по
отношению к земле?
8. Какой режим работы считается наиболее опасным для человека в
различных сетях и почему?
9. Какие рекомендации можно дать по использованию сетей с
изолированной и глухозаземленной нейтралью?
Библиографический список
1. Правила устройства электроустановок [Текст] : все действ.
разделы 6-го и 7-го изд. с изм. и доп. по состоянию на 01.02.2014. –
Москва : КноРус, 2014. - 487, [1] с. + 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
2.
Правила
технической
эксплуатации
электроустановок
потребителей [Электронный ресурс] : утв. Приказом Минэнерго России от
13.01.2003 N 6. - Действ. с 01.07.2003 // Бюллетень нормативных актов
федеральных органов исполнительной власти. – 2003. - N 24, 25. – Доступ
из нормативно-технич системы «Техэксперт».
3. ГОСТ Р 12.1.009-2009. ССБТ. Электробезопасность. Термины и
определения [Электронный ресурс]. – Прин. 10.12.2009, действ. с
01.01.2011. – Москва : Стандартинформ, 2010. – Доступ из нормативнотехнич. системы «Техэксперт».
20
Протокол отчета по лабораторной работе № 1 «Опасность
поражения током в трехфазных электрических сетях»
(образец)
Выполнили студенты: шифр группы _______________________
Фамилия И.О. _______________________
_______________________
_______________________
Цель
работы:
определить
зависимость
опасности
поражения
человека электрическим током в трехфазных электрических сетях от
существующего режима нейтрали, сопротивления изоляции и емкости фаз
по отношению к земле, режима ее работы.
Исходные данные:
- фазное напряжение: Uф = 15 В.
- сопротивление тела человека: Rh = 1…10 кОм (по заданию
преподавателя).
- сопротивление заземления нейтрали трансформатора r0 = 4 Ом;
- сопротивление места замыкания rмз = 20 Ом.
Содержание работы
1.
Результаты
исследования
опасности
поражения
человека
электрическим током при однофазном прикосновении к трехфазной сети с
изолированной нейтралью, симметричной нагрузкой при нормальном и
аварийном режиме работы.
Исследуемые схемы электрической сети
а) нормальный режим
б) аварийный режим
21
1.1 Трехфазные изолированные сети
r = 10, 28, 71, 153 кОм;
С = 0.
Расчетные формулы:
а)
б)
Параметр
r, кОм
Таблица 1
б) аварийный режим
а) нормальный режим
10
28
71
153
10
28
71
153
Ih экс, mA
Ih расч, mA
Расчеты:
а)
б)
График 𝐼ℎ экс = 𝑓(𝑟)
Ih экс , mA
r, кОм
Вывод:
22
1.2. Трехфазные изолированные сети
r = ∞;
С = 0,01; 0,03; 0,07; 0,15 мкФ.
Расчетные формулы:
а)
б)
Параметр
С, мкФ
Таблица 2
б) аварийный режим
а) нормальный режим
0,01
0,03
0,07
0,15
0,01
0,03
0,07
0,15
Ih экс, mA
Ih расч, mA
Расчеты:
а)
б)
График 𝐼ℎ экс = 𝑓(С)
Ih экс , mA
С, мкФ
Вывод:
23
1.3. Трехфазные изолированные сети
r – значение из ряда 10, 28, 71, 153 кОм;
С – значение из ряда 0,01; 0,03; 0,07; 0,15 мкФ .
Расчетные формулы:
а)
б)
Параметр
Таблица 3
б) аварийный режим
а) нормальный режим
r, кОм
С, мкФ
Ih экс, mA
Ih расч, mA
Расчеты:
а)
б)
Вывод:
2.
Результаты
исследования
опасности
поражения
человека
электрическим током при однофазном прикосновении к трехфазной сети с
глухозаземленной нейтралью, симметричной нагрузкой при нормальном и
аварийном режиме работы.
Исследуемые схемы электрической сети
а) нормальный режим
б) аварийный режим
2.1. Трехфазные глухозаземленные сети
r = 10, 28, 71, 153 кОм;
С = 0.
24
Расчетные формулы:
а)
б)
Параметр
r, кОм
Таблица 4
б) аварийный режим
а) нормальный режим
10
28
71
153
10
28
71
153
Ih экс, mA
Ih расч, mA
Расчеты:
График 𝐼ℎ экс = 𝑓(𝑟)
Ih экс , mA
r, кОм
Вывод:
25
2.2. Трехфазные глухозаземленные сети
r = ∞;
С = 0,01; 0,03; 0,07; 0,15 мкФ.
Расчетные формулы:
а)
б)
Параметр
С, мкФ
Таблица 5
б) аварийный режим
а) нормальный режим
0,01
0,03
0,07
0,15
0,01
0,03
0,07
0,15
Ih экс, mA
Ih расч, mA
Расчеты:
График 𝐼ℎ экс = 𝑓(С)
Ih экс , mA
С, мкФ
Вывод:
Общие выводы по работе:
26
Лабораторная работа № 2
«ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ»
Цель работы – ознакомление с принципом действия защитного
заземления и зануления и оценка эффективности их работы.
2.1 Основные меры безопасности
К выполнению работы допускаются студенты, ознакомленные с
устройством лабораторной установки, принципом действия и мерами
безопасности при проведении лабораторной работы.
2.2 Содержание работы
а) ознакомиться с устройством стенда и методикой проведения
лабораторной работы;
27
б) исследовать изменение значения напряжения на корпусе
электроустановки в аварийном режиме при наличии и отсутствии
защитного заземления в сетях с изолированной и заземленной нейтралью;
в)
произвести
измерения
потенциала
вокруг
заземлителя
в
аварийном режиме работы на заданных расстояниях;
г) по полученным данным определить значения коэффициента шага
и шагового напряжения;
д) произвести измерения величины напряжения прикосновения в
аварийном режиме работы электроустановки на заданных расстояниях от
заземлителя;
е) по полученным данным определить значения коэффициента
прикосновения;
ж) произвести измерения и выявить влияние сопротивления нулевого
провода на разность потенциалов между корпусом электроустановки и
землей;
з) определить влияние повторного заземления нулевого провода на
величину напряжения прикосновения при обрыве нулевого провода;
и) выполнить расчет значения напряжения прикосновения на
электроустановке до и после обрыва.
к) произвести оценку времени срабатывания защиты в аварийном
режиме работы сети.
2.3 Теоретическая часть
2.3.1 Заземляющие устройства
В
настоящей
работе
рассматриваются
три
основных
вида
заземляющих устройств: защитное заземление (rз), рабочее заземление (r0)
и повторное заземление (rп).
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с
землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей,
28
которые могут оказаться под напряжением. Данный вид защиты
предназначен
для
устранения
опасности
поражения
человека
электрическим током в случае прикосновения к корпусу и к другим
открытым проводящим частям электроустановок, оказавшимся под
напряжением из-за повреждения изоляции токоведущих частей или по
другим причинам, путем снижения до безопасных значений напряжений
прикосновения и шага.
Защитное заземление применяют в сетях напряжением до 1 кВ
переменного
тока
–
трехфазных
с
изолированной
нейтралью
и
однофазных, изолированных от земли, а также в сетях напряжением свыше
1 кВ как с изолированной, так и с глухозаземленной нейтралью.
Рабочее заземление – преднамеренное соединение с землей
отдельных точек электрической цепи, например, нейтральных точек
обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов,
дугогасящих аппаратов. Оно предназначено для обеспечения работы
электроустановки в нормальных или аварийных условиях (не в целях
электробезопасности).
Повторное
заземление
–
заземление
совмещенных
нулевого
защитного и нулевого рабочего проводников в электрических сетях и
электроустановках, в которых в качестве защитной меры применено
автоматическое отключение питания. Повторное заземление выполняется
с целью уменьшения опасности поражения человека электрическим током
при обрыве нулевого провода и одновременном замыкании на корпус за
местом обрыва. В этом случае при отсутствии повторного заземления
напряжение на корпусе равно фазному. Если же нулевой провод имеет
повторное заземление, то при его обрыве до места замыкания фазы на
корпус напряжение на нем значительно снижается.
На рис. 2.1 представлены рассматриваемые виды заземляющих
устройств.
29
Рис. 2.1. Заземления и зануление в электрических сетях:
rз - защитное заземление, r0 - рабочее заземление,
rп - повторное заземление
Заземляющее
устройство
представляет
собой
совокупность
заземляющих проводников и заземлителя. Заземлитель – это проводник
или совокупность соединенных между собой проводников, находящихся в
электрическом
контакте
с
землей
непосредственно
или
через
промежуточную проводящую среду.
С помощью защитного заземления уменьшается напряжение на
корпусе относительно земли (напряжение прикосновения) до безопасного
значения, следовательно, уменьшается сила тока, протекающая через тело
человека. Величина тока Ih, А, протекающего через человека, стоящего на
земле и прикоснувшегося к заземленному корпусу, может быть определена
как
3Uф rз
Ih = r
из R h
30
,
(2.1)
где
Uф – фазное напряжение, В;
rиз – сопротивление изоляции, Ом;
Rh – сопротивление человека, Ом.
Таким образом, Ih напрямую зависит от rз, которое не должно
превышать нормативных значений.
При
отсутствии
в
нормативных
документах
более
жестких
требований сопротивление защитного заземления в электроустановках
напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью не должно
превышать значение 4 Ом, в электроустановках свыше 1 кВ – 10 Ом.
Если
заземляющее
устройство
используется
одновременно
для
электроустановок до и свыше 1 кВ, оно выполняется по меньшему
нормирующему значению.
2.3.2 Напряжение прикосновения и шага
При прохождении тока через заземляющее устройство, а также при
рассмотрении ситуации с замыканием фазного провода на землю в месте
контакта на поверхности земли появляются потенциалы. Зависимость
распределения потенциалов от расстояния до заземлителя (места стекания
тока) может быть определена следующей зависимостью:
𝜑=
𝐼з 𝜌
2𝜋х
,
(2.2)
где Iз – величина тока замыкания на землю;
ρ – удельное сопротивление грунта;
х – расстояние до заземлителя.
Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками
электрической цепи, к которым одновременно прикасается человек, то есть
это падение напряжения на сопротивлении человеческого тела: Uпр =Ih R h .
При рассмотрении ситуации с однофазным прикосновением рукой к
31
токоведущей
части
электроустановки
напряжение
прикосновения
определится разностью между потенциалом руки (φр) и потенциалом
ног (φн):
Uпр =φр -φн =Iз rз αпр =U0 αпр ,
(2.3)
где αпр – коэффициент прикосновения;
U0 – напряжение в месте замыкания при х = 0.
Из выражений (2.2) и (2.3) следует, что 𝑈пр при увеличении х
стремится к максимальному значению, равному U0, а αпр→1. При
наименьшем значении х, когда человек находится непосредственно на
заземлителе, 𝑈пр = 0; 𝛼пр = 0.
Графическая зависимость напряжения прикосновения от расстояния
до заземлителя представлена на рис. 2.2.
Шаговое напряжение – это напряжение между двумя точками
поверхности земли, находящимися на расстоянии шага. Потенциал на
поверхности земли может возникнуть как при стекании тока с заземлителя,
так и при падении токоведущих частей (провода) на землю.
Зону земли, за пределами которой электрический потенциал,
обусловленный токами замыкания на землю, может быть условно принят
равным нулю, называют зоной растекания тока. В расчетах зона
растекания принимается равной 20 м. Фактически вне зависимости от
напряжения потенциал на поверхности земли при таком расстоянии
стремится к нулю.
Внутри этой зоны потенциал на поверхности земли определяется по
формуле (2.2).
32
Рис. 2.2. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе:
1 – кривая снижения потенциала на поверхности земли;
2 – кривая напряжения прикосновения
Шаговое напряжение между двумя точками (1 и 2), находящимися
друг от друга на расстоянии шага, равном а, может быть найдено как
Iρ
а
з
Uш =φ2 -φ1 = 2π
=U0 β ,
х(х+а)
где
𝛽=
а
х(х+а)
(2.4)
– коэффициент шага.
Проходящий через тело человека электрический ток, обусловленный
напряжением шага, равен
U
Ih = Rш .
h
33
(2.5)
На рис. 2.3 изображена область растекания тока, в которой
существует опасность поражения шаговым напряжением (здесь Uз –
напряжение в месте замыкания).
Рис. 2.3. Шаговое напряжение и область растекания тока
При
попадании
в
область
действия
шагового
напряжения
необходимо выходить из опасной зоны минимальными шажками, не
отрывая подошвы от земли («гусиным шагом»).
2.3.3 Зануление
Опасность поражения током при прикосновении к корпусу или
другим металлическим частям электрооборудования, оказавшимся под
напряжением,
может
быть
устранена
быстрым
отключением
поврежденной электроустановки от питающей сети и вместе с этим
снижением напряжения корпуса относительно земли. Этой цели служит
зануление.
Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым
защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые
могут оказаться под напряжением (см. рис. 2.1).
34
Нулевым защитным проводником, в свою очередь, называется
проводник,
соединяющий
зануляемые
части
с
глухозаземленной
нейтральной точкой источника тока или ее эквивалентом. В отличие от
нулевого
рабочего
проводника
по
нему
не
проходит
рабочий
электрический ток.
Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в
однофазное короткое замыкание с целью вызвать большой ток, способный
обеспечить
срабатывание
защитного
устройства
и
тем
самым
автоматически отключить поврежденную установку от питающей сети.
Такой защитой могут быть плавкие предохранители или автоматические
выключатели.
Область применения зануления – сети до 1 кВ с глухозаземленной
нейтралью.
Нулевой защитный проводник соединен с землей посредством
рабочего заземления нейтрали (r0) и повторных заземлителей (rп), которые
выполняются на концах воздушных линий длиной более 200 м, а также на
вводах в здания, где имеются электроустановки, подлежащие занулению.
Сопротивление заземления нейтрали, общее сопротивление повторных
заземлителей и каждого из них в отдельности не должны превышать
установленных значений. Так, для сети 380/220 В данные значения
соответственно составят 4, 10 и 30 Ом.
Поскольку зануленные части оказываются заземленными через r0 и
rп, то в аварийный период (с момента возникновения замыкания до
срабатывания защиты) появляется защитное свойство этих заземлителей
аналогично
защитному заземлению, то
есть
снижает
напряжение
зануленных частей относительно земли.
Повторное заземление нулевого защитного проводника практически
не влияет на отключающую способность схемы зануления, однако
значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в
результате обрыва нулевого защитного проводника. В этом случае
35
напряжение на корпусе электрической установки определяется по
формуле:
Uh =Uф R
Rп
.
0 +R п
(2.6)
Корпуса электроустановок, оказавшиеся до места обрыва, также
будут находиться под напряжением, значение которого составит
Uh =Uф R
R0
.
0 +R п
(2.7)
При наличии нескольких повторных заземлений (1, 2 … n) общее их
сопротивление рассчитывается по формуле параллельного соединения
проводников:
1
1
1
1
=
+
+…+
.
R п R п1 R п2
R пn
(2.8)
Согласно ПУЭ нулевой провод должен быть проложен так, чтобы
исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить
предохранители, выключатели и другие приборы, способные нарушить его
целостность. Проводимость нулевого провода должна составлять не менее
50 % проводимости фазного провода.
При замыкании на зануленный корпус ток короткого замыкания
проходит через следующие сопротивления:
-
𝑍т
3
– внутреннее сопротивление трансформатора;
- Zф – сопротивление фазного провода;
- Zн – сопротивление нулевого провода.
36
Величина тока замыкания в петле фаза-нуль определяется фазным
напряжением и полным сопротивлением петли
Iз = Zт
Uф
+Zф +Zн
3
Наибольшее
допустимое
время
.
(2.9)
защитного
автоматического
отключения в сетях с глухозаземленной нейтралью представлено
в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Значения времени отключения защиты в зависимости от номинального
фазного напряжения
Номинальное фазное напряжение Uo, В
127
220
380
Более 380
37
Время отключения, с
0,8
0,4
0,2
0,1
2.4. Экспериментальная часть
2.4.1. Оборудование
Общий вид стенда для проведения лабораторной работы представлен
на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Общий вид стенда «Защитное заземление и зануление»
На
схеме
стенда
показана
электрическая
сеть,
от которой
осуществляется питание двух потребителей. Фазное напряжение сети
составляет 15 В.
Подключение
к
сети
электроустановок
осуществляется
выключателем В1; изменение режима нейтрали сети с изолированной на
заземленную
–
переключателем
В2;
обрыв
нулевого
провода
–
выключателем В3; аварийный режим работы одного из потребителей
(подача напряжения на корпус) – выключателем В4. Переключатель В5
позволяет подключить электроустановку к нулевому проводу (верхнее
положение) или к защитному заземлению (нижнее положение), а также
отключить
электроустановку
от
защитного
38
оборудования
(среднее
положение).
Выключателями
В6
и
В7
подключаются
повторные
заземления нулевого провода. Значения сопротивлений заземляющих
устройств показано на стенде: r0 = rз = 4 Ом; rп1 = rп2 = 10 Ом.
Переключатель П1 изменяет соотношение сопротивлений фазного и
нулевого проводников по значениям, представленным в табл. 2.2.
Кнопка Кн1 включает защиту при замыкании фазного провода на
корпус электроустановки. Время срабатывания защиты контролируется по
секундомеру.
Таблица 2.2
Соотношение сопротивлений в петле «фаза-нуль»
Положение
переключателя П1
0
1
2
3
4
Соотношение сопротивлений проводов, %
фазный
нулевой
0
100
25
75
50
50
75
25
100
0
Переключатель П2 устанавливает заданные режимы при выполнении
лабораторной
работы.
Измерение
напряжения
осуществляется
вольтметром V.
Исходное состояние стенда:
- П1 и П2 – положение «0»;
- В5 – среднее положение;
- В1…В4, В6, В7 – в отключенном положении.
2.4.2. Порядок выполнения работы
2.4.2.1. Исследование защитного заземления
Задание
1.
Исследовать
изменение
напряжения
на
корпусе
электроустановки в аварийном режиме при наличии и отсутствии
защитного заземления в сетях с изолированной и заземленной нейтралью.
39
Последовательность
изменением
положений
операций:
включить
переключателей
В2
В1;
и
В5
включить
В4;
зафиксировать
необходимые режимы и снять значения напряжений; В5 нейтрально,
измерить Г8–Г7; В5 в положение «Вкл. защиты», измерить Г8–Г7; В5
нейтрально, В2 включить, измерить Г8–Г7; В5 в положение «Вкл.
защиты», измерить Г8–Г7; сделать вывод и объяснить причину изменения
напряжения на корпусе электроустановки.
Задание 2. Произвести оценку величины изменения потенциала
вокруг заземлителя r0 в аварийном режиме работы, определить значения
коэффициента шага и шагового напряжения на расстояниях х от
заземлителя, равных 0; 0,6; 2,5; 10 и 20 м при величине шага а = 0,8 м.
