2020-01-14
1851
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т.е. пространстве высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места. Устранение воздействия таких вредных производственных факторов, как газов и паров, пыли, избыточной теплоты и влаги, и создание здоровой воздушной среды, являются важной задачей, которая должна осуществляться комплексно, одновременно с решением основных вопросов производства.
Атмосферный воздух в своем составе содержит (%по объему): азота – 78,08; кислорода – 20,95; аргона, неона и других инертных газов – 0,93; углекислого газа – 0,03; прочих газов – 0,01. Воздух такого состава наиболее благоприятен для дыхания.
Наряду с химическим составом важно также, чтобы воздух имел определенный ионный состав. В воздухе содержатся отрицательные и положительные ионы, которые по подвижности разделяют на легкие и тяжелые. Тяжелые ноны образуются в результате оседания легких ионов на различные частицы: пылинки, капли тумана и т. п. В незагрязненном воздухе преимущественно находятся легкие ионы, которые по подвижности разделяют на легкие и тяжелые. Тяжелые ионы образуются в результате оседания легких ионов на различные частиц: пылинки, капли тумана и т.п. В незагрязненном воздухе преимущественно находятся легкие ионы, а в загрязненном тяжелые. На жизнедеятельность организма человека благотворное влияние оказывают отрицательные ионы кислорода воздуха.
Воздух рабочей зоны редко имеет приведенный выше химический состав, так как многие технологические процессы сопровождаются выделением в воздух производственных помещений вредных веществ – паров, газов,
Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы вещества – дисперсные системы – аэрозоли, которые делятся на пыль (размер твердых частиц более 1 мкм), дым (менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль бывает крупно – (размер частиц более 50 мкм), средне – (50–10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм).
Поступление в воздух рабочей зоны того или иного вредного вещества зависит от технологического процесса, используемого сырья, а также промежуточных и конечных продуктов. Так, пары выделяются в результате применения различных жидких веществ например, растворителей, ряда кислот, бензина, ртути и т.д., а газы – чаще всего при проведении технологического процесса, например, при сварке, литье, термической обработке металлов.
Причины выделения пыли на предприятиях машиностроения могут быть самыми разнообразными. Пыль образуется при дроблении и размоле, транспортировании измельченного материала, механической обработке хрупких материалов, отделке поверхности (шлифовании, глянцевании), упаковке и расфасовке и т.п. Эти причины пылеобразования являются основными, или первичными. В условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т.п. Такое выделение пыли иногда бывает весьма нежелательным (в электровакуумной промышленности, приборостроении).
Дым возникает при сгорании топлива в печах и энергоустановках, а туман – при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей, в гальванических и травильных цехах при обработке металлов. Например, в зарядных отделениях аккумуляторных образуется аэрозоль серной кислоты.
Вредные вещества проникают в организм человека главным образом через дыхательные пути, а также через кожу и с пищей. Большинство этих веществ относится к опасным и вредным производственным факторам, поскольку они оказывают токсическое действие на организм человека. Эти вещества, хорошо растворяясь в биологических средах, способны вступать с ними во взаимодействие, вызывая нарушение нормальной жизнедеятельности. В результате их действия у человека возникает болезненное состояние – отравление, опасность которого зависит от продолжительности воздействия, концентрации q (мг/м3) и вида вещества.
По характеру воздействия на организм человека эти вредные вещества подразделяются на:
– общетоксические – вызывающие отравление всею организма (окись углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и др.);
– раздражающие – вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, окислы азота, озон, ацетон и др.);
– сенсибилизирующие–действующие как аллергены (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.);
– канцерогенные – вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест и др.);
– мутагенные – приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.);
– влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и др.).
Ряд вредных веществ оказывает на организм человека преимущественно фиброгенное действие, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и оседая в легких, практически не попадая в круг кровообращения вследствие плохой растворимости в биологических средах (крови, лимфе). В основном это пыли металлов, пластмассовая, наждачная, древесная и пыль стеклянного и минерального волокна, кремнезем содержащие пыли и др. Эти пыли образуются при металлообработке, прокатке, штамповке, в литейном производстве и т. д.
