3 Проектирование системы защиты от вредных производственных факторов

3.1 Структурная схема защиты.

Производственный процесс характеризуется наличием n-го количества вредных факторов.

Противостоять вредности такого производственного процесса может система защиты, состоящая из последовательно соединенных n-го количества подсистем защиты от вредных факторов.

Надежность такой системы защиты может быть определена по формуле:

, (3.1)

где P_i(t) – надежность i-й подсистемы защиты от i-го вредного фактора.

Вредные факторы

1 2 n

1

2

n

…….

Элементы защиты от вредных факторов

Рисунок 3.1. Последовательное расположение элементов системы защиты от опасных и вредных производственных факторов.

В том случае, если система защиты представляет собой более сложную структурную схему с последовательно-параллельным расположением элементов защиты от вредных факторов, представленной на рис. 3.2, то ее надежность определяется по следующей формуле:

, (3.2)

где Р_ik – надежность k-го элемента i-й подсистемы защиты от i-го вредного фактора.

Вредные факторы

1 2 n

1

1

1

2

2

2

...

….

L1

L2

Ln

1 2 n

Элементы защиты от вредных факторов

Рисунок 3.2. Последовательно-параллельное расположение элементов системы защиты от вредных производственных факторов.

3.2 Проектирование элементов защиты.

3.2.1 Система защиты микроклимата.

Значительная часть технологических операций приемосдатчика осуществляется на открытом воздухе в холодное время года и обслуживание их связано с воздействием на него низких температур, вызывающих нарушение теплообмена в организме и соответственно его переохлаждение. При длительном переохлаждении наблюдаются как местные повреждения преимущественно открытых и малозащищенных участков тела, так и общие патологические изменения со стороны некоторых органов и систем. ОПУ находится во II климатической зоне, средняя температура зимой составляет –24^оС при скорости ветра 3.7м/с. Продолжительность рабочей смены приемосдатчика составляет 12 часов, из них 2 часа отводится для перерыва на обед. Большую часть своего рабочего времени он проводит на открытом воздухе, занимаясь коммерческим осмотром вагонов, их пломбированием и другими операциями, связанными с выполнением грузовых и коммерческих операций. Следует также иметь в виду то, что подвижной состав имеет большие поверхности, которые зимой являются мощным источником холода, что обычно определяет пониженную температуру воздуха в зоне работы приемосдатчика. Применительно к таким условиям низкие температуры подвижного состава даже при не очень низкой температуре окружающего воздуха вызывают ощущение человека, характеризующееся оценкой «прохладно».

Необходимым условием безопасной и безвредной производительной работы приемосдатчика в этих условиях является создание надежной защиты от неблагоприятного воздействия низких температур, предусматривающей ношение теплой, не продуваемой и относительно легкой спецодежды, включение в режим работы технологических перерывов на обогрев в помещениях с нормальным микроклиматом, обеспечение горячей пищи.

Спецодежда, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты выдаются приемосдатчику в соответствии с приказом МПС № 25 Ц от 18.09.90 г. Нормы выдачи спецодежды и спецобуви приведены в коллективном договоре, списки с указанием норм и сроков носки для приемосдатчиков помещены на рабочих местах.

Наименование	Срок носки, мес.
Плащ из плащ - палатки или брезента	36
Костюм хлопчатобумажный	12
Рукавицы комбинированные	1
Ботинки кожаные	12
Полуботинки женские	12
На наружных работах зимой дополнительно:
Теплозащитный костюм "Гудок"	36
Валенки	30
Галоши на валенки	24

Спецодежда, регулируя теплопотери, обеспечивает защиту в течение нормативного (расчетного) по технологии времени непрерывной работы в зоне низких температур, по истечении которого требуется восстановление ее защитных свойств. Восстановление достигается за счет включения в режим работы технологических перерывов на обогрев для компенсации теплопотерь и приведения теплового баланса человека к норме.

Для защиты приемосдатчика при работе на открытом воздухе от низких температур в холодное время года рассчитаем требуемое время нахождения в комнате для обогревания и соответствие ее площади нормативным требованиям.

Исходные данные.

Дефицит тепла, Д=155 кДж;

Параметры микроклимата:

Температура воздуха, t_вп=25°C;

Относительная влажность, φ=60%;

Скорость движения воздуха, υ=0.5 м/с;

Температура стен, t_ст=40°C;

Поверхность тела человека S_ч=1,82м²

Количество работающих в наиболее многочисленной смене, К=50 человек;

Решение.

1. Определяем количество тепла, отдаваемое телом человека конвекцией:

;

где t_свк - средневзвешенная температура кожи человека в начальный момент обогревания, при дефиците тепла Д=155, составляет 31,0°С.

2. Определяем количество тепла, полученное телом человека радиацией:

;

3. Определяем теплопотери испарением.

Потоотделение человека в состоянии относительного покоя, находящегося в помещении с t_вп=25°C; P=0,833 г/мин.

Максимальное количество влаги, которое может испариться с поверхности тела человека при заданных условиях микроклимата, вычисляется по формуле:

,

где E_ф – максимальная влажность воздуха при средневзвешенной температуре кожи t_свк и 100%-ной относительной влажности, Па (E_ф=4452 Па, табл. П.10);

e – абсолютная влажность воздуха при расчетной температуре воздуха и относительной влажности, Па (e=1,8925 Па, табл. П.10);

г/мин;

Так как P < P₁ то отдачу тепла испарением определяем по формуле:

;

4. Определяем теплопродукцию человека.