Последовательность операций: положение выключателей В1, В2,
В4 – включено; переключатель П2 в соответствии с увеличением
расстояния х устанавливается на значения 10, 9, 8, 7, 6; зафиксировать
значения напряжений; построить кривую φ = f(x); произвести расчет
коэффициента шага и шагового напряжения при различных значениях х по
формуле (2.4); сделать выводы по заданию.
Задание 3. Снять кривую изменения напряжения прикосновения в
аварийном режиме работы электроустановки, определить значения
коэффициента прикосновения на расстояниях х от заземлителя 0; 0,6; 2,5;
10 и 20 м.
Последовательность операций: положение выключателей В1, В2,
В4 – включено; переключатель П2 в соответствии с увеличением
расстояния х устанавливается на значения 6, 7, 8, 9, 10; зафиксировать
значения напряжений; построить кривую Uпр = f(x); вычислить значения
коэффициента прикосновения при различных значениях х из формулы
(2.3); сделать выводы по заданию.
40
2.4.2.2. Исследование зануления
Задание 4. Исследовать влияние сопротивления нулевого провода на
разность потенциалов между корпусом электроустановки и землей.
Последовательность операций: положение выключателей В1, В2, В3,
В4 – включено; переключатель В5 – в положении включения зануления;
изменением положения переключателя П1 зафиксировать необходимые
режимы в соответствии с табл. 2.2 и снять значения напряжений Г8–Г7;
сделать выводы по заданию.
Задание 5. Исследовать влияние повторного заземления нулевого
провода на величину напряжения прикосновения при его обрыве,
рассчитать значение напряжения прикосновения на электроустановках до
и после обрыва.
Последовательность операций: положение выключателей В1, В2,
В4 – включено; В3 – выключить, П1 – в положение 0, измерить Г8–Г7;
В6 – включить, измерить Г8–Г7; В7 – включить, измерить Г8–Г7;
переключатель В5 – в положении включения зануления; изменением
положения выключателей В6 и В7 зафиксировать необходимые режимы и
снять значения напряжений; произвести расчет значений напряжений
прикосновения по формулам (2.6) и (2.7); сделать выводы по заданию.
Задание 6. Оценка времени срабатывания защиты в аварийном
режиме работы сети 380/220 В.
Последовательность операций: положение выключателей В1, В2, В3,
В4 – включено; В6 и В7 – включено; нажать кнопку Кн1 и удерживать до
срабатывания защиты; зафиксировать промежуток времени срабатывания;
дать оценку соответствия времени срабатывания допустимому времени
отключения по табл. 2.1.
41
2.5. Содержание отчета
В отчете должны быть представлены:
- название и цель работы;
- исходные данные к выполнению работы;
- схемы защитного заземления и зануления;
- результаты измерений и произведенных расчетов;
- расчетные формулы;
- график распределения потенциала по поверхности земли;
- зависимость напряжения прикосновения от расстояния до заземлителя;
- выводы по каждому заданию.
Контрольные вопросы
1.
Какие
виды
заземляющих
устройств
используются
в
электрических сетях?
2. Области использования защитного заземления.
3. Что представляет собой заземляющее устройство?
4. Назначение защитного заземления и нормативные требования к нему.
5. Что такое напряжение прикосновения и шаговое напряжение?
6. В каких случаях возникает, от чего зависит и как снизить
опасность поражения человека шаговым напряжением?
7. Что такое зануление и область его применения?
8. Принцип работы зануления и нормативные требования к нему.
9. Каково назначение повторного заземления нулевого провода?
Библиографический список
1. Правила устройства электроустановок [Текст] : все действ.
разделы 6-го и 7-го изд. с изм. и доп. по состоянию на 01.02.2014. –
Москва : КноРус, 2014. - 487 с. + 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
2.
Правила
технической
эксплуатации
электроустановок
потребителей [Электронный ресурс] : утв. Приказом Минэнерго России от
13.01.2003 N 6. – Действ. с 01.07.2003 // Бюллетень нормативных актов
федеральных органов исполнительной власти. – 2003. - N 24, 25. – Доступ
из нормативно-технич. системы «Техэксперт».
42
Протокол отчета по лабораторной работе № 2 «Защитное
заземление и зануление» (образец)
Выполнили студенты: шифр группы _______________________
Фамилия И.О. _______________________
_______________________
_______________________
Цель работы: ознакомиться с принципом действия защитного
заземления и зануления и оценить эффективность их работы.
Исходные данные:
- фазное напряжение: Uф=15 В;
- сопротивление защитного заземления: rз = 4 Ом;
- сопротивление рабочего заземления: r0 = 4 Ом;
- сопротивление повторного заземления: rп1 = rп2 = 10 Ом.
Содержание работы
а) Результаты исследования защитного заземления
Схема защитного заземления
1.
Исследование
изменения
напряжения
на
корпусе
электроустановки в аварийном режиме при наличии и отсутствии
защитного заземления в сетях с изолированной и заземленной нейтралью.
Таблица 1
Режим нейтрали
Напряжение на корпусе электроустановки
относительно земли
с защитным заземлением
без защитного
заземления
Изолированная
Глухозаземленная
43
Выводы:
2. Оценка изменения потенциала вокруг заземлителя r0 в аварийном
режиме работы, определение значения коэффициента шага и шагового
напряжения на расстоянии х от заземлителя, равном 0; 0,6; 2,5; 10; 20 м
при величине шага а = 0,8 м.
Таблица 2
х, м
0
0,6
2,5
φ, В
β
Uш, В
Расчетные формулы:
Расчет для одного значения:
44
10
20
График φ = f(x)
φ, В
х, м
Выводы:
3. Оценка величины напряжения прикосновения в аварийном режиме
работы
электроустановки
и
определение
значения
коэффициента
прикосновения на расстоянии х от заземлителя 0; 0,6; 2,5; 10; 20 м.
Таблица 3
х, м
Uпр, В
α
0
0,6
2,5
Расчетная формула:
Расчет для одного значения:
45
10
20
График Uпр = f(x)
Uпр, В
х, м
Выводы:
б) Результаты исследования зануления
Схема зануления
4.
Влияние
сопротивления
нулевого
провода
на
разность
потенциалов между корпусом электроустановки и землей.
Таблица 4
Сопротивление нулевого провода,
%
Сопротивление фазного провода, %
Напряжение между корпусом и
землей, В
Выводы:
46
100
75
50
25
0
0
25
50
75
100
5. Влияние повторного заземления нулевого провода на величину
напряжения прикосновения при его обрыве, расчет значения напряжения
прикосновения на электроустановках до и после обрыва.
Таблица 5
Режимы
Напряжение прикосновения, В, на
электроустановках, расположенных
до обрыва
после обрыва
расчетное расчетное фактическое
Повторное заземление
отсутствует
Одно повторное заземление
Два повторных заземления
Расчетные формулы:
Расчет:
Выводы:
6. Оценка времени срабатывания защиты в аварийном режиме
работы сети 380/220 В.
Время срабатывания защиты:
Выводы:
47
Лабораторная работа № 3 «ЗАЩИТА ОТ
ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА»
Цели работы:
1) ознакомиться с методикой контроля и нормирования шума на
рабочих местах;
2) изучить средства зашиты от шума и сравнить шумоизоляционные
характеристики конструкционных материалов;
3) ознакомиться с порядком расчета шумоизолирующего ограждения
и эквивалентного уровня звука.
3.1. Основные меры безопасности
К выполнению работы допускаются студенты, ознакомленные с
устройством лабораторной установки, принципом работы и мерами
безопасности при работе с шумомером.
Перед включением лабораторной установки в электрическую сеть
убедиться в исправности шнура, вилки, розетки.
Перед подачей звуковых сигналов с помощью звонков предупредить
студентов группы во избежание испуга и паники.
Шумоизолирующие
ограждения
отведенное место.
48
укладывать
на
специально
При нарушении нормальной работы лабораторного стенда и
приборов
(при
неисправности)
появлении
отключить
посторонних
шумов,
электропитание
и
нагреве,
сообщить
другой
об
этом
преподавателю.
После проведения лабораторной работы отключить электропитание
установки.
3.2. Содержание работы
1. Изучить устройство и работу измерителя шума.
2. Измерить уровень звука от каждого источника, а также суммарный
шум при их одновременном включении. Выполнить проверочный расчет.
3. Измерить
шумоизоляционные
шумоизоляцию
характеристики
ограждений
материалов,
и
из
сравнить
которых
они
изготовлены. Выполнить проверочный расчет шумоизоляции.
4. Определить
эквивалентный
уровень
звука.
Сравнить
с
допустимыми значениями.
5. Определить суммарный уровень шума.
3.3. Теоретическая часть
3.3.1. Характеристики шума
Шум
представляет
собой
беспорядочное
сочетание
звуков,
различных по интенсивности и частоте. По своей природе шум
подчиняется тем же законам, что и звук, представляя колебательные
движения, волнообразно распространяющиеся в воздухе или другой
упругой среде (жидкость, твердое тело).
Шум, превышающий допустимые нормы, относится к вредным
факторам и оказывает воздействие на центральную нервную и сердечнососудистую системы организма человека, на органы слуха и может
49
привести к профессиональной патологии – к ухудшению слуха или
глухоте.
Шум на производстве ослабляет внимание работника, увеличивает
расход энергии при одинаковой физической нагрузке. Шум замедляет
скорость психических реакций, затрудняет своевременную реакцию
работающих на предупреждающие сигналы, например, транспорта, что
может стать причиной несчастного случая. В результате воздействия шума
снижается производительность труда и ухудшается качество работы.
В напряженных рабочих ситуациях раздражающий шум может вызвать
психологический стресс, а, следовательно, и физическое расстройство.
Основными характеристиками звука являются:
- частота звуковых колебаний f, Гц;
- длина звуковой волны λ, м;
- звуковое давление p, Па;
- уровень звукового давления Lp, дБ;
- интенсивность звука I, Вт/м2;
- уровень интенсивности звука LI, дБ;
- эквивалентный уровень звука, L, дБА.
Уровень звукового давления Lp в дБ является характеристикой
постоянного
шума
на
рабочих
местах
в
октавных
полосах
со
среднегеометрическими частотами 31,5; 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000
и 8000 Гц и определяется по формуле:
P
Lp =20 lg P ,
0
где
(3.1)
Р – среднее квадратичное значение звукового давления, Па;
Р0 – стандартное (пороговое) значение звукового давления в воздухе,
Р0 = 0,00002 Па.
50
Эквивалентный уровень звука L, дБА, является интегральной
характеристикой непостоянного шума на рабочих местах и определяется
по формуле:
1 T Pa (t) 2
L=10 lg [T ∫0 ( P ) dt],
0
(3.2)
где Pa(t) – текущее значение среднего квадратичного звукового давления,
Па (с учетом коррекции "А" шумомера);
Т – время действия шума, ч.
Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот и
эквивалентные уровни звука на рабочих местах установлены в ГОСТ
«ССБТ.
12.1.003-83
Шум.
Обще
требования
безопасности».
При проведении специальной оценки условий труда на рабочих местах для
определения класса условий труда (допустимый, вредный, опасный) на
рабочем месте по фактору «шум» пользуются табл. 3.1 и 3.2.
Таблица 3.1
Предельно допустимые уровни звукового давления, уровни звука и
эквивалентные уровни звука на рабочих местах
Наименование
Уровни звукового давления, дБ, в октавных
Уровень звука и
полосах со среднегеометрическими частотами,
эквивалентный
Гц
уровень звука, дБА
31,5 63
Выполнение всех 107
95
125 250 500 1000 2000 4000 8000
87
82
78
видов работ на
рабочих местах
51
75
73
71
69
80
Таблица 3.2
Отнесение условий труда к классам (подклассам) условий труда при
воздействии шума
Наименование
Класс (подкласс) условий труда
показателя,
допустимый
единица измерения
вредный
2
Шум, эквивалентный
3.1
≤ 80
3.2
опасный
3.3
3.4
4
> 80 - 85 > 85 - 95 >95 - 105 >105 - 115 > 115
уровень звука, дБА
На производстве шумы от различных источников смешиваются
друг с другом. Общий уровень шума в любом месте возрастает при
увеличении количества источников шума. В связи с тем, что уровень
звука – это логарифмическая величина, не предоставляется возможным
суммировать различные уровни звука. Два различных одинаковых
источника шума с уровнем звука в 80 дБ создают уровень звука 83 дБ, а не
160 дБ. Суммарный уровень звука от двух источников зависит от разности
уровней их шума
(L1 – L2), а добавку ΔL к значению более мощного
источника можно определить по табл. 3.3.
Таблица 3.3
Определение добавки к значению уровня звука
L1 - L2, дБ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
Добавка ΔL, дБ
3,0
2,5
2,0
1,8
1,5
1,2
1,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,2
0
При равных слагаемых уровнях, т.е. L1 = L2 =…= Lп, суммарный
уровень звука Lсум можно определить по формуле:
Lсум = L1 + 10lg n .
52
(3.3)
Ожидаемый
суммарный
шум
Ln,
дБА,
при
одновременном
включении нескольких источников в равноудаленной от них точке можно
определить по формуле:
Ln =10 lg(∑ni=1 100.1Li ) ,
где
(3.4)
Li – уровень i-ro источника, дБА;
n – число источников шума, шт.
3.3.2. Средства защиты от шума
В соответствии с ГОСТ 12.1.003–83 снижение шума до значений, не
превышающих допустимые значения, должно достигаться разработкой
шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной
защиты,
применением
средств
индивидуальной
защиты,
а
также
строительно-акустическими мероприятиями.
Средства коллективной защиты по отношению к источнику
возбуждения шума подразделяются на средства, снижающие шум в
источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его
распространения от его источника до защищаемого объекта.
Снижение шума в источнике является основным и наиболее
рациональным
направлением
по
снижению
шума.
Правильное
проектирование конструкций машин позволяет уменьшить шум на 20...25 дБ.
Это может быть достигнуто применением технологических процессов и
оборудования, не создающих чрезмерного шума, заменой ударных
воздействий деталей безударными, возвратно-поступательного движения
вращательным, демпфированием отдельных узлов машин путем сочленения
их с материалами, имеющими большое внутреннее трение (резиной, пробкой,
битумными картонами, асбестом, войлоком и др.), заменой металлических
деталей пластмассовыми, тщательным уравновешиванием всех движущихся
деталей агрегатов, повышением их класса чистоты и точности изготовления,
53
улучшением смазки, применением подшипников скольжения вместо
подшипников качения и т.п.
Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от
способа реализации подразделяются на акустические, архитектурнопланировочные, организационно-технические.
Комплексом строительно-акустических мероприятий, состоящих из
акустических и архитектурно-планировочных мероприятий, достигается
снижение производственного шума на пути его распространения.
В зависимости от принципа действия среди акустических средств защиты
можно выделить средства звукоизоляции (звукоизолирующие ограждения,
кожухи,
кабины,
акустические
экраны,
выгородки),
средства
звукопоглощения (звукопоглощающие облицовки, объемные поглотители
звука), глушители шума.
Звукоизолирующие
свойства
конструкций
обусловлены
способностью отражать звук. Звукоизолирующие преграды служат для
того, чтобы не пропускать звук из шумного помещения в более тихое.
Звукоизоляция (шумоизоляция) – способность преград отражать
звуковую энергию. Физическая сущность звукоизоляции состоит в том,
что наибольшая часть падающей звуковой энергии отражается от
ограждающей конструкции и только незначительная часть проникает через
ограждение. Звукоизолирующая способность ограждающей конструкции
зависит от ряда факторов. К ним относятся: число слоев и масса одного
квадратного метра стенки ограждения, коэффициент внутреннего трения и
упругость материла, частотная характеристика шума.
Звукоизоляция возрастает с увеличением массы, числа слоев и
частоты звука, но резко уменьшается при совпадении частоты звука с
частотой
собственных
колебаний
ограждающей
конструкции.
Звукоизолирующие конструкции ослабляют шум в соседних помещениях
на 30...50 дБ.
54
Звукоизоляция однослойного плоского ограждения ΔLp, дБ, вне
резонансной области частот может быть определена по формуле:
ΔLp = 20 lg(P·f) – С,
(3.5)
Р - масса одного квадратного метра стенки ограждения, кг/м2
где
(табл. 3.4);
f - частота звука, Гц;
С - постоянное число, зависит от материала стенки ограждения.
Таблица 3.4
Материалы ограждений
Материал
Масса 1 м2
Толщина, мм
ограждения, кг
Древесноволокнистая плита (ДВП)
3/8
3,3/8
Сталь
8
59,6
Шифер
7
13,7
Древесностружечная плита (ДСП)
20
17,3
Фанера
10
6,9
Резина
10
13
Стекло органическое
6
3,8
Пенопласт
95
1,3
Гипс
10
11
Сэндвич-панель
10
0,45
Звукопоглощение (шумопоглощение) – это свойство строительных
материалов
и
конструкций
поглощать
энергию
звуковых
волн.
Оно обусловлено переходом колебательной энергии в теплоту из-за потерь
на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения
необходимо использование пористых структур, для звукоизолирующих же
конструкций требуются плотные, твердые и массивные материалы.
Звукопоглощающие материалы (ультратонкое и капроновое волокна,
55
минеральная вата, древесноволокнистые и минераловатные плиты с
профилированной поверхностью, пористый поливинилхлорид и др.) и
конструкции (звукопоглощающие облицовки, объемные поглотители)
предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так
и в соседних помещениях. Установка звукопоглощающих облицовок
снижает шум на 6...8 дБ в зоне отраженного звука (вдали от источника) и
на 2...3 дБ вблизи источника шума. Однако их применение целесообразно,
так как из-за изменения спектрального состава за счет большей
эффективности облицовок на высоких частотах (8...10 дБ), шум становится
более глухим и менее раздражающим.
Архитектурно-планировочные
методы
защиты
от
шума
предполагают рациональные акустические решения планировок зданий и
генеральных планов объектов (расстояние между шумными цехами и
тихими помещениями должно обеспечить требуемое снижение шума,
внутри зданий нужно предусматривать максимально возможное удаление
малошумных помещений от помещений с интенсивными источниками
шума и пр.), рациональное размещение технологического оборудования,
машин и механизмов, рациональное размещение рабочих мест и
акустическое планирование зон и режима движения транспортных средств
и транспортных потоков.
Организационно-технические методы защиты от шума включают в
себя применение малошумных технологических процессов и машин,
использование рациональных режимов труда и отдыха работников на
шумных предприятиях.
При невозможности снизить уровень звука средствами коллективной
защиты до нормативных значений необходимо применять средства
индивидуальной защиты, которые в зависимости от конструктивного
исполнения
подразделяются
на
противошумные
вкладыши,
перекрывающие наружный слуховой проход или прилегающие к нему,
противошумные наушники, закрывающие ушную раковину снаружи,
56
противошумные шлемы, каски и костюмы. Снижение шума такими
средствами составляет 10...40 дБ.