Наибольшую опасность представляет мелкодисперсная пыль. Такая пыль в отличие от крупнодисперсной практически не оседает в воздухе производственных помещений, находится во взвешенном состоянии и легко проникает в легкие. При высокой дисперсности пыль отличается повышенной химической активностью из-за большой поверхности. Например, в сварочной пыли содержится 90% частиц размером менее 5 мкм, что делает ее особо вредной для организма человека, учитывая, что в составе этой пыли есть марганец и хром.
Многие вещества, которые считают нетоксичными, в определенных условиях способны оказывать токсическое действие на человека.
Например, инертные газы при атмосферном давлении вредны лишь в той мере, в какой они своим присутствием снижают содержание кислорода в воздухе, а в условиях повышенного давления они становятся сильными наркотиками.
Действие вредных веществ в условиях высоких температур, шума и вибраций значительно усугубляется, хотя количественную оценку этого явления в настоящее время дать трудно. Так, при высокой температуре воздуха расширяются сосуды кожи, усиливается потоотделение, учащается дыхание, что ускоряет проникновение вредных веществ в организм.
В результате воздействия вредных веществ могут возникать профессиональные заболевания; так, при длительном вдыхании пыли – пневмокониозы. Наиболее тяжелым из них является силикоз, возникающий при попадании в легкие пыли, содержащей двуокись кремния. Это заболевание имеет место в литейном производстве, при пескоструйной обработке. Пыль, образующаяся при сварке, а также шлифовании, может быть причиной заболевания производствах, связанных с применением свинца, ртути, цианистых соединений, мышьяка и других вредных веществ, при выделении окиси углерода, аммиака, окислов азота и других газов и паров возможны отравления. При сварке оцинкованных изделий, плавке бронзы и латуни возможно отравления окисью цинка.
Расчет вентиляции.
Цель расчета – определить требуемый воздухообмен и его кратность для вентиляций системы цеха завода.
Исходные данные: длина цеха l = 50 м, ширина цеха b = 20 м, высота цеха h= 15 м. В воздушную среду цеха выделяется пыль в количестве W = 120г/час, для данного вида пыли ПДК = 4 мг/м3, концентрация пыли в рабочей зоне Ср.з . = 2,8 мг/м3, концентрация пыли в противоточном воздухе Сп = 0,3 мг/м3, распределение пыли по цеху равномерно, количество воздуха забираемого из цеха вытяжными установками Gм = 1500 м3/час.
1) Определяется объем цеха V:
V = l ∙ b ∙ h,
где: l = 50 м – длина цеха;
b = 20 м – ширина цеха;
h= 15 м – высота цеха.
Конкретное значение объема цеха для рассматриваемого случая следующее:
V = 50 ∙ 20 ∙ 15 = 15000 м3.
2) Определяется требуемый воздухообмен в цехе:
,
где: Gтр – требуемый воздухообмен в цехе;
Gм = 1500 м3/час – количество воздуха забираемого из цеха вытяжными установками;
W = 120000 мг/час – количество пыли, выделяемой в воздушную среду цеха;
Ср.з . = 2,8 мг/м3 – концентрация пыли в рабочей зоне;
Сп = 0,3 мг/м3 – концентрация пыли в противоточном воздухе.
Конкретное значение требуемого воздухообмена для рассматриваемого случая следующее:
3) Определяется кратность воздухообмена:
,
Конкретное значение кратности воздухообмена для рассматриваемого случая следующее:
.
Воздух в помещении поменяется на новый в течение часа 3,2 раза.
Проходя через организм, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое действия.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и других тканей. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей,
Биологическое действие является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой материи. Оно выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, когда – путь тока лежит вне этих тканей.
Это многообразие действий электрического тока нередко приводит к различным электротравмам, которые условно можно свести к двум видам: местным и общим (электрическим ударам).
Местные электротравмы – это четко, выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают следующие местные электротравмы: электрические ожоги; электрические знаки; металлизация кожи; механические повреждения; электроофтальмия.
Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через тело человека (токовый или контактный ожог), а также воздействием электрической дуги на тело (дуговой ожог). В первом случае ожог возникает как следствие преобразования энергии электрического тока в тепловую и является сравнительно легким (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные электрической дугой, носят, как правило, тяжелый характер (омертвление пораженного участка кожи, обугливание и сгорание тканей).