Для температуры воздуха в помещении t_вп=25°С, количество тепла, выделяемое человеком в состоянии покоя М=93Вт.(табл. П.9)

5. Рассчитываем тепловой баланс.

;

.

6. Определяем требуемое время нахождения людей в помещении для обогрева.

;

7. Проверим соответствие комнаты для обогрева нормативным требованиям.

F = Fn,

где ΔF – требуемая площадь помещения на одного работающего, м², (ΔF=0,9); n – количество работающих в наиболее многочисленной смене, чел.

ΔF > 18 - соответствует площадь нормативным требованиям

Выводы:

1. При параметрах микроклимата

Температура воздуха, (t_вп=25˚С; относительная влажность, φ=60%; скорость движения воздуха, υ=0.5 м/с, предусматривается технологический перерыв в течение 34 минут.

2. Площадь помещения больше 18 м², что соответствует нормативным требованиям.

Расчет и проектирование спецодежды для защиты от низких температур.

Рассчитаем тепловое сопротивление спецодежды, предназначенной для защиты от низких температур при работе на открытом воздухе. Выберем требуемый тип спецодежды для защиты от пониженной температуры (в соответствии с ГОСТ 12.4.084- 80 ССБТ) и рассчитать толщину пакета материалов спецодежды.

Категория работ по тяжести для приемосдатчика IIа; время непрерывной работы на открытом воздухе- 1 час; средний рост работающих 175 см; средняя масса работающих- 80 кг; допустимое теплоощущение- «прохладно»; место работы – Новосибирск; средняя температура наиболее холодного месяца – 25°С; расчетная скорость ветра 3,7 м/с; минимальный расход энергии при выполнении работ средней тяжести (Iiа) М_min= 150 ккал/ч.

1. Средняя величина энергозатрат рабочего: М=1,16 М_min = 174 Вт.

2. Поверхность (площадь) тела рабочего:

S=0,0167√Pm = 0,0167√175 *80= 1,82м².

3. Определяем средневзвешенную температуру кожи рабочего для состояния некоторого охлаждения, субъективно оцениваемого как «прохладно»:

T_свк= 34,7-0,044М/S= 30,38 °С.

4. Определяем средневзвешенную величину теплового потока с поверхности тела рабочего:

Q_свт = (0,72 М+ 0,8 Д/τ_р- Q_дых+ 6,3)/ S= 83 Вт/м²,

где Д- дефицит тепла в организме, Дж (принимается для теплоощущения «прохладно» 208*10³ Дж); Q_дых- теплопотери на нагрев вдыхаемого воздуха, Вт; τ_р- время непрерывной работы в условиях пониженной температуры.

5. Определяем суммарное тепловое сопротивление одежды:

R_сум= (t_свк- t_в)/ q_свт= (30,83+ 24)/83= 0,66 м²°С/ Вт.

6. Определяем суммарное тепловое сопротивление одежды с учетом потерь от скорости ветра и воздухопроницаемость одежды:

R ^\_сум =R_сум[((0,07B+ 2,0)v+5)/100 + 1]= 0,76 м²°С/ Вт,

где В- воздухопроницаемость пакета материалов, дм³/ м²*с; v- скорость ветра, м/с.

7. Для требуемого суммарного теплового сопротивления спецодежды принимаем толщину пакета материалов δ_ср= 19 мм.

8. Выбираем перечень пододевамой одежды.

Для II климатической зоны: хлобчатобумажное белье (тонкое), хлобчатобумажное белье с начесом, свитер, тренировочные брюки, валенки.

9. Определяем требуемую толщину пакета материалов одежды по участкам тела:

• туловища 19*1,31= 24,89 мм;

• плеча и предплечья 19* 1,24= 23,56 мм;

• бедра 19*1,08= 20,5 мм;

• голени 19*0,81= 15,4 мм.

10. Определяем требуемую толщину пакета материалов спецодежды.

Из полученной толщины пакета материалов одежды необходимо вычесть толщину пододеваемой одежды. Тогда толщина пакета материалов спецодежды по участкам тела составит:

• туловища 24,9- (0,86+1,9+2,5)= 19,64 мм;

• плеча и предплечья 23,6- (0,86+1,9+2,5)= 18,34 мм;

• бедра 20,5- (0,86+1,9+1,9)= 15,84 мм;

• голени 15,4-(0, 86+1,9+1,9+4)= 6,74 мм.

11. Определим толщину утеплителя спецодежды (принимаем толщину верхнего материала спецодежды 1,5 мм, подкладки 0,5 мм) в области:

• туловища 19,64- 2= 17,64 мм;

• плеча и предплечья 18,34-2= 16,34 мм;

• бедра 15,84- 2= 13,84 мм;

• голени 6,74-2= 4,74 мм.

Вывод : тепловое сопротивление одежды приемосдатчика должно быть 0,76 м²°С/ Вт, тип спецодежды А (согласно ГОСТ 12.4.084- 80 ССБТ)- куртка и брюки на утепленной подкладке.