Зоны с уровнем звука выше 80 дБА должны быть обозначены
знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026-2001 «Цвета сигнальные,
знаки безопасности и разметка сигнальная».
3.4. Экспериментальная часть
3.4.1. Оборудование
Экспериментальная установка для изучения шумоизоляции состоит
из стенда и измерителя шума.
Стенд,
показанный
на
рис.
3.1,
содержит
корпус
1
с
шумопоглощающим покрытием 2 и имеет две камеры: шумовую 3 и
измерительную 4. Камеры разделяются ограждением (перегородкой) 5,
выполненным
из
исследуемого
материала.
Ограждение
может
перемещаться по пазам в вертикальном направлении. Герметичность камер
достигается за счет резиновых уплотнений и крышек 6.
Рис. 3.1. Схема лабораторной установки
Для смены ограждения в корпусе предусмотрена откидная крышка 7.
В
шумовой
камере
на
гибкой
подвеске
закреплена
панель
с
электрическими источниками шума 8 разной мощности. Управление
57
источниками осуществляется с электрического пульта 9. В измерительной
камере также на нежесткой подвеске установлен микрофон 10.
3.4.2. Порядок выполнения работы
Задание 1. Изучить устройство и работу измерителя шума (см.
техническое описание и инструкцию по его эксплуатации, размещенную
на лабораторном стенде).
Задание 2. Измерить уровень шума от каждого источника, а также
"суммарный"
уровень
при
их
одновременном
включении.
Шумоизолирующие ограждения должны отсутствовать.
а) включить первый источник шума и измерить уровень звука L,
дБА, согласно инструкции по эксплуатации. Результат измерения записать
в таблице 1 отчета;
б) повторить измерения по пункту 2 а), поочередно включая второй и
третий источники шума, а впоследствии включив все три источника
одновременно.
в) вычислить ожидаемый суммарный шум от трех источников Ln,
дБА, по формуле 3.4 и сравнить с результатами измерений.
г) определить суммарный уровень шума:
- от первого и второго источников шума, используя табл. 3.3;
- от трех источников шума при условии, что все они имеют одинаковый
уровень звука, равный уровню звука первого источника, по формуле 3.3.
Задание 3. Измерить шумоизоляцию ограждений и сравнить
шумоизолирующие
характеристики
материалов,
из
которых
они
изготовлены.
а) установить шумоизолирующее ограждение из резины. Включить
источник шума (номер источника выбирается по заданию преподавателя) и
измерить уровень звука Li, дБ. Результат измерения записать в табл. 2
отчета.
б) вычислить шумоизоляцию ΔL, дБ, по формуле:
58
ΔL=L0 – Li ,
(3.6)
где L0 ‒ уровень звука источника, измеренный при отсутствии
шумоизолирующих ограждений, дБ (табл. 1 отчета).
в) вычислить ожидаемую шумоизоляцию ΔL, дБ, по формуле 3.5
(значения величин Р, кг/м2; f, Гц выдаются преподавателем) и сравнить с
результатами измерений.
г) повторить измерения по пункту 3 а) и вычисления по пунктам 3
б) и 3 в) при установке шумоизолирующего ограждения из других
материалов (по заданию преподавателя). Результаты записать в табл. 2
отчета.
д) сравнить шумоизолирующие характеристики материалов и
сделать выводы.
Задание 4. Определить эквивалентный уровень звука. Сравнить с
допустимыми нормами.
а) вычислить эквивалентный уровень звука L, дБА, по формуле 3.2.
Значения величин Pa(t) или Li и Т получить от преподавателя.
б) Сравнить полученные результаты с допустимым эквивалентным
уровнем звука 80 дБА. Определить класс условий труда.
Контрольные вопросы
1.
Что такое шум?
2.
Какими основными параметрами характеризуется шум?
3.
В чем состоит вредное воздействие шума на человека?
4.
В каких нормативных документах отражены допустимые
уровни звукового давления и уровни звука?
5.
Как определяется суммарный уровень звука от нескольких
источников?
6.
Перечислите основные средства и методы борьбы с шумом.
59
7.
В чем состоит принцип звукоизоляции?
8.
Приведите примеры звукоизолирующих ограждений.
9.
От чего зависит эффективность звукоизоляции?
10.
В чем состоит принцип звукопоглощения?
11.
Приведите примеры звукопоглощающих материалов?
12.
Перечислите средства индивидуальной защиты от шума.
В каком случае целесообразно их применение?
Библиографический список
1.
ГОСТ
12.1.003-2014.
ССБТ.
Шум.
Общие
требования
безопасности [Электронный ресурс]. – Прин. 29.12.2014 , действ. с
01.11.2015. – Москва : Стандартинформ, 2015. – Доступ из нормативнотехнич. системы «Техэксперт».
2.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
Санитарные нормы [Электронный ресурс]. - Прин. 31.10.1996, действ. с
31.10.1996. – Москва : Информ.-издат. центр Минздрава России, 1997. –
Доступ из нормативно-технич. системы «Техэксперт».
3. ГОСТ Р ИСО 9612-2013. Акустика. Измерения шума для оценки
его воздействия на человека. Метод измерений на рабочих местах. – Прин.
05.12.2013, действ. с 01.12.2014. – Москва : Стандартинформ, 2014 год.
4. Методика проведения специальной оценки условий труда,
Классификатора вредных и (или) опасных производственных факторов,
формы отчета о проведении специальной оценки условий труда и
инструкции по ее заполнению : приказ Минтруда России от 24.01.2014
N 33н. : с изм. на 07.09.2015) // Российская газета. – 2014. - N 71. – Доступ
из нормативно-технич. Системы «Техэксперт».
60
Протокол отчета по лабораторной работе № 3 «Защита от
производственного шума» (образец)
Выполнили студенты: шифр группы _______________________
Фамилия И.О. _______________________
_______________________
_______________________
Цель работы: ______________________________________________
_________________________________________________________
Исходные данные:
____________________________________________________________
Содержание работы.
1. Результаты измерения уровня звука
Таблица 1
№1
№2
Источник шума
Уровень звука, дБ
Расчетная часть:
Ln =
Lсум (№1÷2) =
Lсум = L1 + 10lg n =
61
№3
№ 1÷3
Ln
2. Результаты измерения шумоизоляции ограждения.
Источник шума № ___.
Таблица 2
Материал ограждения Li, дБ
ΔL, дБ
…
…
…
…
…
Расчетная часть:
3. Расчет эквивалентного уровня звука
Класс условий труда: ______________
Общие выводы:
Подписи студентов:
___________________
___________________
___________________
Подпись предодавателя:
____________________
62
Р, кг/м2
f, Гц
ΔLp, дБ
Лабораторная работа № 4 «ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПОМЕЩЕНИЙ»
Цели работы:
1) изучить существующие санитарно-гигиенические нормы и
требования к искусственному освещению производственных помещений;
2) ознакомиться с приборами, изучить их устройство и принцип
действия;
3) изучить технические показатели ламп накаливания (ЛН),
газоразрядных люминесцентных ламп (ЛЛ), газоразрядных ламп высокого
давления (ДРЛ), светодиодных ламп;
4) освоить методику измерения параметров освещения.
4.1. Основные меры безопасности
К выполнению работы допускаются студенты, ознакомленные с
устройством лабораторной установки, принципом действия и мерами
безопасности при проведении лабораторной работы.
Для предотвращения перегрева установки при длительной работе
ламп необходимо включить вентилятор.
63
После проведения лабораторной работы отключить электропитание
стенда и люксметра.
4.2. Содержание работы
1. Изучить устройство, принцип действия и работу люксметра
«ТКА - Люкс».
2. Измерить естественную и совмещенную освещенности на рабочих
столах в учебной лаборатории. Дать оценку результатов измерений,
сравнить с допустимыми нормами по СНиП 23-05-95.
3. Определить световую отдачу ламп ЛН, ЛЛ, ДРЛ и светодиодных
ламп.
4. Определить уровень чувствительности к колебаниям напряжения
сети ламп ЛН, ЛЛ, ДРЛ, светодиодных ламп.
5.
Произвести
расчет
освещения
для
помещения
учебной
лаборатории методом светового потока.
4.3. Теоретическая часть
Освещение – получение, распределение и использование световой
энергии для обеспечения благоприятных условий видения предметов и
объектов. Оно влияет на настроение и самочувствие, определяет
эффективность труда.
4.3.1. Светотехнические характеристики освещения
Для гигиенической оценки освещения используют светотехнические
характеристики, принятые в физике.
Видимое излучение – участок спектра электромагнитных колебаний в
диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нм = 10-9 м), регистрируемых
человеческим глазом.
64
Световой поток F – мощность лучистой энергии, оцениваемая по
производимому ею зрительному ощущению. За единицу светового потока
принят люмен (лм).
Сила света Ia - пространственная плотность светового потока:
Iα = dF/dω,
где dF – световой поток (лм), равномерно распределяющийся в пределах
телесного угла dΩ.
Единица измерения силы света – кандела (кд), равная световому
потоку в 1 лм (люмен), распространяющемуся внутри телесного угла в 1
стерадиан.
Освещенность Е – поверхностная плотность светового потока,
люкс (лк):
Е= dF/dS,
где dS – площадь поверхности (м2), на которую падает световой
поток dF.
Яркость В – поверхностная плотность силы света в заданном
направлении. Яркость, являющаяся характеристикой светящихся тел,
равна отношению силы света в каком-либо направлении к площади
проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную к
этому направлению:
В= Iα /dScosα,
где Iα – сила света;
dS – площадь излучающей поверхности, м2;
α - угол между направлением излучения и плоскостью, град.
65
Единицей измерения яркости является кд/м2 – это яркость такой
плоской поверхности, которая в перпендикулярном направлении излучает
силу света 1 кд с площади 1 м2.
4.3.2. Виды, системы и источники искусственного освещения
В зависимости от источника света освещение может быть трех
видов: естественное, искусственное и совмещенное (смешанное), т. е.
совокупность естественного и искусственного освещения.
Естественное освещение имеет полный спектр свечения и высокую
диффузность, однако зависимость от метеоусловий и непостоянство во
времени не позволяют использовать его в течение суток.
Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в
которых испытывается недостаток естественного освещения. Недостатки
такого освещения: источники света не дают полный спектр свечения и не
обеспечивают равномерность освещения.
По
принципу
организации
искусственное
освещение
можно
разделить на два вида: общее и комбинированное.
Общее освещение предназначено для освещения всего помещения,
оно может быть равномерным и локализованным. Общее равномерное
освещение создает условия для выполнения работ в любом месте
освещаемого пространства. При общем локализованном освещении
светильники размещают в соответствии с расположением оборудования,
что позволяет создавать повышенную освещенность на рабочих местах.
Комбинированное освещение состоит из общего и местного.
Его целесообразно применять при зрительных работах очень высокой
точности, а также при необходимости создания в процессе работы
определенной направленности светового потока. Местное освещение
предназначено для освещения только рабочих поверхностей и не создает
необходимой освещенности даже на прилегающих к ним участках.
Оно может быть стационарным и переносным. Применение только
66
местного освещения в производственных помещениях запрещается, так
как резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами
утомляет зрение, замедляет скорость выполнения работы и нередко
является причиной травматизма.
В качестве источников искусственного освещения применяются
лампы накаливания, газоразрядные лампы и светодиодные лампы.
В лампах накаливания световой поток создается за счет свечения
вольфрамовой нити, разогреваемой проходящим электрическим током.
Такие лампы удобны и просты в эксплуатации, дают непрерывный спектр
излучения с повышенной (по сравнению с естественным светом)
интенсивностью в желто-красной области спектра. По конструктивному
исполнению
лампы
накаливания
бывают
вакуумные
(НВ),
газонаполненные бесспиральные (НБ), рефлекторные (НР), являющиеся
лампами-светильниками (часть колбы такой лампы покрыта зеркальным
слоем).
Общим недостатком ламп накаливания является сравнительно
небольшой срок службы (менее 2000 часов) и малая (8…20 лм/Вт) световая
отдача (отношение создаваемого лампой светового потока к потребляемой
электрической мощности). В промышленности они находят применение
для организации местного освещения.
Наибольшее применение в промышленности находят газоразрядные
лампы низкого и высокого давления. Газоразрядные лампы низкого
давления, называемые люминесцентными, содержат стеклянную трубку,
внутренняя
поверхность
которой
покрыта
люминофором.
Трубка
наполнена дозированным количеством ртути (30…80 мг) и смесью
инертных газов под давлением около 400 Па. На противоположных концах
трубки размещаются электроды, между которыми при включении лампы в
сеть
возникает
газовый
разряд,
сопровождающийся
излучением
преимущественно в ультрафиолетовой области спектра. Это излучение, в
свою очередь, преобразуется люминофором в видимое излучение.
67
В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают
различной цветностью.
В последние годы появились газоразрядные лампы низкого давления
со встроенным высокочастотным преобразователем. В таких лампах
газовый разряд, называемый вихревым, возбуждается на высоких частотах
(десятки кГц), за счет чего обеспечивается очень высокая светоотдача.
Световая отдача люминесцентных ламп колеблется в пределах
50-75 лм/Вт. По сравнению с лампами накаливания у люминесцентных
ламп также больше срок службы (до 14000 часов).
В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкций
различают лампы белого света (ЛБ), лампы дневного света (ЛД), лампы
тепло-белого света (ЛТБ), лампы холодно-белого света (ЛХБ), лампы
улучшенной цветопередачи (ЛДЦ).
ЛТБ, ЛХБ и ЛДЦ применяют, когда планируемые работы
предполагают цветоразличение. Наиболее универсальными являются ЛБ.
Одним из недостатков газоразрядных ламп является вредная для
зрения пульсация светового потока, а также в связи с этим возможность
возникновения стробоскопического эффекта, описанного ниже.
Газоразрядные лампы высокого давления (0,03…0,08 МПа) относятся
к электрическим разрядным лампам. Световая отдача у них до 105 лм/Вт,
они имеют большую мощность при наименьших габаритах и работают при
любых температурах внешней среды. Типы ламп высокого давления:
ДРЛ – дуговая ртутная лампа, ДНаТ – дуговая натриевая трубчатая,
ДКсШ – дуговая ксеноновая шаровая. Наиболее распространенные – ДРЛ.
К недостаткам этих ламп следует отнести бедный спектр свечения,
преобладание лучей зелено-голубой части спектра, повышенная по
сравнению с люминесцентными лампами пульсация светового потока,
большая длительность разгорания при включении (до 7 мин).
Общим недостатком ЛЛ и газоразрядных ламп высокого давления
является сложность утилизации, так как они содержат ртуть.
68
В
настоящее
время
в
системе
общего
освещения
широко
используются светодиодные лампы. В качестве источника света они
применяются для бытового, промышленного и уличного освещения.
Светодиод – полупроводниковый прибор, излучающий свет определенного
цвета. Он кардинально отличается от традиционных источников света,
таких как лампы накаливания, люминесцентные лампы и разрядные лампы
высокого давления. В светодиоде нет газа и нити накала, он не имеет
хрупкой стеклянной колбы и потенциально ненадежных подвижных
деталей. Стандартный размер лампы 3…5 мм.
Принцип работы светодиодов основан на прохождении тока через
полупроводниковый
чип
(кристалл).
Светодиоды
в
отличие
от
стандартных ламп дают не рассеянный свет, а направленный, как
рефлекторы, но при этом угол пучка света уже, чем у галогенных ламп.
Для его увеличения используются различные линзы и диффузионные
экраны.
Преимущества использования светодиодов:
– высокая светоотдача – 20…50 лм/Вт, у некоторых типов ламп достигает
100лм/Вт;
– простота установки;
– высокая механическая прочность и надежность;
– устойчивость к вибрации;
– срок службы составляет 50000…100000 часов, причем по истечении
этого времени лампы все ещё будут работать, хотя будут давать менее
50% от изначального света – это соответствует 11 годам беспрерывного
использования ламп;
– светодиодные лампы не содержат ртуть, поэтому не представляют
опасности в случае выхода из строя или разрушения.
Основной недостаток светодиодов – высокая цена. Этот недостаток
компенсируется экономией электроэнергии и экономией на обслуживании
(замене) ламп.
69
4.3.3. Нормирование искусственного освещения
Наименьшая требуемая освещенность рабочих поверхностей в
производственных
помещениях
регламентируется
строительными
нормами и правилами СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное
освещение» и устанавливается в зависимости от характера зрительной
работы и системы освещения.
Характеристика зрительной работы определяется минимальным
размером
объекта
различения,
контрастом
объекта
с
фоном
и
особенностями фона.
Объект различения в мм – размер наименьшего элемента, который
необходимо увидеть в процессе работы (точка на экране ПЭВМ, самая
тонкая линия на чертеже или приборной шкале и т. п.).
Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту
различения, т. е. поверхность, на которой он рассматривается. Характер
фона определяется коэффициентом отражения светового потока ρ. При ρ >
0,4 фон считается светлым, при ρ = 0,2…0,4 фон считается средним и при
ρ < 0,2 фон считается темным.
Контраст
объекта
различения
с
фоном
(К)
определяется
отношением абсолютной величины разности яркостей объекта Во и фона
Вф к наибольшей из этих яркостей. При К > 0,5 контраст считается
большим, при К = 0,2…0,5 контраст считается средним и контраст
считается малым, если К < 0,2.
В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на
8 разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий
зрительной работы. Для первых четырех разрядов зрительной работы
установлены
подразряды:
для
производственных
помещений
–
в зависимости от сочетания характеристики фона и контраста объекта с
фоном, для общественных и жилых помещений – в зависимости от доли
времени, затрачиваемой на выполнение зрительной работы.
70
Кроме цветности источников света и цветовой отделки интерьера,
влияющих на субъективную оценку освещения, важным параметром,
характеризующим качество освещения, является коэффициент пульсации
освещенности Кп:
Кп = [(Емакс – Емин) / 2 Еср]*100%,
где Емакс – максимальное значение пульсирующей освещенности на
рабочей поверхности;
Емин – минимальное значение пульсирующей освещенности;
Еср – среднее значение освещенности.
Пульсация освещенности на рабочей поверхности не только
утомляет
зрение,
но
и
может
вызвать
неадекватное
восприятие
наблюдаемого объекта за счет проявления стробоскопического эффекта.
Стробоскопический эффект – кажущиеся изменения или прекращение
движения объекта, освещаемого светом, периодически изменяющимся с
определенной частотой. Опасность такого эффекта состоит в искажении
восприятия. Пример: если вращающийся белый диск с черным сектором
освещать пульсирующим световым потоком (вспышками), то сектор будет
казаться неподвижным при частоте fвсп = fвращ, медленно вращающимся в
обратную сторону при fвсп > fвращ, медленно вращающимся в ту же сторону
при fвсп < fвращ. Здесь fвсп и fвращ – соответственно частоты вспышек и
вращения диска.