Электрические знаки – это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1–5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. Электрические знаки безболезненны, и лечение их заканчивается, как правило, благополучно.
Металлизация кожи – это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Обычно с течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и исчезают болезненные ощущения.
Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мыши под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения возникают очень редко.
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. Обычно болезнь продолжается несколько дней. В случае поражения роговой оболочки глаз лечение оказывается более сложным и длительным.
Электрический удар – это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Различают следующие четыре степени ударов: I – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; III – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV – клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообращения.
Расчет защитного заземления
Цель расчета – определение количества и размеров заземлителей и составление плана размещения заземлителей и заземляющих проводников. Следует заземлять оборудование, имеющее напряжение менее 1000 В.
1) Из правил эксплуатации электрооборудования определяется нормированное сопротивление заземляющего устройства Rз.у. = 4 Ом.
2) Тип заземляющего устройства – выносное заземление, расположенное в ряд. Заземлителями являются трубы длиной l = 3 м – длина трубы, d = 0,05 м – диаметр трубы, t = 0,8 м – глубина заложения трубы.
3) Вид грунта суглинок. Расчетное удельное сопротивление грунта определяется по формуле:
,
где: ρ расч – расчетное сопротивление грунта суглинок;
кп – повышающий климатический коэффициент зоны;
ρ = 100 Ом ∙ м – удельное сопротивление суглинка.
Конкретное значение расчетного удельного сопротивления грунта для рассматриваемого случая следующее:
1) Определяется сопротивление одиночного заземлителя (трубы):
,
где: Rод – сопротивление одиночного заземлителя;
ρ расч = 160 Ом ∙ м – расчетное сопротивление грунта суглинок;
l = 3 м – длина заземлителя (трубы);
d = 0,05 м – диаметр заземлителя (трубы);
t = 0,8 м – глубина заложения заземлителя (трубы).
Конкретное значение сопротивление одиночного заземлителя (трубы) для рассматриваемого случая следующее:
5) Определяется ориентировочное число заземлителей:
,
где: Rз.у = 4 Ом – нормированное сопротивление заземляющего устройства;
Rод = 55,2 Ом – сопротивление одиночного заземлителя
Конкретное значение ориентировочного числа заземлителей для рассматриваемого случая следующее:
.
6) Определяется коэффициент использования одиночного заземлителя для полученного ориентировочного числа заземлителей [3]: η = 0,53.
7) Определяется точное число заземлителей п точн:
,
Конкретное значение точного числа заземлителей для рассматриваемого случая следующее:
.
8) Для соединения между собой одиночных заземлителей используется стальная полоса шириной b = 0,05 м, толщиной с = 0,1 м, расстояние между двумя заземлителями принимается равное их длине, в данном случае 3 м.
9) Определяется общая форма полосы:
,
где: L – общая длина полосы;
l΄ = 3 м – расстояние между двумя заземлителями
Конкретное значение общей формы полосы для рассматриваемого случая следующее:
.
10) Определяется сопротивление полосы:
,
где: Rn – сопротивление полосы;
L – общая длина полосы;
b = 0,05 м, – ширина полосы;
с = 0,1 м – толщина полосы;
ρ расч = 160 Ом ∙ м – расчетное сопротивление грунта суглинок.
Конкретное значение сопротивления полосы для рассматриваемого случая следующее:
.
11) Определяется коэффициент использования полосы [3]: ηп =0,31.
12) Определяется точное значение сопротивления полосы:
,
Конкретное значение точного значения сопротивления полосы для рассматриваемого случая следующее:
.
13) Определяется сопротивление всего заземления:
,
где: Rз – сопротивление заземления;
п точн =27 – точное число заземлителей;
η = 0,53 – коэффициент использования одиночного заземлителя;
Rод = 55,2 – сопротивление одиночного заземлителя;
ηп = 0,31 – коэффициент использования полосы;
Rп = 174,955 – сопротивление полосы.
Конкретное значение сопротивления всего заземления для рассматриваемого случая следующее:
Ом.
14) Верность расчета определяется проверкой:
Rз < Rзу,
В данном случае проверочное выражение имеет вид:
3,83<4.
Расчет произведен верно.
Освещение
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое светом неба (прямым и отраженным), искусственное, осуществляемое электрическими лампами, и совмещенное, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
В спектре естественного солнечного света в отличии от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей; для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) света, весьма благоприятная для зрительных условий работы.
Естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролетов зданий; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.
По конструктивному исполнению искусственное освещение может быть двух систем – общее и комбинированное, когда к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих местах.
Общее освещение подразделяют на общее равномерное освещение (при равномерном распределении светового потока без учета расположения оборудования) и общее локализованное освещение (при распределении светового потока с учетом расположения рабочих мест). Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается.
На машиностроительных предприятиях рекомендуется применять систему комбинированного освещения при выполнении точных зрительных работ (слесарные, токарные, фрезерные, контрольные операции и т.д.) там, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы). Система общего освещения может быть рекомендована в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (в литейных, сборочных цехах), а также в административных, конторских, складских помещениях и проходных. Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например у конвейеров, разметочных плит, целесообразно локализовано размещать светильники общего освещения.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.
Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы, прохода людей и движения транспорта.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при аварии) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, внезапное отравление людей, длительное нарушение технологического процесса, нарушение работы таких объектов, как электрические станции, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения, в которых недопустимо прекращение работ.
Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, должна составлять 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.
Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых работает более 50 человек. Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность в помещениях на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях – не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться одновременно более 100 человек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.
Светильники аварийного освещения для продолжения работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей – к сети, независимой от рабочего освещения, начиная от щита подстанции. Для аварийного и эвакуационного освещения следует применять только лампы накаливания и люминесцентные.
В нерабочее время, совпадающее с темным временем суток во многих случаях необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения дежурств охраны. Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выделяют часть светильников рабочего или аварийного освещения.
Основными количественными показателями, характеризующими свет, являются световой поток, сила света, освещенность и яркость. Та часть потока, которая воспринимается как свет – световой поток, измеряется в Люменах. Источники света излучают световой поток неравномерно, поэтому введена величина плотности светового потока (сила света), измеряемая в Конделах. Освещенностью является отношение светового потока падающего на поверхность и площади этой поверхности, измеряется в Люксах.
Расчет искусственного освещения
Исходные данные: длина цеха l = 50 м, ширина цеха b = 20 м, высота цеха h= 15 м; требуемая величина освещенности (нормируемая освещенность) Ен = 300 лк; коэффициент отражения потолка ρпот = 70%, коэффициент отражения стен ρст = 50%; коэффициент отражения пола ρпол = 10%, для освещения используются люминесцентные лампы типа ПВЛ мощностью 40Вт и световым потоком Фл = 3000 лм, коэффициент запаса k = 1,6, коэффициент неравномерности освещения τ = 1,1.
1) Определяется индекс помещения:
,
где: l = 50 м – длина цеха;
b = 20 м – ширина цеха;
hр = h = 15 м – высота подвески, равная высоте потолка.
Конкретное значение индекса помещения для рассматриваемого случая следующее:
.
2) Определяется по СНиПу 2305–95 коэффициент использования светового потока η для данного i: η = 0,54
3) Задается размещение светильников. Светильники мощностью 40 Вт размещаются в 4 ряда.
Nр = 4 – минимальное количество рядов.
4) Определяется наружный световой поток ламп в каждом ряду:
,
где: Фр – наружный световой поток;
Ен = 300 лк – требуемая величина освещенности (нормируемая освещенность);
S = 1000 м2 – площадь помещения;
τ = 1,1 – коэффициент неравномерности освещения;
k = 1,6 – коэффициент запаса;
Nр = 4 – минимальное количество рядов;
η = 0,54 – коэффициент использования светового потока.
Конкретное значение наружного светового потока ламп в каждом ряду для рассматриваемого случая следующее:
.
5) В каждом светильнике устанавливаются две лампы, п = 2.
6) Определяется требуемое число светильников в каждом ряду:
,
где: Фр – наружный световой поток;
п = 2 – количество ламп в каждом светильнике;
Фл = 3000 лм – световым потоком ламы.
Конкретное значение требуемого числа светильников в каждом ряду для рассматриваемого случая следующее:
.
7) Схема распределения ламп (рисунок 4.1.): расстояние между лампами от 1,5 м, в каждой лампе по два светильника, расстояние между стеной и лампой от 0,5 м.
Рисунок 5.1 – Схема распределения ламп