Пульсации освещенности на вращающихся и линейно движущихся
объектах могут вызывать видимость их неподвижности, провоцируя
ошибочные действия операторов, что, в свою очередь, может явиться
причиной травматизма.
Значения Кп изменяются от нескольких процентов (для ламп
накаливания) до нескольких десятков процентов (для люминесцентных
ламп). Малое значение Кп для ламп накаливания объясняется большой
тепловой инерцией нити накала, препятствующей заметному уменьшению
71
светового потока F ламп в момент перехода мгновенного значения
переменного напряжения сети через 0. В то же время газоразрядные лампы
обладают малой инерцией и изменяют свой световой поток F почти
пропорционально амплитуде светового напряжения.
Для
уменьшения
люминесцентные
коэффициента
лампы
включаются
пульсации
освещенности
в
фазы
разные
Кп
трехфазной
электрической сети.
4.4. Экспериментальная часть
4.4.1. Оборудование
Работа
проводится
на
лабораторной
установке
(рис.
4.1).
Экспериментальная установка состоит из макета производственного
помещения 1, оборудованного источниками искусственного освещения и
люксметром. Макет и люксметр устанавливаются на лабораторный стол.
Внутри макета размещены пять электрических источников света: ЛН, ГЛН,
ЛЛ, ДРЛ и светодиодные лампы. Переключатели управления лампами 2
выведены
на
стенд.
Электрическое
питание
производится
через
автотрансформатор 3, позволяющий изменять подаваемое напряжение в
пределах от 150 до 250 В. Изменение напряжения производится
переключателем 4, расположенным на лицевой части макета.
Рис. 4.1. Электрическая схема установки
72
4.4.2. Порядок выполнения работы
Задание №1. Изучить устройство и работу люксметра «ТКАЛЮКС».
Люксметр предназначен для измерения в видимой области спектра
(от 390 до 760 нм) освещенности (E), создаваемой различными
источниками,
произвольно
пространственно
расположенными,
в люксах (лк).
Принцип
работы
прибора
заключается
в
преобразовании
фотоприемным устройством излучения в электрический сигнал с
последующей цифровой индексацией числовых значений в лк.
Конструктивно прибор состоит из фотометрической головки и блока
обработки сигналов, связанных между собой многожильным гибким
кабелем.
Органы управления режимами работы и жидкокристаллический
индикатор расположены на блоке обработки сигналов.
На задней стенке блока обработки сигналов расположена крышка
батарейного отсека.
Внешний вид прибора представлен на рис. 4.2.
До начала работы с прибором внимательно ознакомиться с
назначением прибора, его техническими данными и характеристиками,
устройством и принципом действия, а также методикой проведения
измерений.
Включить прибор, повернув переключатель диапазонов против
часовой стрелки.
Определить значение темнового сигнала Етс, лк, при всех
положениях переключателя, закрыв входное окно фотометрической
головки
плотным
ворсистым
черным
материалом.
Расположить
фотометрическую головку прибора параллельно плоскости измеряемого
объекта. Проследить за тем, чтобы на окно фотоприемника не падала тень
73
от оператора, производящего измерение, а также тень от временно
находящихся предметов.
1
2
Рис. 4.2. Внешний вид прибора:
1 – блок обработки сигналов, 2 – фотометрическая головка
Считать с цифрового индикатора измеренное значение освещенности
Еизм, лк.
Рассчитать истинную освещенность Е, лк, по формуле:
Е = Еизм. – Етс..
В случае появления на индикаторе символа «1», означающего
перегрузку по входному сигналу, переключить прибор на следующий
диапазон измерений.
74
Задание № 2. Измерить освещенность на рабочих столах в учебной
лаборатории.
1. Составить план помещения с выбором точек измерений (5 столов).
2. Установить фотоэлемент на рабочую поверхность в точке 1.
3. Измерить естественную освещенность и записать результат в
таблице 1 отчета.
4. Измерить совмещенную освещенность при включении всех
электрических светильников и записать результат в таблице 1 отчета.
5. Повторить измерения по п. 2…4 в оставшихся точках 2…5.
6. По СНиП 23-05-95 установить норму освещенности общего
освещения для рабочего места (вид рабочего места по заданию
преподавателя). Для этого определить:
- минимальный размер объекта различения для данного вида работы, мм, и
определить по этому размеру разряд зрительной работы (I – VIII);
- контраст объекта различения с фоном и характеристику фона для того же
вида работы и по этим двум показателям определить подразряд зрительной
работы (а – г).
По
выбранным
разряду
и
подразряду
определить
норму
освещенности Ен, лк, и записать в таблице 1 отчета.
7. Сравнить результаты измерений с нормой и сделать вывод по
каждой из 5 точек измерений.
Задание
№
3.
Определить
световую
отдачу
искусственных
Измерить
освещенность,
источников света.
1.
Установить
напряжение
220
В.
поочередно включая лампы ЛН, ГЛН, ЛЛ, ДРЛ и светодиодные лампы.
Данные замеров записать в таблице 2 отчета.
2. Вычислить коэффициент световой отдачи К1, лк/Вт, для каждой
лампы по формуле:
75
𝐾1 =
𝐸
𝑃
,
(4.1)
где E – освещенность от лампы, лк;
P – электрическая мощность лампы, Вт.
3. Записать результаты расчетов в таблице 2 отчета и сделать
выводы.
Задание № 4. Определить влияние колебаний напряжения сети на
освещенность.
1.
Установить
напряжение
180
В.
Измерить
освещенность,
поочередно включая лампы ЛН, ГЛН, ЛЛ, ДРЛ и светодиодные лампы.
Данные замеров записать в таблице 3 отчета.
2. Повторить опыт по п.1 при напряжениях 200 В, 220 В и 240 В.
3. Вычислить коэффициент К2, лк/В, характеризующий уровень
чувствительности освещенности к напряжению сети, для каждой лампы по
формуле:
K2 
E
,
U
(4.2)
где Е – освещенность от лампы, лк;
U – напряжение сети, В.
4. Результаты расчетов записать в табл.3 отчета.
5. Построить графики K  f U  и сделать выводы.
Задание №5. Выполнить расчет общего освещения для помещения
учебной лаборатории.
1. Вычислить площадь помещения по формуле:
S  L B,
76
(4.3)
где L – длина помещения, м;
В – ширина помещения, м.
2. Определить индекс помещения по формуле:
i
L B
,
H  L  B
(4.4)
где H – высота помещения над рабочей поверхностью, м.
3. По таблице 1 Приложения к данной работе найти коэффициент
использования светового потока  . Коэффициенты отражения света
потолка – п , стен – сТ
и рабочей поверхности – pп , а также тип
светильника выбираются по заданию преподавателя.
4. Вычислить световой поток лампы по формуле:
F
Eн  S  k  z
,
n 
(4.5)
где Ен – норма освещенности (определена в задании 2);
k – коэффициент запаса, который по заданию преподавателя
выбирается в пределах 1,4...1,8 и учитывает снижение светового потока
лампы при ее запыленности;
z – коэффициент неравномерности освещенности, выбирается в
пределах 1,1...1,3 по заданию преподавателя;
n – число ламп, шт. (принимается по проекту лаборатории или по
заданию преподавателя).
5. По расчетному световому потоку подобрать стандартную лампу по
табл. 2 Приложения к данной работе и ее мощность Р, Вт.
6. Определить мощность осветительной установки лаборатории,
Руст, Вт, по формуле:
Pуст  P  n .
7. Сделать выводы.
77
(4.6)
Контрольные вопросы
1. Дать понятие освещения.
2. Что такое световой поток, сила света, освещенность, яркость?
3. Как определяется разряд и подразряд зрительных работ?
4. Перечислить виды освещения в зависимости от источника света.
5. Достоинства и недостатки естественного освещения.
6. Назовите системы искусственного освещения.
7. Достоинства и недостатки ламп накаливания.
8. Достоинства и недостатки люминесцентных газоразрядных ламп.
9. Достоинства и недостатки газоразрядных ламп высокого давления.
10. Принципиальное отличие светодиодных ламп, достоинства и
недостатки.
11. В чем заключается принцип нормирования параметров световой
среды?
12. Что такое коэффициент пульсации светового потока?
13. Каким способом можно уменьшением коэффициент пульсации
светового потока?
14. Объяснить суть стробоскопического эффекта.
15. Алгоритм расчета общего освещения для помещений методом
светового потока
16. Устройство, назначение, принцип действия люксметра «ТКАЛЮКС».
Библиографический список
1.
СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение
[Электронный ресурс] : актуализир. ред. СНиП 23-05-95. – Прин.
27.12.2010, действ. с 20.05.2011. – Москва : Минрегион России, 2011. –
Доступ из нормативно-технич. системы «Техэксперт».
2.
СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Гигиенические требования к
естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и
78
общественных зданий [Электронный ресурс] : с Изм. и доп. № 1 на
15.03.2010.- Прин. 08.04.2003, действ. с 15.06.2003 // Российская газета. –
2003. - № 91. – Доступ из нормативно-технич. системы «Техэксперт».
3.
МУ 2.2.4.706-98/МУ ОТ РМ 01-98. Оценка освещения рабочих
мест [Электронный ресурс]. – Прин. 16.06.1998, действ. с 01.09.1998. –
Москва : Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 1999. Доступ из нормативно-технич. системы «Техэксперт».
Протокол отчета по лабораторной работе № 4
«Исследование параметров искусственного освещения
производственных помещений» (образец)
Шифр группы ________________
Ф.И.О. студентов
________________
________________
________________
1. Измерение освещенности в учебной лаборатории
ʘ
ʘ
ʘ
ʘ
ʘ
Рис.1. Пример размещения точек измерений
79
Таблица 1
Номер Естественное
точки освещение, лк
Совмещенное
освещение, лк
Характер
зрительных
работ
СНиП 23-05-95
1.
2.
3.
4.
5.
Выводы:
2. Измерение световой отдачи источников света.
Таблица 2
ПАРАМЕТРЫ
Мощность лампы, Вт
Освещенность, лк
Коэффициент, лк/Вт
Выводы:
80
3. Определение уровня чувствительности ламп к колебаниям
напряжения сети.
Таблица 3
Вид
источника
света
ПАРАМЕТРЫ
180 В
200 В
220 В
E , лк
K2 , лк/В
E , лк
K2 , лк/В
E , лк
K2 , лк/В
E , лк
K2 , лк/В
E , лк
K2 , лк/В
График K2  f U 
K2
U,B
Выводы:
81
240 В
4. Расчет искусственного освещения помещения лаборатории.
Вид светильника:
а) исходные данные:
L, м
B, м
H, м
б) расчетные данные:
п ,%
сТ ,%
pп ,%
в) расчет светового потока:
г) выбор типа стандартной лампы:
д) расчет мощности осветительной установки:
Выводы:
Подпись преподавателя ___________________
Подписи студентов ___________________
___________________
___________________
82
2
S, м
i

Приложение
Таблица П1
Коэффициенты использования светового потока
Тип
ЛПО
УСП
ПВЛМ
РСПО7
п , %
70 70 50 50 0
70 70 50 50 0
70 70 50 30 0
70 70 50 30 0
сТ , %
50 50 50 30 0
50 50 50 30 0
50 50 30 10 0
50 50 30 10 0
pп , %
30 10 10 10 0
30 10 10 10 0
30 10 10 10 0
30 10 10 10 0
светильника
Коэффициент использования, ƞ, %
i
0,5
19 18 15 13 8
24 22 18 16 12
28 27 20 13 11
23 22 18 12 12
0,6
22 21 19 16 12
25 24 23 19 15
33 32 22 17 14
30 30 22 18 16
0,7
25 24 22 19 14
29 27 26 23 19
38 36 27 20 17
35 32 27 21 20
0,8
27 26 24 21 16
32 30 29 25 21
42 40 30 23 20
40 38 30 25 23
0,9
30 28 27 23 18
35 32 31 28 23
47 44 34 26 22
43 39 33 29 26
1,0
32 30 28 25 20
37 34 33 30 25
51 47 37 29 25
47 40 37 31 29
1,1
34 31 30 27 22
39 36 35 32 27
54 50 39 31 27
50 44 40 33 31
1,25
36 33 32 29 23
41 38 37 34 29
57 53 42 34 29
53 50 42 37 34
1,5
39 36 34 32 26
44 40 40 37 32
63 57 47 38 33
58 54 46 41 38
1,75
42 38 36 34 28
47 43 42 39 35
67 61 50 42 36
62 57 50 44 41
2,0
43 39 38 35 30
49 44 43 41 37
70 63 53 44 38
66 60 54 48 44
2,25
45 41 39 37 31
51 46 45 42 38
73 66 55 47 40
68 62 56 50 45
2,5
47 42 40 38 33
52 47 46 44 40
76 68 57 49 42
70 64 58 52 47
3,0
49 44 42 40 34
54 49 48 45 42
80 71 60 52 44
74 67 60 56 50
3,5
50 45 43 41 36
56 50 48 46 43
82 73 62 54 46
77 70 62 58 52
4,0
51 47 44 42 37
57 51 49 48 44
85 75 64 56 48
79 71 63 59 53
5,0
54 47 45 44 39
60 53 51 50 46
90 79 69 61 52
82 72 65 63 55
83
Таблица П2
Электрические и световые характеристики люминесцентных ламп
Тип ламп
Номинальная мощность, Вт
Световой поток, лм
Л Д Ц 20 - 4
820
Л Д 20 - 4
920
Л Х Б 20 - 4
20
935
Л Т Б 20 - 4
975
Л Б 20 - 4
1180
Л Д Ц 40 - 4
2100
Л Д 40 - 4
2340
Л Х Б 40 - 4
2600
Л Т Б 40 - 4
40
2580
Л Б 40 - 4
3000
Л Д Ц 80 - 4
3560
Л Д 80 - 4
4070
Л Х Б 80 - 4
80
4440
Л Т Б 80 - 4
4440
Л Б 80 - 4
5220
Д Р Л 125
125
5600
Д Р Л 250
250
11000
Д Р Л 400
400
19000
Д Р Л 700
700
35000
84
Лабораторная работа № 5 «КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ
ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ»
Цель работы: ознакомиться с методикой измерения и нормирования
концентраций вредных веществ и характеристик микроклимата воздуха
рабочей зоны.
5.1. Основные меры безопасности
При работах с газоанализатором запрещается склоняться над ним.
Существует опасность непроизвольного выбрасывания штока.
Необходимо удерживать шток газоанализатора только за торцевые
части. После установки штока в рабочее положение необходимо его
удерживать за верхнюю торцевую часть.
Не прикасаться к канавкам, расположенным на штоке, они имеют
острые кромки. Существует опасность пореза.
Быть осторожными при работе с индикаторными трубками: не
допускать просыпания индикаторного порошка.
По окончании работы закрыть шланги лабораторного стенда
специальными колпачками.
85
Перед работой с психрометром проверить исправность вилки, шнура,
розетки и только после этого подключить его к электрической сети.
По окончании работы отключить психрометр от сети.
5.2. Содержание работы
1. Измерить концентрацию вредных веществ в воздухе и сравнить с
допустимыми нормами (ПДК). Назначить необходимые мероприятия по
снижению концентрации вредных веществ.
2. Определить объёмную концентрацию взрывоопасных веществ в
воздухе и сравнить с концентрационными пределами распространения
пламени.
3. Измерить температуру и относительную влажность воздуха в
помещении и сравнить с допустимыми нормами ГОСТ 12.1.005-88.
Назначить необходимые мероприятия по нормализации параметров
микроклимата.
5.3. Теоретическая часть
5.3.1.Состав воздуха рабочей зоны производственных помещений
Для здоровья и работоспособности человека большую роль играет
состав и качество окружающего воздуха. Загрязнение воздуха примесями
вредных веществ может отрицательно сказаться на здоровье человека,
стать причиной отравлений и профессиональных заболеваний. Согласно
ГОСТ
12.1.007-76
к
вредным
относятся
вещества,
которые
при
воздействии на организм человека при условии нарушения требований
общепромышленной
техники
безопасности
могут
вызвать
профессиональные заболевания или значительные отклонения в состоянии
здоровья, обнаруживаемые современными методами диагностики как в
процессе трудовой деятельности, так и в отдельные периоды жизни
настоящего и будущих поколений.
86
В производственных условиях внешней средой является воздух
рабочей зоны, то есть воздух в пространстве, ограниченном по высоте
двумя метрами над уровнем пола или площадки, где находятся места
постоянного или временного пребывания работающих. Для населенных
пунктов внешней средой является приземный слой воздуха, то есть
двухметровый слой воздуха над поверхностью земли.
Вредные вещества находятся в воздушной среде в виде паров, газов
и аэрозолей (пылей или туманов). Проникая в организм человека через
органы дыхания, пищеварительный тракт или кожный покров, они могут
вызвать различные нарушения в организме. Эти нарушения проявляются в
виде острых и хронических отравлений. Острые отравления возникают при
кратковременном действии (в течение одной рабочей смены) больших доз
веществ, хронические отравления
–
при
длительном воздействии
небольших доз вредных веществ. При любой форме отравления характер
действия вредных веществ определяется их токсичностью, то есть их
способностью в относительно малых количествах вызывать нарушения
нормальной жизнедеятельности человеческого организма.
Наибольшее практическое значение для характеристики токсичности
веществ представляют их ПДК – предельно допустимые концентрации.
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно
превышать ПДКрз (рабочей зоны), установленные ГОСТ 12.1.005-88.
ПДКрз – это такие концентрации вредных веществ, которые при
ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой
продолжительности рабочего времени, но не более 40 ч в неделю, в
течение всего трудового стажа не могут вызвать заболеваний или
отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными
методами диагностики как в процессе работы, так и в отдельные периоды
жизни настоящего и последующих поколений. ПДКрз, согласно ГОСТ
12.1.005-88, в основном являются максимально разовыми ПДКмр.
87
Основным экологическим критерием качества атмосферного воздуха
согласно
ГН
2.1.6.1338-03
является
ПДКсс
(среднесуточная)
–
концентрация вредных веществ, не оказывающая прямого или косвенного
вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно
долгого круглосуточного вдыхания. ПДКсс наиболее объективно и точно
отражает состояние воздушной среды. Непревышение ПДКсс является
гарантией длительного безопасного проживания человека в районе, где
соблюдается это условие.
Однако на практике для контроля качества атмосферного воздуха
в
основном применяются ПДКмр (максимально разовые) – концентрации
вредных веществ, не вызывающие рефлекторных реакций организма
(ощущение запаха, раздражающего действия и т.д.). Этот норматив более
удобен для контроля, поскольку процедура определения убыстряется и
удешевляется. К тому же ПДКсс в большинстве случаев являются на
сегодняшний день недостижимыми при современном уровне развития
производства в нашей стране. Таким образом, для контроля воздуха
населенных пунктов в основном применяются ПДКмр.
В зависимости от степени воздействия на организм все вредные
вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 подразделяются на 4 класса
опасности:
I. Чрезвычайно опасные вещества (ПДКрз менее 0,1 мг/м3);
II. Высокоопасные вещества (ПДКрз от 0,1 до 1,0 мг/м3);
III. Умеренно опасные вещества (ПДКрз от 1,1 до 10,0 мг/м3);
IV. Малоопасные вещества (ПДКрз более 10,0 мг/м3).
Изолированное действие вредных веществ встречается редко. Как
правило,
комплекса
организм
человека
неблагоприятных
подвергается
факторов
воздействию
(воздействие
сложного
нескольких
загрязнителей или воздействие вредных веществ в сочетании с другими
факторами внешней среды, например, с температурой и влажностью
88
воздуха). Различают следующие виды комбинированного действия
загрязняющих воздух веществ:
- однонаправленное действие – компоненты смеси вредных веществ
действуют на одни и те же системы в организме. В этом случае сумма
отношений фактических концентраций каждого вещества (K1, K2 ... Kn) в
воздухе к их ПДК (ПДК1, ПДК2, … ПДКn) не должна превышать единицу
по условию:
К1
К2
Кn
+
+…+
≤1
ПДК1 ПДК2
ПДКn
(5.1)
- независимое действие – компоненты смеси вредных веществ
действуют на разные системы организма и их токсический эффект не
зависит от другого. В этом случае их ПДК остаются такими же, как при
изолированном действии каждого из этих веществ;
- синергизм – одно вещество усиливает действие другого;
- антагонизм – одно вещество ослабляет действие другого;
- сочетательное действие – действие вредных веществ в сочетании
с
температурой,
влажностью
воздуха,
с
шумом,
вибрацией,
ионизирующими излучениями и т.д.
Согласно
ГОСТ
12.0.003-80
все
вредные
вещества
можно
классифицировать по характеру их токсического действия на организм:
- токсическое действие – поражение нервной, эндокринной,
кроветворной и костной системы, печени и почек. Вещества, вызывающие
поражение нервной системы, называются нейротропными ядами (бензол,
толуол и т.д.). Поражения печени и почек вызывают почечные и
печеночные яды (ртуть, соли тяжелых металлов, пыль фторопласта).
Кровяные яды (оксид углерода, соединения ртути) ухудшают способность
крови переносить кислород. Соли тяжелых металлов токсичны для многих
органов и систем организма человека;
89
- раздражающее действие – раздражение слизистых оболочек
дыхательных путей, глаз, а также кожи. К веществам раздражающего
действия относятся хлор, аммиак, пары кислот и др.;
- фиброгенное действие – появление в легких мельчайших рубцов
(участков,
замещенных
соединительной
тканью),
сокращение
дыхательного объема легких, развитие пневмокониоза, поражение кожи
(экземы, дерматиты, ожоги кожи). К фиброгенным ядам относятся пыли
(угольная, асбестовая и др.), неорганические кислоты, щелочи и т.д.;
- аллергическое действие – изменения в реактивной способности
организма
и
возбуждение
иммунной
системы
(повышение
чувствительности к воздействию отдельных вредных веществ, называемых
аллергенами). К аллергенам относятся некоторые соединения никеля,
хрома, марганца, пыльца растений, производственная и домашняя пыль;
- канцерогенное действие – образование злокачественных опухолей.
К канцерогенам относятся асбест, никотин, соединения свинца и ртути,
производные
бензола
и
этилена,
полихлорированные
бифенилы,
хлортолуолы и др.;
- мутагенное действие – нарушение генетического аппарата клетки
и появление мутаций при воздействии на половые клетки (радиоактивные
вещества, марганец, свинец, этиленамин, окись этилена, хлорированные
углеводороды, соединения ртути);
- тератогенное действие – воздействие на плод при беременности и
рождение детей с дефектами (производные хлордифенила, ртуть).
Мутагенные (соединения свинца и ртути, производные бензола и
этилена и др.) и тератогенные (бензол, фенол, толуол, полихлорированные
бифенилы и др.) яды вызывают пороки развития и уродства. Кроме того,
они могут вызывать серьезные заболевания печени и почек, бесплодие и
многие другие физиологические и неврологические расстройства.
Необходимость строгого соблюдения ПДК требует систематического
контроля фактического содержания вредных веществ в воздухе рабочей
90
зоны и в атмосфере населенных пунктов. Для контроля применяются
лабораторные,
экспрессные
и
автоматические
методы
анализа.
К лабораторным относятся химические и физико-химические методы
(хроматографические, колориметрические и др.). Экспрессные методы
выгодно отличаются от лабораторных простотой и оперативностью.
Точность их измерений меньше, чем у лабораторных методов, но
достаточна для практических целей. Наиболее распространенным является
экспрессный метод анализа, выполняемый при помощи газоанализатора
УГ-2. Автоматические методы обеспечивают быстроту и непрерывный
контроль воздуха. Анализ в автоматическом режиме проводят с помощью
газоанализаторов, которые настраиваются на ПДК вредной примеси и
обеспечивают подачу сигнала в случае превышения этого уровня в
результате загазованности или запыленности.
При использовании на предприятиях веществ 1-го класса опасности
контроль должен быть непрерывным (или не реже одного раза в десять
дней), а при использовании веществ остальных трех классов опасности –
периодическими. Так для веществ 2-го класса опасности контроль
осуществляют не реже одного раза в месяц, веществ 3-го и 4-го классов –
не реже раза в квартал (если известно, что концентрация этих веществ не
превышает ПДК – не реже одного раза в год). Чувствительность методов
контроля и аппаратурное оформление должны обеспечивать измерение
концентрации вредного вещества на уровне, меньшем или равном 0,5 ПДК.
Отбор проб производится чаще всего аспирационным методом,
основанным
на
просасывании
известного
объема
воздуха
через
поглотительную систему. Для паров и газов применяются жидкие или
твердые зернистые поглотители, для пылей – волокнистые фильтрующие
материалы. Отбор проб производится в тех условиях, при которых в
пробах воздуха наиболее полно представлены загрязняющие вещества.
Например, в рабочей зоне контроль проводится при характерных
производственных условиях, на характерных рабочих местах, а именно на
91
высоте 1,5…2 м от уровня пола (земли) и в непосредственной близости от
лица человека (на расстоянии до 0,5 м). Для определения максимально
разовых концентраций в одной точке отбирается не менее трех проб,
результаты определений усредняются (время анализа 15…30 мин).
Для определения среднесуточных концентраций отбор проб производится
непрерывно или в течение суток через определенный промежуток времени,
результаты определений также усредняются.
Наряду с вредным воздействием на организм человека горючие
пыли, пары и газы могут при определенных концентрациях образовывать
пожаро- и взрывоопасные смеси с воздухом. Пожароопасность горючих
пылей, паров и газов, согласно ГОСТ 12.1.044-89, характеризуется
концентрационными пределами распространения пламени (в литературе
также называемыми концентрационными пределами воспламенения).
Нижний (верхний) концентрационный предел распространения
пламени (НКПР или ВКПР) – минимальное (максимальное) содержание
горючего в смеси «горючее вещество – окислительная среда», при котором
возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от
источника зажигания. Внутри этих пределов смесь может гореть или
взрываться, вне пределов – смесь негорюча. Для парогазовоздушных
смесей НКПР и ВКПР измеряются в объемных процентах (об. %), для
пылевоздушных смесей применяется только НКПР (в г/м3). Причем, если
НКПР менее 65 г/м3, пыль взрывоопасна, а при НКПР более 65 г/м3 –
пожароопасна.
При определении расчетным путем взрывоопасных концентраций
горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в ряде
случаев возникает необходимость перевода концентраций, выраженных в
г/м3,
в
значения,
выраженные
в
процентах
к
объему
воздуха.
Для упрощенного перевода указанных величин можно воспользоваться
следующей формулой:
92
1 (г/м3 )=
где
2,4
М
(об. %) ,
(5.2)
М – молярная масса горючего вещества, кг/кмоль.
5.3.2. Параметры микроклимата производственных помещений
Физическое
состояние
воздушной
среды
характеризуется
температурой, относительной влажностью, скоростью движения воздуха,
барометрическим давлением и другими метеорологическими показателями.
Сочетание этих показателей с тепловым излучением от нагретых
поверхностей оборудования, материалов, а также от людей определяет
микроклимат производственного помещения. Метеорологические условия
(микроклимат) оказывают большое влияние на процесс теплообмена
человека с окружающей средой. Нарушение теплообмена приводит к
нарушению терморегуляции организма. Терморегуляция контролируется
центральной нервной системой и обеспечивает тепловой баланс организма
человека. Как перегрев, так и переохлаждение вызывают ухудшение
здоровья и работоспособности человека, могут привести к серьезным
последствиям вплоть до смерти человека.
Различают физическую и химическую терморегуляцию, однако роль
последней невелика. Физическая терморегуляция регулирует отдачу тепла,
которая может происходить тремя путями: радиацией – передачей тепла в
виде инфракрасного излучения от более нагретого тела менее нагретому;
конвекцией
–
нагревом
воздуха,
омывающего
поверхность
тела;
испарением пота с поверхности тела. В условиях покоя на долю радиации
приходится около 45 %, конвекции – 30 % и испарения – 25 % всего
удаляемого организмом тепла.
93
В ГОСТ 12.1.005-88 приведены оптимальные и допустимые
параметры микроклимата с учетом тяжести выполняемой работы и сезонов
года.
Оптимальные микроклиматические условия – это такие сочетания
количественных показателей микроклимата, которые при длительном и
систематическом воздействии на организм человека обеспечивают
сохранение
нормального
состояния
без
напряжения
механизмов
терморегуляции, создают ощущение теплового комфорта и предпосылки
для высокого уровня работоспособности.
Допустимые микроклиматические условия – это такие сочетания
количественных показателей микроклимата, которые при длительном и
систематическом воздействии на организм человека могут вызвать
преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния,
сопровождающиеся
выходящим
за
напряжением
пределы
механизмов
физиологических
терморегуляции,
не
приспособительных
возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений
состояния здоровья, но могут наблюдаться ухудшение самочувствия и
понижение работоспособности. На производстве в основном нормируются
допустимые микроклиматические условия. Нормы зависят от категории
работ и периода года.
По тяжести выполнения все производимые физические работы
подразделяются на три категории на основе общих энергозатрат
организма.
Категория
Iа
сопровождающиеся
(легкие)
–
работы,
незначительным
производимые
физическим
сидя
и
напряжением
(с энергозатратами до 139 Вт).
Категория Iб (легкие) – работы, производимые сидя, стоя или
связанные
с
ходьбой,
сопровождающиеся
напряжением (с энергозатратами 140…174 Вт).
94
некоторым
физическим
Категория IIа (средней тяжести) – работы, связанные с постоянной
ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в
положении стоя или сидя и требующие определенного физического
напряжения (с энергозатратами 175…232 Вт).
Категория IIб (средней тяжести) – работы, связанные с ходьбой,
перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождающиеся
умеренным физическим напряжением (с энергозатратами 233…290 Вт).
Категория III (тяжелые) – работы, связанные с постоянными
передвижениями, перемещением и переноской значительных (свыше
10
кг)
тяжестей,
и
требующие
больших
физических
усилий
(с энергозатратами более 290 Вт).
Сезоны года подразделяются на два периода: холодный период, когда
среднесуточная температура наружного воздуха ниже +10 °С, и теплый,
характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха +10°С
и выше.
Допустимые параметры микроклимата на постоянных рабочих
местах
в
рабочей
зоне
производственных
помещений
приведены
в табл. 5.1, оптимальные – в табл. 5.2.
Оздоровление воздушной среды достигается снижением содержания
в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих
величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых
параметров микроклимата в производственном помещении.
Таблица 5.1
Допустимые параметры микроклимата по ГОСТ 12.1.005
Период
года
Категория работ
Легкая Iа
Легкая Iб
Холодный Средней тяжести IIа
Средней тяжести IIб
Тяжелая III
Скорость
Темпера- Относительная движения
тура, °С влажность, % воздуха,
м/с
21 ÷ 25
20 ÷ 24
17 ÷ 23
15 ÷ 21
13 ÷ 19
95
≤ 75
≤ 75
≤ 75
≤ 75
≤ 75
≤ 0,1
≤ 0,2
≤ 0,3
≤ 0,4
≤ 0,5
Легкая Iа
Легкая Iб
Средней тяжести IIа
Средней тяжести IIб
Тяжелая III
22 ÷ 28
21 ÷ 28
18 ÷ 27
16 ÷ 27
15 ÷ 26
≤ 55
≤ 60
≤ 65
≤ 70
≤ 75
0,1 ÷ 0,2
0,1 ÷ 0,3
Теплый
0,2 ÷ 0,4
0,2 ÷ 0,5
0,2 ÷ 0,6
Таблица 5.2
Оптимальные параметры микроклимата по ГОСТ 12.1.005
Скорость
движения
Период
Темпера- Относительная
Категория работ
воздуха,
года
тура, °С влажность, %
не более
м/с
Легкая Iа
22 ÷ 24
40 ÷ 60
0,1
Легкая Iб
21 ÷ 23
40 ÷ 60
0,1
Холодный Средней тяжести IIа
18 ÷ 20
40 ÷ 60
0,2
Средней тяжести IIб
17 ÷ 19
40 ÷ 60
0,2
Тяжелая III
16 ÷ 18
40 ÷ 60
0,3
Легкая Iа
23 ÷ 25
40 ÷ 60
0,1
Легкая Iб
22 ÷ 24
40 ÷ 60
0,2
Теплый Средней тяжести IIа
21 ÷ 23
40 ÷ 60
0,3
Средней тяжести IIб
20 ÷ 22
40 ÷ 60
0,3
Тяжелая III
18 ÷ 20
40 ÷ 60
0,4
Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны
можно, используя технологические процессы и оборудование, при которых
вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей
зоны. Например, перевод различных термических установок и печей с
жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное
количество вредных веществ, на более чистое – газообразное топливо,
либо использование электрического нагрева.
Большое значение имеет надежная герметизация оборудования,
которая исключает попадание различных вредных веществ в воздух
рабочей зоны или значительно снижает в нем концентрацию их.
Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ
используют различные системы вентиляции. Для более эффективного
удаления из помещений вредных веществ система общеобменной
вентиляции обычно комбинируется с местной (вытяжные зонты, вытяжные
панели, бортовые отсосы). Если перечисленные мероприятия не дают
96
ожидаемых результатов, рекомендуется автоматизировать производство
или
перейти
к
дистанционному
управлению
технологическими
процессами. В ряде случаев для защиты от воздействия вредных веществ,
находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется использовать
индивидуальные
средства
защиты
работающих
(респираторы,
противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно
снижается производительность труда персонала.
Для нормализации параметров микроклимата применяют системы
отопления,
вентиляции
и
местного
кондиционирования
воздуха,
воздушное душирование, предусматриваются помещения для отдыха и
обогрева работников, спецодежда и другие средства индивидуальной
защиты, регламентируются время работы и отдыха.
5.4. Экспериментальная часть
5.4.1. Оборудование и порядок измерения загазованности воздуха
Установка для исследования загазованности воздуха, показанная на
рис. 5.1, состоит из рабочего стола 1, газоанализатора УГ-2 2,
индикаторной трубки 3 и рабочего стенда 4, в котором находятся емкости
5 и 6 с вредными веществами. Ёмкость 5 имитирует воздух рабочей зоны,
а ёмкость 6 воздух населенных пунктов.
Рисунок 5.1. Схема установки для исследования загазованности воздуха:
1 – рабочий стол; 2 – газоанализатор УГ-2; 3 – индикаторная трубка;
4 – стенд; 5, 6 – ёмкости с вредными веществами
97
С помощью универсального газового анализатора УГ-2 можно
определить содержание четырнадцати вредных веществ в воздухе.
Принцип
действия
газоанализатора
Загрязненный
воздух
заполненную
индикаторным
веществом,
просасывается
с
через
порошком
пропитанным
взаимодействуя
заключается
компонентом
следующем.
стеклянную
трубку,
(минеральным
пористым
реактивом).
Реактив,
специальным
вредным
в
воздуха,
изменяет
свой
первоначальный цвет. Длина окрашенного слоя индикаторного порошка
прямо пропорциональна концентрации анализируемой примеси в воздухе.
Газоанализатор УГ-2, показанный на рис. 5.2, состоит из воздухозаборного
устройства
и
дозирующего
штока.
Воздухозаборное
устройство
представляет собой резиновый сильфон с кольцами жесткости и пружиной,
удерживающей его в растянутом состоянии. Сильфон соединен резиновым
шлангом со штуцером, при помощи которого воздухозаборное устройство
может быть подсоединено к индикаторной трубке.
Определение концентрации вредных веществ в воздухе:
а) получить у преподавателя подготовленные индикаторные трубки;
б) определить объем прокачиваемого воздуха. Рекомендуемые
объемы воздуха для конкретных веществ указаны на лабораторном стенде.
В
первом
опыте
объем
прокачиваемого
воздуха
должен
быть
минимальным. В последующих опытах при малых концентрациях –
максимальным;
в) подготовить газоанализатор УГ-2 к работе. Для этого откройте
крышку газоанализатора, отведите стопор. В направляющую втулку
вставьте дозирующий шток таким образом, чтобы стопор скользил по той
канавке штока, над которой указан необходимый объем прокачиваемого
воздуха. Давлением руки сожмите сильфон до тех пор, пока наконечник
стопора не совпадет с верхним отверстием штока до защелкивания;
г) присоединить индикаторную трубку одним концом (при помощи
резинового
шланга)
к
штуцеру
98
газоанализатора,
второй
конец
присоединить к шлангу лабораторного стенда (к ёмкости 5 или 6
соответственно);
д) придерживая одной рукой головку штока, другой отведите стопор.
После того, как шток начал двигаться, стопор отпустите. В это время
исследуемый воздух прокачивается через индикаторную трубку. Когда
наконечник стопора войдет в нижнее отверстие штока, послышится
щелчок, движение штока прекратится, а прокачивание воздуха будет
продолжаться вследствие остаточного вакуума в сильфоне. Общее время
прокачивания указано на лабораторном стенде;
Рисунок 5.2. Универсальный газоанализатор УГ-2:
1 – корпус; 2 – сильфон; 3 – кольцо распорное; 4 – пружина;
5 – канавка с двумя углублениями; 6 – шток; 7 – фиксатор; 8 – трубка
резиновая; 9 – штуцер; 10 – трубка резиновая; 11 – индикаторная трубка
99
е) определить концентрацию вещества путем совмещения границы
окрашенного участка индикаторной трубки с нулевым делением шкалы,
находящейся на лабораторном стенде. Цифра, совпадающая с верхней
границей окрашенного столбика, укажет концентрацию в мг/м3;
ж) занести результаты измерений в отчет.
Порядок
определения
взрывопожарной
опасности
газо-,
паровоздушной смеси. Используя данные таблицы 5.3, вычислите
объемную концентрацию вещества по формуле 5.2. Результаты расчетов
занесите в отчет.
Таблица 5.3
Предельно допустимые концентрации и показатели
взрывопожароопасности веществ
Наименование Молярная Величина ПДК, мг/м3
вещества
масса,
г/моль
ПДКрз ПДКмр ПДКсс
Аммиак
Бензин
17,0
98,2
20
100
0,2
5,0
0,04
1,5
Концентрационные
пределы
распространения
пламени, об. %
нижний верхний (ВКПР)
(НКПР)
15
28
1
5
5.4.2. Оборудование и порядок измерения параметров микроклимата
Для определения температуры воздуха в помещениях используют
ртутные или спиртовые термометры. Определение малых скоростей
движения воздуха (до 0,5 м/с) производят с использованием анемометров.
Для определения относительной влажности наиболее часто применяют
психрометры. Работа психрометра основана на зависимости разности
температур сухого и смоченного термометров от влажности окружающего
воздуха. Психрометр, представленный на рис. 5.3, состоит из двух
одинаковых ртутных термометров, закрепленных в специальной оправе, и
аспирационной
головки.
Оправа
100
представляет
собой
трубку,
раздваивающуюся к низу, и защитные планки. К нижней части трубки
прикреплены
два
патрубка,
являющиеся
радиационной
защитой
резервуаров термометров. Верхний конец трубки соединен с аспиратором.
Аспирационная головка состоит из заводного механизма и вентилятора,
закрепленных колпаком. Пружина механизма заводится специальным
ключом.
При вращении вентилятора в прибор засасывается воздух, который
обтекает
резервуары
термометров,
проходит
к
вентилятору
и
выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке. Сухой
термометр
будет
показывать
температуру
окружающего
воздуха,
а показания смоченного термометра будут меньше из-за охлаждения,
вызванного испарением воды с поверхности батиста, облегающего
резервуар термометра.
Для определения влажности по показаниям сухого и смоченного
термометров используются психрометрические таблицы.
Порядок определения температуры и относительной влажности
воздуха:
а) смочите батист (тряпочку) на резервуаре термометра;
б) заведите почти до отказа механизм вентилятора психрометра и
повесьте психрометр на крюк;
в) через 4 мин после пуска вентилятора произведите отсчет
температуры по термометрам с точностью до половины деления шкалы;
г)
определите
относительную
влажность
воздуха
по
психрометрическим таблицам на лабораторном стенде. Вертикальные
линии в таблицах отвечают показаниям сухого термометра, наклонные –
показаниям смоченного термометра. На пересечении этих линий получают
значение
относительной
влажности
воздуха
в
процентах.
Линии,
соответствующие десяткам процентов, обозначены на графике цифрами от
10 до 90. Пример: температура сухого термометра +21,7 °С, смоченного
+14,3 °С. На графике находим точку пересечения вертикальной и
101
наклонной
линий,
соответствующих
данным
температурам.
Точка
пересечения находится выше 42, но ниже 44, следовательно, влажность
43 %.
д) результаты измерений занесите в отчет.
Рисунок 5.3. Психрометр:
1 – термометр смоченный; 2 – термометр сухой; 3 – оправа;
4 – аспирационная головка; 5 – защитная планка; 6 – патрубок;
7 – ключ заводного механизма
102
5.5. Содержание отчета
Задание 1.
а) Определите ПДКрз и класс опасности вредного вещества по табл.
5.3 и занесите их в отчет. Сравните результаты измерений фактической
концентрации (емкость 5) с ПДКрз и предложите мероприятия для
улучшения состояния воздушной среды, а также продолжения работы на
производстве.
б) Определите по табл. 5.3 ПДКмр, занесите их в отчет. Сравните
результаты измерений фактической концентрации (емкость 6) с ПДК мр и
оцените загрязнение окружающей среды.
в) Определите НКПР и ВКПР для взрывопожароопасного вещества
по табл. 5.3, занесите их в отчет. Оцените горючесть смеси путем
сопоставления результатов расчета с областью воспламенения вещества.
Задание 2. Определите по табл. 5.1 и 5.2 допустимые и оптимальные
температуру и относительную влажность воздуха в помещении, занесите
их в отчет. Сравните результаты измерений с нормативными значениями.
При необходимости предложите мероприятия для улучшения показателей
микроклимата.
Контрольные вопросы
1.
Что такое ПДК р.з.?
2.
Классы опасности вредных веществ.
3.
Классификация вредных веществ по характеру токсического
действия на организм человека.
4.
Какими параметрами характеризуется физическое состояние
воздушной среды?
5.
Дать
характеристику
оптимальных
и
допустимых
микроклиматических условий.
6.
Категории физических работ по энергозатратам.
7.
Устройство, назначение, принцип действия газоанализотора УГ-2.
8.
Устройство, назначение, принцип действия психрометра.
103
9.
В
каких
нормативных
документах
устанавливаются
ПДК
содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе?
10.
В
каком
нормативном
документе
устанавливаются
оптимальные и допустимые параметры микроклимата?
11.
Как можно нормализовать микроклиматические условия?
12.
Как можно снизить концентрацию вредных веществ в
помещении?
13. Что является основным экологическим критерием качества
атмосферного воздуха?
14. Методы контроля состояния воздушной среды. Достоинства и
недостатки каждого метода. Периодичность контроля.
15. Терморегуляция организма.
16. Пути поступления токсических веществ в организм человека.
Библиографический список
1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны [Электронный ресурс] : с Изм. N 1. –
Прин. 29.09.1988, действ. с 01.01.1989. – Москва : Стандартинформ,
2008. – Доступ из нормативно-технич системы «Техэксперт».
2. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК)
загрязняющих
веществ
в
атмосферном
воздухе
населенных
мест
[Электронный ресурс] : с изм. на 12.01.2015. – Прин. 21.05.2003, действ. с
25.06.2003 // Российская газета. - 2003. - № 119/1. - Доступ из нормативнотехнич системы «Техэксперт».
3. ГОСТ 12.1.007-76. ССБТ. Вредные вещества. Классификация и
общие требования безопасности [Электронный ресурс] : с Изм. N 1, 2. –
Прин. 10.03.1976, действ. с 01.01.1977. – Москва : Стандартинформ, 2007. Доступ из нормативно-технич системы «Техэксперт».
4. ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и
материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
[Электронный ресурс] : с Изм. N 1. – Прин. 12.12.1989, действ. с
01.01.1991. – Москва : Стандартинформ, 2006. - Доступ из нормативнотехнич системы «Техэксперт».
104
Протокол отчета по лабораторной работе № 5 «Контроль
параметров воздушной среды» (образец)
Выполнили студенты: шифр группы _______________________
Фамилия И.О. _______________________
_______________________
_______________________
Цель работы: определить концентрацию и пожаровзрывоопасность
вредных веществ в воздухе, произвести оценку метеорологических
условий в производственном помещении.
Исходные данные:
- определяемое вещество (по заданию преподавателя);
- объем просасываемого воздуха (по заданию преподавателя);
- фактическая концентрация вещества (по заданию преподавателя).
Содержание работы
1. Определение концентрации паров (газов), вредных веществ в
воздухе
Таблица 1
Фактическая
Объем
Определяемое
просасываемого
вещество
воздуха, мл
Концентрация паров (газов),
мг/м3
105
ПДКрз ПДКмр
ПДКсс
Класс
опасности
Выводы:
2. Пожаровзрывоопасность веществ
Таблица 2
Вещество
Концентрация
вещества, об. %
Концентрационные пределы
распространения пламени
нижний (НКПР),
верхний (ВКПР),
об. %
об. %
Выводы:
3.
Оценка
метеорологических
условий
в
производственном
помещении для _______ периода года, для категории физических работ
_______.
Таблица 3
Параметр микроклимата
Значения параметров
фактические допустимые оптимальные
Температура (показания сухого
термометра), °С
Относительная влажность, %
Скорость движения воздуха, м/с
Выводы:
Подписи студентов:
___________________
___________________
___________________
Подпись предодавателя:
_____________________
106
Лабораторная работа № 6 «КАТЕГОРИРОВАНИЕ
И КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ И ЗОН ПО
ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНОСТИ»
Цель работы: ознакомление с методикой определения категории
помещения по взрывопожарной и пожарной опасности и класса
взрывоопасной (пожароопасной) зоны.
6.1. Содержание работы
1. Определение категории помещения.
1.1. Расчет избыточного давления взрыва паровоздушных смесей.
2. Определение класса взрывоопасной (пожароопасной) зоны.
3. Разработка технических мероприятий по понижению категории
помещения и класса зоны.
107
6.2. Теоретическая часть
6.2.1. Определение категории помещения
Для
установления
требований
к
выполнению
инженерно-
технических мероприятий по обеспечению взрывопожарной и пожарной
безопасности предприятий на стадии строительного проектирования,
проектирования вентиляционных и отопительных систем, электрических
установок и т.д. помещения и здания подразделяются на категории по
взрывопожарной и пожарной опасности.
Согласно НПБ 105-03 (нормы пожарной безопасности) и СП
12.13130.2009 (свод правил) помещения подразделяются на категории А, Б,
В1…В4, Г и Д (табл. 6.1), а здания – на категории А, Б, В, Г и Д.
Определение
категории
помещения
осуществляется
путем
последовательной проверки принадлежности помещения к категориям,
приведенным в табл. 6.1, от высшей A к низшей Д.
Таблица 6.1
Категория
Характеристика веществ и материалов, находящихся
помещений
(обращающихся) в помещении
1
2
А
Горючие газы, ЛВЖ с температурой вспышки не более 28 0С
повышен- в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные
ная взрыво- парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых разпожаро- вивается расчетное избыточное давление взрыва в помещеопасность нии, превышающее 5кПа. Вещества и материалы, способные
взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом
воздуха или один с другим в таком количестве, что расчетное
избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа.
Это склады горючих газов, бензина, помещения для зарядки
аккумуляторов.
Б
Горючие пыли или волокна, ЛВЖ с температурой вспышки
взрыво- более 28 0С, ГЖ в таком количестве, что могут образовывать
пожаро- взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси,
опасность при воспламенении которых развивается расчетное
избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5
кПа. К данным производствам относятся размольные цехи
мельниц, производство аммиачной селитры.
108
Продолжение таблицы 6.1
1
В(В1-В4)
пожароопасность
2
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и
трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и
волокна), вещества и материалы, способные при
взаимодействии с водой, кислородом воздуха или один с
другим только гореть при условии, что помещения, в
которых они имеются в наличии или обращаются, не
относятся к категориям А или Б. Это лесопильные и
столярные производства, склады хранения горючих и
смазочных материалов
Г
Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном
умеренная или расплавленном состоянии, процесс обработки которых
пожаро- сопровождается выделением лучистого тепла, искр и
опасность пламени;
горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые
сжигаются или утилизируются в качестве топлива. Цехи
получения тепла, литейные производства, кузницы.
Д
Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.
понижен- Цехи холодной обработки металлов.
ная
пожароопасность
Разделение помещений на категории В1…В4 производится по
расчетной удельной пожарной нагрузке g, МДж/м2, по табл. 6.2.
Пожарная нагрузка – это теплота сгорания материалов (горючих,
трудногорючих), приходящихся на единицу площади пола.
Таблица 6.2
Категория
Удельная пожарная нагрузка,
В1
В2
В3
В4
MДж
м2
более 2200
1401…2200
181…1400
1…180
Основными критериями отнесения того или иного помещения,
содержащего ГЖ и ЛВЖ, к взрывопожароопасным, являются температура
вспышки жидкости и избыточное давление взрыва (ΔР).
109
1) Температура вспышки – это самая низкая температура горючей
жидкости, при которой в условиях специальных испытаний над ее
поверхностью образуются пары, способные вспыхивать от источника
зажигания,
но
скорость
их
образования
еще
недостаточна
для
возникновения устойчивого горения.
2) Избыточное давление взрыва (ΔР) – давление, создающееся
внутри замкнутого помещения при взрыве взрывопожароопасных смесей.
Предполагается,
что
при
ΔР
>5
кПа
взрыв
приводит
к
механическому разрушению строительных конструкций.
6.2.2. Расчет избыточного давления взрыва
Масса поступивших в помещение паров ЛВЖ или ГЖ ( mn , кг)
определяется исходя из следующих предпосылок:
а) произошла расчетная (наиболее неблагоприятная) авария, т.е.
разрушилась емкость, содержащая ЛВЖ;
б) все содержимое емкости поступило в помещение;
в) произошло испарение с поверхности разлившейся жидкости:
площадь испарения (Fи при разливе на пол) определялась из расчета, что 1
л растворов, содержащих 70 % масс и менее растворителей, разливается на
площади 0,5 м2, а остальных жидкостей – на 1 м2 пола помещения;
г) аварийная вентиляция отсутствует или не работает;
д) длительность испарения жидкости (Т, с) принимается равной
времени ее полного испарения, но не более 3600 с.
Масса жидкости (ЛВЖ или ГЖ), разливающейся в помещении
( mж , кг) определяется по формуле:
𝑚ж = 𝑉ж ∙ 𝜌ж
где Vж – объем разлитой жидкости, м3;
ρж – плотность жидкости при 20 0С, кг/м3.
110
(6.1)
Длительность испарения жидкости определяется по формуле:
𝑚
Т = 𝑊∙𝐹ж
(6.2)
и
где W – интенсивность испарения, кг/(см2), определяется по справочным
данным или рассчитывается по формуле:
𝑊 = 10−6 ∙ 𝜂 √𝑀 ∙ 𝑃н ,
(6.3)
где η – коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного
потока над поверхностью испарения (при скорости воздушного потока 0,2
м/с и температуре воздуха 20 0С принимают η = 3,5);
М – молярная масса, кг/кмоль;
Pн– давление насыщенного пара (при 20 0С), кПа.
При времени полного испарения жидкости, не превышающем или
равном 3600 с, вся разлившаяся жидкость испаряется, поэтому масса паров
равняется массе жидкости mп = mж.
Если время полного испарения жидкости превышает 3600 с, то
длительность испарения принимается равной 3600 с, т.е. только часть
разлитой жидкости за это время перейдет в пар. В таком случае масса
паров рассчитывается по формуле:
𝑚п = 𝑊 ∙ 𝐹и ∙ Т = 𝑊 ∙ 𝐹и ∙ 3600
(6.4)
Расчетное избыточное давление взрыва ( P ) для индивидуальных
горючих веществ определяется по формуле:
∆𝑃 = (𝑃𝑚𝑎𝑥 − 𝑃0 ) ∙
111
𝑚п ∙𝑧
𝑉св ∙𝜌п
∙
100
𝑐с𝑚
∙
1
𝐾н
,
(6.5)
где Pmax – максимальное давление взрыва газо- или паровоздушной смеси,
определяемое по справочным данным (см. табл. 6.3), при отсутствии
данных принимается равным 900 кПа;
P0 – начальное давление взрыва, 101 кПа;
z –коэффициент участия горючего во взрыве, равный 0,3;
Vсв – свободный объем помещения, м3 (Vсв=0,8Vпом, где Vпом –
геометрический объем помещения, м3);
ρп – плотность пара, кгм-3, вычисляемая по формуле:
𝜌п =
𝑀
,
(6.6)
𝑉0 (1+0,00367∙𝑡𝑝 )
где V0 – мольный объем, равный 22,4 м3/кмоль;
tp – расчетная температура воздуха, 0С (согласно ГОСТ 12.1.005-88 не
должна превышать 28 0С);
ccm – стехиометрическая концентрация газов или паров ЛВЖ и ГЖ, %
об., т.е. концентрация, при которой химическая реакция горения
завершается полностью, вычисляемая по формуле:
100
сс𝑚 = 1+4,84𝛽,
(6.7)
где β – стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения:
𝛽 = 𝑛𝑐 +
𝑛н −𝑛𝑥
4
−
𝑛0
2
,
(6.8)
nc, nн, n0, nх, – число атомов С, Н, О и галогенов (Cl, Br, I, F) в
молекуле горючего;
Kн – коэффициент, учитывающий негерметичность помещения,
принимается равным 3.
112
Расчет ΔР для смесей веществ (например, для нефтепродуктов) может
быть выполнен по формуле:
𝑚 ∙Н ∙Р ∙𝑧
1
∆𝑃 = 𝑉 п∙𝜌 т∙с 0∙𝑇 ∙ 𝐾 ,
св
в р 0
(6.9)
н
где Hт – теплота сгорания, Дж/кг;
ρв – плотность воздуха до взрыва, равная 1,2 кг/м3 при 200 С;
ср – теплоемкость воздуха, равная 1,01103Дж/(кгК);
Т0– начальная температура воздуха ( Т0  t p  273 ), К.
Если
найденное
расчетное
избыточное
давление
взрыва
(ΔР)
превышает 5 кПа, то помещение (в зависимости от температуры вспышки)
определяется как взрывопожароопасное категории А или Б.
Если ΔР ≤ 5 кПа, то помещение, как правило, относят к категории
В1…В4. Для более точного определения категории пожароопасного
помещения находится удельная пожарная нагрузка ( g ,
g=
𝑄
𝑆
MДж
) по формуле:
м2
,
(6.10)
S –площадь размещения пожарной нагрузки, м2 (но не менее
где
10 м2);
Q – пожарная нагрузка, МДж, определяемая по формуле:
𝑄 = ∑𝑛𝑖=1 𝐺𝑖 ∙ 𝑄н.𝑖 ,
(6.11)
где Gi – количество i-го материала пожарной нагрузки, кг;
Qн.i – низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки,
МДж/кг.
113
Сравнивая полученное максимальное значение удельной пожарной
нагрузки со значением, приведенным в табл. 6.2, находим категорию
помещения по пожароопасности.
6.2.3. Определение класса зоны
В реальных условиях возможен взрыв паров ЛВЖ или ГЖ при
нормальном режиме работы оборудования или на небольшом участке
помещения.
Это
учитывается
при
классификации
зон
по
пожаровзрывоопасности по ПУЭ. В качестве критерия для отнесения
помещения (зоны) к взрывоопасным принят относительный объем
образующейся взрывоопасной смеси.
К взрывоопасной зоне относится помещение или ограниченное
пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются
или могут образоваться взрывоопасные смеси.
Согласно
ПУЭ
(Правила
устройства
электроустановок)
предусмотрены следующие классы взрывоопасных зон:
– зоны класса В-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых
выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими
свойствами, что они могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси
при нормальных режимах работы;
– зоны класса В-Iа
–
зоны, расположенные в помещениях, в
которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих
газов или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в
результате аварий или неисправностей. Клеевые участки – вследствие
применения большого количества бензина и других растворителей;
– зоны класса В-Iб
– зоны, расположенные в помещениях с
признаками, аналогичными признакам зон класса В-Iа, но отличающиеся
одной из следующих особенностей:
а) горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним
концентрационным пределом воспламенения (15% и более) и резким
114
запахом при предельно допустимых концентрациях по ГОСТ 12.1.005-88.
Машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных
установок.
б) помещения производств, связанных с обращением газообразного
водорода, в которых по условиям технологического процесса исключается
образование
взрывоопасной
смеси
в
объеме,
превышающем
5%
свободного объема помещения.
К классу В-Iб относятся также зоны лабораторных и других
помещений, в которых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших
количествах, недостаточных для создания взрывоопасной смеси в объеме,
превышающем 5% свободного объема помещения, и в которых работы с
горючими газами и ЛВЖ проводятся без применения открытого пламени.
Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа с горючими газами и
ЛВЖ проводится в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами.
– зоны класса В-Iг – пространства у наружных установок:
технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, эстакад
для слива и налива ЛВЖ.
–
зоны класса
В-II
–
зоны, расположенные в помещениях, в
которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли
или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны
образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах
работы. Загрузка и разгрузка технологических аппаратов.
– зоны класса В-IIа – аналогично В-II, но горючие пыли или волокна
образуются только в результате аварий или неисправностей.
Для определения класса взрывоопасной зоны объем образовавшейся
взрывоопасной смеси ( Vсм , м3) находится по формуле:
Vсм 
115
mn
,
НКПР
(6.12)
где НКПР – нижний концентрационный предел распространения
пламени (воспламенения), г/м3.
Объемная доля горючей смеси в помещении ( Cсм , %) определяется
по формуле:
V 100
Cсм  см
.
Vсв
(6.13)
Если объем взрывоопасной смеси составляет более 5% свободного
объема помещения, то все помещение является взрывоопасным.
Если объем взрывоопасной смеси  5% свободного объема
помещения, то взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5
м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, у которого
возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ. Помещения за
пределами взрывоопасной зоны считаются невзрывоопасными, если нет
других факторов, создающих в нем взрывоопасность.
К пожароопасной зоне относятся пространства внутри или вне
помещений, в пределах которых постоянно или периодически обращаются
горючие вещества при нормальном технологическом процессе или при его
нарушениях.
Существуют следующие классы пожароопасных зон:
– зоны класса П-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых
обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 0С.
Склад минеральных масел;
– зоны класса П-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых
выделяются горючие пыли или волокна, с нижним концентрационным
пределом воспламенения более 65 г/м3. Деревообрабатывающий цех;
– зоны класса П-IIа – зоны, расположенные в помещениях, в которых
обращаются твердые горючие вещества;
116
– зоны класса П-III – расположенные вне помещений зоны, в
которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61
0
С или твердые горючие вещества. Склады открытые или под навесом:
угля, торфа, дерева.
6.2.4. Разработка технических мероприятий по понижению категории
помещения и класса зоны
При ΔР, превышающем 5 кПа, необходимо провести технические
мероприятия, чтобы понизить категорию помещения, путем уменьшения
расчетного избыточного давления взрыва.
Расчетное
избыточное
давление
взрыва
можно
изменить
следующими способами:
1. Уменьшением количества ЛВЖ и ГЖ, находящихся в помещении.
Количество ЛВЖ и ГЖ, хранящихся в помещении, не должно превышать
суточной потребности.
2. Устройством аварийной вентиляции, обеспеченной резервными
вентиляторами;
автоматической
системой
пуска
при
достижении
взрывоопасных концентраций паров ЛВЖ; устройствами для удаления
воздуха из помещения, расположенными в непосредственной близости от
места возможной аварии. В этом случае массу паров ( mn ) следует
разделить на коэффициент (К), определяемый по формуле:
K
где
А
–
кратность
A 
 1,
3600
(6.14)
воздухообмена,
создаваемого
аварийной
вентиляцией (час-1); определяется из отраслевых нормативов по охране
труда, а при их отсутствии составляет не менее 8 час-1.
Согласно НПБ 105-03 этот способ применим при наличии в
помещении
паров
ЛВЖ,
имеющих
превышающую температуру вспышки.
117
температуру,
равную
или
После
проведения
технических
мероприятий
производится
перерасчет ΔР. Если предусмотренные мероприятия позволили уменьшить
избыточное давление до величины 5 кПа и менее, то помещение относят к
категории
В1…В4,
а
затем
уточняют
категорию
помещения
по
пожароопасности и класс зоны по пожаровзрывоопасности.
6.3. Порядок выполнения работы
1. Получить у преподавателя исходные данные: размеры помещения,
вид ЛВЖ и ее объем. Из табл. 6.3 выписать свойства веществ.
2. Определить предварительно категорию помещения и класс зоны.
3. Произвести расчет избыточного давления взрыва и окончательно
определить категорию помещения.
4. Если категория помещения получилась пожароопасная – уточнить
категорию, выполнить расчет удельной пожарной нагрузки.
5. Если категория помещения А или Б – провести технические
мероприятия по понижению категории помещения. Конкретный вид
технического мероприятия (уменьшение массы ЛВЖ в помещении,
применение
аварийной
вентиляции)
выбирается
по
заданию
преподавателя.
6. Полученные данные представить в виде таблицы, приведенной в
образце отчета.
7. Выводы по результатам расчетов.
Контрольные вопросы
1. Критерии отнесения помещения, содержащего ГЖ и ЛВЖ, к
взрывопожароопасным.
2. Взрывопожароопасные категории помещений. Характеристика.
Основной документ для классификации.
3.
Пожароопасные
категории
Удельная пожарная нагрузка.
118
производств.
Характеристика.
4. Характеристика производств Г и Д.
5. Критерии отнесения помещения (зоны) к взрывоопасным.
Основной документ для классификации зон по взрывопожароопасности.
6. Дать определение взрывоопасной зоны. Характеристика зон В-II,
В-IIа.
7. Характеристика взрывоопасных зон В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг.
8. Дать понятие пожароопасных зон. Классы пожароопасных зон.
9.
Избыточное давление взрыва. Мероприятия по изменению
избыточного давления взрыва.
Библиографический список
СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий
1.
и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
[Электронный ресурс] : с Изм. N 1.- Прин. 25.03.2009, действ. с
01.05.2009. - М.: МЧС России, 2009. – Доступ из нормативно-технич.
системы «Техэксперт».
Правила устройства электроустановок [Текст] : все действ.
2.
разделы 6-го и 7-го изд. с изм. и доп. по состоянию на 01.02.2014. –
Москва : КноРус, 2014. - 487 с. + 1 эл. опт. диск (CD-ROM)
3. Баратов, А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и
средства их тушения [Текст] : справ. В 2 кн. / А. Н. Баратов,
А. Я. Корольченко, Г. Н. Кравчук; под ред. А. Н. Баратова,
А. Я. Корольченко. – Москва : Химия, 1990. – 2 кн.
4. НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и
наружных
установок
по
взрывопожарной
и
пожарной
опасности
[Электронный ресурс]. – Прин. 18.06.2003, действ. с 01.08.2003. – Москва :
МЧС
России,
2003.
–
Доступ
«Техэксперт».
119
из
нормативно-технич.
системы
Протокол отчета по лабораторной работе № 6
«Категорирование и классификация помещений и зон
по взрывопожароопасности» (образец)
Шифр группы _______________
ФИО студентов______________
______________
______________
Исходные данные: размеры помещения LВН,____________, м;
вид ЛВЖ,_____________;
объем ЛВЖ,____________ м3.
Свойства исследуемого вещества
1.Определение категории помещения по взрывопожароопасности.
2. Определение класса взрывоопасной (пожароопасной зоны).
3. Разработка технических мероприятий по понижению категории
помещения и класса зоны.
120
Вещество
Полученные данные (результаты)
первоначальные
после проведения технических
мероприятий
Класс
Категория
Класс
P , Категория
P ,
кПа помещения зоны
кПа
помещения зоны
Выводы:
Подпись преподавателя _______________
Подписи студентов
_______________
_______________
_______________
121
Таблица 6.3
Свойства веществ при температуре воздуха 20 0С
122
№
п/п
Вещество
1
2
3
4
Ацетон
Бензин
Бензол
1,2
дихлорэтан
Диэтиловый
эфир
Гексан
Керосин
Ксилол
(смесь
изомеров)
Стирол
Толуол
Этиловый
спирт
5
6
7
8
9
10
11
Химическая
формула
Молярная
масса
М,
кг/кмоль
Плотность
жидкости,
кг/м3
Максимальное
давление
взрыва,
P max, кПа
572
882
647
Температура
вспышки,
t всп . оС
Интенсивность
испарения, W,
кг/см2
791
751
874
1253
Давление
насыщенного
пара,
Pн,, кПа
24.2
23,6
11,6
8,7
С3 H6О
С7,0H13,7
С6H6
С2H 4Cl2
58.1
98,2
78,1
99,0
С4H 10O
-18
-35
-12
9
0, 000650
0, 000550
0, 000287
-
39
43
42
188
28,89
41.87
38,52
10,87
74,1
714
59,4
720
-41
-
38,6
33,5
С6H14
С11H21,8
С8H10
86,2
154,7
106,2
655
819
855
16,0
0,5
1,2
848
765
-23
40
29
0, 000562
0,000053
39
42
44
45,09
43,54
28,80
С8 H8
С7H8
С2H6O
104,2
92,1
46,1
907
867
890
0,7
2,9
3,4
647
634
682
30
7
20
0, 000089
-
46
38
50
42,60
41,03
27,20
122
НКПР Теплота
г/м3 сгорания
Нт(Qнi),
МДж/кг
Лабораторная работа № 7 «ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ С ПЭВМ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА УРОВНЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ ПЭВМ»
Цели работы:
а)
ознакомиться
с
устройством
современных
приборов
для
определения уровня электромагнитных полей, методами проведения
инструментальных измерений и оценки электромагнитной безопасности
при эксплуатации персональных электронно-вычислительных машин
(далее – ПЭВМ);
б) изучить зависимость параметров электромагнитных полей (далее
ЭМП) от вида подключения ПЭВМ к электрической сети с заземлением и
без него.
в) научиться оценивать соответствие СанПиН организации рабочего
места с ПЭВМ.
123
7.1. Основные меры безопасности
Перед включением ПЭВМ убедиться, что вилка, розетка и кабель не
имеют повреждений.
Соблюдать порядок включения ПЭВМ: включить блок питания,
монитор, системный блок.
Соблюдать порядок выключения ПЭВМ: выключить питание
системного блока, монитора, отключить блок питания.
Запрещается производить самостоятельное вскрытие и ремонт
оборудования и приборов.
7.2. Содержание работы
а) Измерить параметры электромагнитного поля ПЭВМ с помощью
прибора ВЕ-МЕТР-АТ-002 (с учетом требований методики проведения
инструментального контроля) для двух вариантов подключения ПЭВМ к
электрической сети:
- ПЭВМ подключить к розетке без заземления;
- ПЭВМ подключить к розетке с заземлением.
б) Измерить параметры электростатического поля с помощью
прибора ИЭСП-6.
в)
Произвести
гигиеническую
оценку
электромагнитной
безопасности рабочего места по результатам сравнения полученных
инструментальных данных с нормативными значениями (для двух
вариантов подключения).
г) Произвести оценку правильности организации рабочего места с
ПЭВМ, находящегося в учебной аудитории.
124
7.3. Теоретическая часть
7.3.1. Обеспечение электромагнитной безопасности
Эксплуатация ПЭВМ связана с необходимостью выполнения ряда
требований, наиболее специфичными из которых является соблюдение
условий электромагнитной безопасности. Распространенным является
мнение, что воздействие факторов риска, связанных с электромагнитными
полями, способно негативно влиять на состояние здоровья пользователей
ПЭВМ. Следствием этого явилось признание Всемирной организацией
здравоохранения в 2001 г. того, что магнитные поля частоты 50…60 Гц со
значениями плотности магнитного потока, превышающими 0,3…0,4 мкТл,
в
условиях
продолжительного
канцерогенным
фактором.
воздействия,
Первичным
возможно,
проявлением
являются
действия
электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к
изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Воздействие ЭМП
может также приводить к функциональным изменениям в нервной и
сердечно-сосудистой системах (повышенная утомляемость, нарушения
сна, артериального давления, боли в области сердца, нервно-психические
расстройства, нарушению репродуктивной способности). В связи с этим
следует
придерживаться
предупредительного
принципа,
то
есть
ограничивать воздействие на организм человека электромагнитных полей
частотой 50…60 Гц.
В России для предотвращения такого влияния экспериментально
установлены нормативные уровни электромагнитных полей, которые
представлены в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к
персональным электронно-вычислительным машинам и организации
работы».
Они
устанавливают
предельно
допустимые
значения
электрического и магнитного полей в диапазонах частот 5…2000 Гц и
2…400 кГц, а также допустимые значения электростатического поля.
125
Для обеспечения электромагнитной безопасности при работе на
ПЭВМ необходимо знать существующие уровни ЭМП на рабочем месте
пользователя. Приборы контроля и методы определения, с помощью
которых можно определить уровни ЭМП, а также проведение их
гигиенической оценки рассматриваются в настоящей лабораторной работе.
На пользователя ПЭВМ воздействуют одновременно более 30
вредных факторов. Источниками их являются не только модули ПЭВМ
(видеодисплейный терминал (далее ВДТ), системный блок, клавиатура,
принтер), но и многие факторы внешней среды.
На
электромагнитную
безопасность
при
работе
на
ПЭВМ
оказывают влияние:
- группа эмиссионных параметров, которая включает в себя
излучения от дисплея (видимую, ультрафиолетовую и инфракрасную
области), а также широкий диапазон электромагнитных волн других
частот;
- повышенный уровень напряженности электрического и магнитного
поля токов промышленной частоты 50 Гц в помещении от периферийных
устройств, системы освещения, кабелей, проводов, системы вентиляции;
- косвенное воздействие повышенной напряженности магнитного
поля токов частоты 50 Гц на нарушение визуальных параметров дисплеев,
особенно на базе электронно-лучевой трубки (далее – ЭЛТ);
- повышенные значения электростатического поля в области кистей
и пальцев рук пользователей, возникающих от трения пальцев по
поверхности мыши и клавиатуры, особенно при длительной интенсивной
работе.
Причинами
превышения
предельно
допустимых
уровней
электрической и магнитной составляющих ЭМП являются:
- неоптимальное устройство контура заземления или его отсутствие;
- ненадежный электрический контакт между заземляющими узлами
евророзетки электропитания и вилки сетевого шнура компьютера;
126
- неоптимальная разводка питающей сети;
- неверная планировка помещения;
- отсутствие влажной уборки помещения с ПЭВМ;
-
наличие
посторонних
источников
элетромагнитных
полей
(трансформаторы, электроустановки и т. д.).
Одним из главных модулей рабочего места оператора ПЭВМ
является ВДТ. Наиболее часто рабочие места оборудуются плоскими
жидкокристаллическими и плазменными экранами. Плазменные экраны не
создают магнитных полей, а жидкокристаллические излучают значительно
меньшие уровни ЭМП по сравнению с экранами с ЭЛТ.
Наиболее
доступные
меры
профилактики
и
обеспечения
электромагнитной безопасности мониторов ПЭВМ – это ежедневная
влажная или сухая уборка корпуса от пыли и электростатических зарядов,
установление частотного режима работы экрана: для дисплеев на ЭЛТ
частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц, для дисплеев
на плоских дискретных экранах (жидкокристаллических, плазменных и т.
п.) – не менее 60 Гц. Следует соблюдать минимальное расстояние от глаз
пользователя ПЭВМ до экрана – 500 мм. Если пользователь наклоняется к
экрану, то уровни ЭМП от монитора увеличиваются в 1,5 раза через каждые
10 см. Как показывает практика, при использовании современных
сертифицированных мониторов электромагнитная обстановка на рабочем
месте в значительной степени определяется наличием заземления в
помещении. Если в помещении присутствует качественное заземление, а
напряженность электрического поля в диапазоне 2…400 кГц превышает
допустимые уровни, необходима замена монитора.
Системный блок является ключевым модулем ПЭВМ. Его основная
опасность – возможность поражения электрическим током от корпуса.
Чтобы
избежать этого, необходимо обязательное его
заземление.
Заземление не только снижает опасность поражения электрическим током,
но и позволяет существенно снизить уровень электрического поля.
При расположении системного блока необходимо соблюдать
следующие требования:
127
- не ставить системный блок вплотную с работающими модулями
ПЭВМ;
- не ставить системный блок рядом с ВДТ соседнего рабочего места;
- ежедневно производить влажную уборку корпуса выключенного
системного бока;
- при размещении системного блока на полу необходимо помещать
его в специально сделанный деревянный корпус на высоте не менее 5 см от
поверхности пола;
- выполнять электрические проводки питания ПЭВМ и других
токоприемников
в
стальных
трубках,
кабелями
и
проводами
с
экранирующими оболочками, которые должны быть надежно соединены с
нулевым защитным проводником;
-
размещать
как
можно
дальше
от
пользователя
ПЭВМ
соединительные провода модулей, электропроводки и штепсельные
розетки;
- запрещается работать с ПЭВМ при снятом корпусе системного
блока;
- не устанавливать ПЭВМ на поверхности, которая является
диэлектриком, т.е. является накопителем электростатических зарядов
(оргстекло, полированные, лаковые поверхности и др.).
Основным
критерием
для
организации
безопасной
работы
с
источниками ЭМП и излучений является защита расстоянием и временем.
Немаловажным аспектом в обеспечении безопасной электромагнитной
обстановки в помещении, где размещаются ПЭВМ, является рациональное
распределение их модулей. Наиболее оптимальная расстановка рабочих мест
пользователей ПЭВМ представлена на рис. 7.1. Она позволяет оптимально
сочетать
безопасные
требования
к
расстояниям
между
боковыми
поверхностями мониторов и площадью на одно рабочее место, а также
снизить создаваемые соединительными проводами ЭМП. Но при этом велика
вероятность
попадания
прямых
солнечных
лучей
на
поверхность
экранов. Неправильная организация рабочего места может привести к
быстрому утомлению, нарушению осанки, искривлению позвоночника.
128
Рис. 7.1 – Планировка рабочих мест с ПЭВМ
7.3.2. Методика инструментального контроля и гигиенической оценки
уровней ЭМП на рабочих местах
Методика контроля уровня ЭМП должна соответствовать СанПиН
2.2.2/2.4.1340-03 (приложение 3).
7.3.2.1. Общие положения
Инструментальный контроль электромагнитной обстановки на
рабочих местах пользователей ПЭВМ производится:
- при вводе ПЭВМ в эксплуатацию и организации новых и
реорганизации рабочих мест;
- после проведения организационно-технических мероприятий,
направленных на нормализацию электромагнитной обстановки;
- при проведении производственного контроля;
- по заявкам предприятий и организаций.
Инструментальный
контроль
осуществляется
органами
Роспотребнадзора и (или) испытательными лабораториями (центрами),
аккредитованными в установленном порядке.
7.3.2.2. Требования к средствам измерений
Инструментальный контроль уровней ЭМП должен осуществляться
приборами
с
допускаемой
основной
относительной
погрешностью
измерений ± 20 %, включенными в Государственный реестр средств
129
измерения и имеющими действующие свидетельства о прохождении
Государственной поверки. Следует отдавать предпочтение измерителям с
изотропными антеннами-преобразователями.
7.3.2.3. Подготовка к проведению инструментального контроля
а) Составить план (эскиз) размещения рабочих мест пользователей
ПЭВМ в помещении.
б) Занести в протокол сведения об оборудовании рабочего места –
наименования
устройств ПЭВМ, фирм-производителей, моделей и
заводские (серийные) номера.
в)
Занести
в
протокол
сведения
о
наличии
санитарно-
эпидемиологического заключения на ПЭВМ и приэкранные фильтры (при
их наличии).
г) Установить на экране монитора типичное для данного вида работы
изображение (текст, графики и др.).
д) При проведении измерений должна быть включена вся
вычислительная техника, мониторы и другое используемое для работы
электрооборудование, размещенное в данном помещении.
е) Измерения параметров электростатического поля проводить не
ранее чем через 20 минут после включения ПЭВМ.
7.3.2.4. Проведение измерений
Измерение уровней переменных электрических и магнитных полей,
статических электрических полей на рабочем месте, оборудованном
ПЭВМ, производится на расстоянии 0,5 м от экрана на трех уровнях на
высоте 0,5 м, 1,0 м и 1,5 м.
130
7.3.2.5. Гигиеническая оценка уровней ЭМП на рабочих местах
Гигиеническая
осуществляться
с
оценка
учетом
результатов
погрешности
измерений
должна
используемого
средства
метрологического контроля.
Если на обследуемом рабочем месте, оборудованном ПЭВМ,
интенсивность электрического и/или магнитного поля в диапазоне 5…
2000 Гц превышает значения, приведенные в табл. 7.1, следует проводить
измерения
фоновых
уровней
ЭМП
промышленной
частоты
(при выключенном оборудовании). Фоновый уровень электрического поля
частотой 50 Гц не должен превышать 500 В/м. Фоновые уровни индукции
магнитного поля не должны превышать значений, вызывающих нарушения
требований к визуальным параметрам монитора.
Таблица 7.1
Допустимые уровни ЭМП, создаваемые ПЭВМ на рабочих местах
Наименование параметра
Нормативное
значение
25 В/м
Напряженность
электрического
поля
в диапазоне частот 5 Гц ÷ 2 кГц
Плотность
магнитного
потока
в диапазоне частот 5 Гц ÷ 2 кГц
250 нТл
в диапазоне частот 2 кГц ÷ 400 кГц
25 нТл
Электростатический потенциал экрана видеомонитора
500 В
в диапазоне частот 2 кГц ÷ 400 кГц
2,5 В/м
7.3.3. Организация рабочего места с ПЭВМ
Общие требования к организации рабочих мест и уровням
электромагнитных
полей
на
них
2.2.2/2.4.1340-03.
131
регламентируются
СанПиН
7.3.3.1. Требования к помещениям для работы с ПЭВМ
а) Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное
и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без
естественного освещения допускается только при соответствующем
обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического
заключения, выданного в установленном порядке.
б) Естественное и искусственное освещение должно соответствовать
требованиям
действующей
помещениях,
где
нормативной
эксплуатируется
документации.
вычислительная
Окна
в
техника,
преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток.
Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми
устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.
в) Не допускается размещение мест пользователей ПЭВМ во всех
образовательных и культурно-развлекательных учреждениях для детей и
подростков в цокольных и подвальных помещениях.
г) Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ВДТ на
базе ЭЛТ должна составлять не менее 6 м2, в помещениях культурноразвлекательных учреждений и с ВДТ на базе плоских дискретных экранов
(жидкокристаллические, плазменные) – 4,5 м2.
При использовании ПВЭМ с ВДТ на базе ЭЛТ (без вспомогательных
устройств
–
принтер,
международных
сканер
и
стандартов
др.),
отвечающих
безопасности
требованиям
компьютеров,
с продолжительностью работы менее четырех часов в день допускается
минимальная площадь 4,5 м2 на одно рабочее место пользователя
(взрослого и учащегося высшего профессионального образования).
д) Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены
ПЭВМ, должны использоваться диффузно отражающие материалы с
коэффициентом отражения для потолка 0,7…0,8; для стен 0,5…0,6;
для пола 0,3…0,5.
132
е) Полимерные материалы используются для внутренней отделки
интерьера
помещений
с
ПЭВМ
при
наличии
санитарно-
эпидемиологического заключения.
ж) Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны
быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с
техническими требованиями по эксплуатации.
и) Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых
кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического
оборудования, создающего помехи в работе ПЭВМ.
7.3.3.2. Общие требования к организации
рабочих мест пользователей ПЭВМ
а) При размещении рабочих мест с ПЭВМ расстояние между
рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности
одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора) должно быть не
менее
2,0
м,
а
расстояние
между
боковыми
поверхностями
видеомониторов – не менее 1,2 м.
б) Рабочие места с ПЭВМ в помещениях с источниками вредных
производственных факторов должны размещаться в изолированных
кабинах с организованным воздухообменом.
в) Рабочие места с ПЭВМ при выполнении творческой работы,
требующей
значительного
умственного
напряжения
или
высокой
концентрации внимания, рекомендуется изолировать друг от друга
перегородками высотой 1,5…2,0 м.
г) Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на
расстоянии 0,6…0,7 м, но не ближе 0,5 м с учетом размеров алфавитноцифровых знаков и символов.
д) Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное
размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с
учетом его количества и конструктивных особенностей, характера
133
выполняемой работы. При этом допускается использование рабочих
столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям
эргономики. Поверхность рабочего стола должна иметь коэффициент
отражения 0,5…0,7.
е) Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать
поддержание рациональной рабочей позы при работе на ПЭВМ, позволять
изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейноплечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип
рабочего стула (кресла) следует выбирать с учетом роста пользователя,
характера и продолжительности работы с ПЭВМ.
Рабочий
стул
(кресло)
должен
быть
подъемно-поворотным,
регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также
расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка
каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и
иметь надежную фиксацию.
ж) Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла)
должна быть полумягкой, с нескользящим, слабо электризующимся и
воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от
загрязнений.
7.3.3.3. Требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ
для взрослых пользователей
а) Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей
должна регулироваться в пределах 0,68…0,80 м; при отсутствии такой
возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять
0,725 м.
б) Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ,
на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры,
следует считать: ширину 0,8; 1,0; 1,2 и 1,4 м; глубину 0,8 и 1 м при
нерегулируемой его высоте, равной 0,725 м.
134
в) Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не
менее 0,6 м, шириной – не менее 0,5 м, глубиной на уровне колен – не
менее 0,45 м и на уровне вытянутых ног – не менее 0,65 м.
г) Конструкция рабочего стула должна обеспечивать:
- ширину и глубину поверхности сиденья не менее 0,4 м;
- поверхность сиденья с закругленным передним краем;
- регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 0,40…0,55 м
и углам наклона вперед до 15 град. и назад до 5 град.;
- высоту опорной поверхности спинки 0,30…0,02 м, ширину – не
менее 0,38 м и радиус кривизны горизонтальной плоскости – 0,4 м;
- угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах
± 30 град.;
- регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в
пределах 0,26…0,40 м;
- стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 0,25 м и
шириной 0,05…0,07 м;
- регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах
0,23 ± 0,03 м и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах
0,35…0,50 м.
д) Рабочее место пользователя ПЭВМ следует оборудовать
подставкой для ног, имеющей ширину не менее 0,3 м, глубину не менее
0,4 м, регулировку по высоте в пределах до 0,15 м и по углу наклона
опорной поверхности подставки до 20 град. Поверхность подставки
должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.
е) Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на
расстоянии 0,1…0,3 м от края, обращенного к пользователю, или на
специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной
от основной столешницы.
135
7.4. Экспериментальная часть
7.4.1. Оборудование и порядок измерения электрического и
магнитного полей
Для измерения электрического и магнитного полей используют
прибор ВЕ-МЕТР-АТ-002. Данный прибор предназначен для контроля
норм по электромагнитной безопасности ВДТ. Он применяется при
проведении
комплексного
санитарно-гигиенического
обследования
помещений и рабочих мест.
Принцип
магнитного
действия
полей
электрического
и
измерителя
заключается
магнитного
параметров
в
полей
электрического
преобразовании
в
колебания
и
колебаний
электрического
напряжения, частотной фильтрации и усиления этих колебаний с
последующим их детектированием. Продетектированный сигнал поступает
на аналогово-цифровой преобразователь, результирующие числовые
значения величин зарегистрированных колебаний полей анализируются
встроенным в измеритель микропроцессором, результат измерений
индуцируется на матричном жидкокристаллическом индикаторе.
Измеритель выполнен в виде портативного прибора, объединяющего
в одном корпусе датчики-измерители плотности магнитного потока и
напряженности
электрического
поля,
блок
полосовых
(низко-
и
высокочастотных) усилителей-детекторов, блок цифровой обработки
результатов регистрации, блок управления и индикации, блок питания. Все
управляющие органы измерителя (выключатель питания, кнопки выбора
режима и запуска измерений) вынесены на переднюю панель прибора и
объединены в один блок управления. Внешний вид прибора ВЕ-МЕТР-АТ002 со стороны лицевой панели показан на рис. 7.2.
136
Рис. 7.2. Внешний вид измерителя со стороны лицевой панели:
1 – корпус прибора, 2 – гнездо включения внешней антенны,
3 – выключатель питания, 4 – кнопка выбора режимов измерения,
5 – кнопка запуска измерений и ввода результатов в память
процессора, 6 – жидкокристаллический строчный дисплей, 7 – гнездо
подключения зарядного устройства.
Измерения
ЭМП
с
помощью
прибора
ВЕ-МЕТР-АТ-002
выполняются в следующем порядке. По выбору пользователя может быть
установлен либо режим непрерывного измерения среднеквадратических
значений напряженности электрического поля и плотности магнитного
потока (режим «НЕПРЕРЫВНО»), либо режим измерения абсолютной
величины полного вектора, включающий измерения трех компонент
среднеквадратических значений напряженности электрического поля и
плотности магнитного потока и последующее вычисление абсолютной
величины вектора напряженности электрического поля и плотности
магнитного потока (режим «АТТЕСТАТ»).
137
Первый режим целесообразно использовать для общего обследования
рабочих помещений, определения среднего уровня электромагнитного
излучения в помещении, поиска возможных источников излучения (по
увеличению уровня полей при приближении к ним) и пр. Второй режим
целесообразно использовать для гигиенической оценки рабочих мест
операторов ВДТ и других электротехнических устройств. В данной
лабораторной работе измерения проводятся в режиме «АТТЕСТАТ».
При измерениях напряженности электрического поля и плотности
магнитного потока следует закрепить прибор на диэлектрической штанге,
входящей в комплект измерителя, и держать (а также перемещать) прибор
только с ее помощью. При проведении аттестационных измерений штангу
следует
крепить
на
диэлектрическом
основании
(например,
на
диэлектрическом штативе, спинке деревянного стула и т.п.).
Результаты измерений параметров электрического поля в диапазонах
1 и 2 выдаются в единицах В/м, результаты измерений параметров
магнитного поля в диапазоне 1 выдаются в единицах мкТл, в диапазоне 2 –
в единицах нТл. При пересчетах следует иметь в виду, что 1 мкТл =
1000 нТл.
Выбор
режима
измерений
производится
кратковременными
нажатиями кнопки «ВЫБОР» при высвечивании на индикаторе надписи
«ВЫБЕРЕТЕ РЕЖИМ». Выбранный режим обозначается мигающей
строкой с названием режима. Для выбора второго режима следует при
высвечивании на индикаторе надписи «ВЫБЕРЕТЕ РЕЖИМ» кнопкой
«ВЫБОР» выбрать (добиваясь мигания соответствующей надписи) режим
«АТТЕСТАЦИЯ» (измерение полного поля). Кнопкой «ВВОД» включить
выбранный режим измерений.
Поместить измеритель так, чтобы геометрический центр передней
торцевой панели прибора находился в точке измерения (на расстоянии
0,5 м от экрана видеодисплейного терминала на перпендикуляре к его
центру). Начальная ориентация прибора должна быть такой, чтобы стрелка
138
на лицевой панели была расположена горизонтально, перпендикулярно
плоскости экрана видеодисплейного терминала. Нажатием кнопки «ВВОД»
включить измерение.
Дождавшись звукового сигнала, свидетельствующего о выполнении
измерения, переориентировать измеритель так, чтобы стрелка, оставаясь в
горизонтальной плоскости, была ориентирована параллельно плоскости
экрана видеодисплейного терминала. Нажатием кнопки «ВВОД» включить
измерение.
Дождавшись звукового сигнала, свидетельствующего о выполнении
измерения, переориентировать измеритель так, чтобы стрелка на лицевой
панели была расположена вертикально. Нажатием кнопки «ВВОД»
включить измерение.
Дождавшись звукового сигнала, свидетельствующего о выполнении
измерения, нажать на кнопку «ВВОД». Результаты проделанных измерений
будут автоматически обработаны процессором измерителя и абсолютные
величины векторов напряженности электрического поля и плотности
магнитного потока в двух частотных диапазонах будут высвечены на
индикаторе измерителя.
После окончания измерений следует записать результаты в протокол
измерений и, нажав на кнопку "Питание", выключить прибор. Индикатор
на панели измерителя погаснет.
7.4.2. Оборудование и порядок измерения электростатического поля
Для измерения электростатического поля используют прибор ИЭСП06. Данный прибор предназначен для измерения электростатического
потенциала на заряженных поверхностях. Измеритель ИЭСП-6 позволяет
контролировать величину электростатического потенциала на оконечных
устройствах средств отображения информации вычислительной техники
(дисплеях, видеомониторах, видеодисплейных терминалах) в свободном
пространстве в соответствии с СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03, а также
139
позволяет определять знак электростатического потенциала. Внешний вид
прибора ИЭСП-6 представлен на рис. 7.3.
Рис. 7.3. Внешний вид прибора ИЭСП-06
Измерения, производимые прибором, основаны на принципе
электростатической индукции. Диапазон измерений электростатического
потенциала составляет 0,1…19,99 кВ. Чувствительный элемент (антенна)
прибора приставляется к экрану монитора ПЭВМ и с дисплея прибора
считываются показания электростатического потенциала.
7.5. Содержание отчета
1. Ознакомиться с устройством приборов ВЕ-МЕТР-АТ-002 и
ИЭСП-06,
порядком
проведения
измерений
электромагнитных
и
электростатических полей.
2. Изучить методику проведения инструментального контроля
уровней ЭМП на рабочих местах пользователей ПЭВМ.
3. Ознакомиться с допустимыми уровнями ЭМП, создаваемыми
ПЭВМ, представленными в табл. 7.1.
140
4. Измерить электромагнитное поле ПЭВМ с помощью указанных
приборов (с учетом требований методики проведения инструментального
контроля) для двух вариантов подключения ПЭВМ к электрической сети:
- ПЭВМ подключить к розетке без заземления;
- ПЭВМ подключить к розетке с заземлением.
5.
Произвести
гигиеническую
оценку
электромагнитной
безопасности рабочего места по результатам сравнения полученных
инструментальных данных с нормативными значениями (для двух
вариантов подключения).
6. Сформулировать заключение о соответствии (несоответствии)
уровней ЭМП требованиям СанПиН.
7. Сделать выводы о том, как влияет заземление ПЭВМ на уровни
ЭМП.
8. Провести оценку правильности организации рабочего места с
ПЭВМ.
9. Оформить отчет.
Контрольные вопросы
1. В каком документе представлены нормируемые параметры
электромагнитного излучения от ПЭВМ?
2. Как ЭМП воздействует на человека?
3. Перечислите составляющие электромагнитной безопасности.
4. Укажите допустимые значения электрического и магнитного
полей.
5. Укажите допустимое значение электростатического потенциала.
6.
Перечислите
основные
причины
превышения
предельно
допустимых уровней электрической и магнитной составляющих ЭМП.
7. Как заземление влияет на уровни ЭМП?
8. На каких высотах производятся замеры ЭМП от ПЭВМ?
141
9. В чем состоит подготовка к проведению инструментального
контроля ЭМП?
10. Назначение и порядок работы с прибором ВЕ-МЕТР-АТ-002.
11. Назначение и порядок работы с прибором ИЭСП-06.
12. Перечислите требования к организации рабочего места с ПЭВМ.
Библиографический список
1.
СанПиН
2.2.2/2.4.1340-03.
Гигиенические
требования
к
персональным электронно-вычислительным машинам и организации
работы [Электронный ресурс]. - Прин. 03.06.2003, действ. с 30.06.2003 //
Российская газета. – 2003. - № 120. – Доступ из нормативно-технич.
системы «Техэксперт».
142
Протокол отчета по лабораторной работе № 7
«Организация работы с ПЭВМ. Определение и оценка уровня
электромагнитных полей ПЭВМ» (образец)
Выполнили студенты: шифр группы _______________________
Фамилия И.О. _______________________
_______________________
_______________________
Цель работы:______________________________________________
Исходные данные:
__________________________________________________________
Содержание работы
1. Результаты измерений параметров ЭМП для двух вариантов
подключения.
Наименование параметра
рабочей зоны
Фактическое значение
Нормативное
значение
без
с
заземления заземлением
500
Электростатический
потенциал, В
Напряженность переменного электрического поля, В/м
- диапазон 5 Гц…2 кГц
- диапазон 2 кГц…400 кГц
Плотность магнитного потока, нТл
25
2,5
- диапазон 5 Гц…2 кГц
- диапазон 2 кГц…400 кГц
250
25
Выводы:
143
2. Оценка соответствия рабочего места с ПЭВМ требованиям
СанПиН (оценка площади размещения ПЭВМ, стола, стула, расстояния до
пользователя и т.д.).
№
п/п
1
Оцениваемый
параметр
Требование
СанПиН
(выписка)
Площадь размещения
ПЭВМ
2
3
4
…
8
Указать не менее 8 пунктов в таблице.
Вывод:
Рекомендации:
Подписи студентов:
___________________
___________________
___________________
Подпись преподавателя:
_____________________
144
Оценка:
соответствует/не
соответствует
Учебное издание
Беляев Андрей Николаевич
Михайловская Светлана Александровна
Колпащикова Екатерина Андреевна
Дегтерев Борис Иванович
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Учебно-методическое пособие
Подписано в печать 25.04.2016. Печать цифровая. Бумага для офисной техники.
Усл. печ. л. 8,51. Тираж 60 экз. Заказ № 3517.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Вятский государственный университет».
610000, г. Киров, ул. Московская, 36, тел.: (8332) 74-25-63, http://vyatsu.ru
145
Скачать