дипломная работа (Муштруев-Копылов)_28.05 / Доклад-2013

Доклад

Уважаемые председатель и члены государственной аттестационной комиссии. Вашему вниманию предлагается доклад по дипломному проекту на тему «Повышение безопасности электротехнологий АПК на основе интегрированного контроля электромагнитных излучений».

(Слайд 2) Интенсивное использование электромагнитной энергии в современном обществе привело к тому, что в последней трети XX века сформировался новый значимый фактор загрязнения окружающей среды – электромагнитный. Классификация источников ЭМП приведена на слайде 3.

Под воздействием ЭМИ у людей выявляется разнообразная неврологическая симптоматика как субъективного, так и объективного характера. Согласно наиболее характерными в динамике изменений реакции организма на хроническое воздействие ЭМИ являются: реакции центральной нервной и сердечнососудистой систем, а также системы крови.

Представленные данные клинико-эпидемиологических исследований о влиянии ЭМИ на организм человека свидетельствуют, что выраженность наблюдаемых изменений зависит от интенсивности и времени воздействия. Общая картина изменений под влиянием различных уровней ЭМИ представлена на слайде 4.

Информативным и удобным для восприятия параметром является допустимое время пребывания человека в различных зонах помещения в условиях влияния результирующего электромагнитного поля независимо от уровней и частотных спектров электрической и магнитной составляющих. Допустимое время пребывания человека при различных уровнях излучения электрического поля показано на слайде 5.

В Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) разработана методика интегрированного контроля электромагнитной обстановки. Она заключается в том, что однократно измеряются значения напряженностей электрического и магнитного полей, создаваемых источниками ЭМИ на частотах регламентируемыми нормативными документами (СанПиН, Методические указания): 0 Гц, 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 МГц, определяется допустимое время пребывания в точках измерения с помощью выражений (1–8), указанных на слайде 6.

Измеренные значения напряженностей электрических или магнитных полей, соответствующие наименьшему допустимому значению времени пребывания в точках измерений, используются для компьютерного моделирования электромагнитных излучений, которое проводится в среде COMSOL Multiphisics.

Для проверки возможности практической реализации методики было выбрано помещение издательства АлтГТУ слайд 7, с различными источниками ЭМИ (слайд 7). Измерения проводились на расстоянии 0,1 м от центра каждой внешней поверхности каждого источника излучения на различных частотах. В результате установлено, что самое опасное ЭМИ создается электрическим полем при частоте 30кГц. По результатам измерения параметров этого поля, производится компьютерное моделирование для получения пространственной картины распределения напряженности электрического поля в помещении. На слайде 8 показана трехмерная картина распределения напряженности электрического поля (по осям откладываются координаты объектов, м; цветовой шкалой показаны уровни напряженности электрического поля).

В процессе компьютерного моделирования используется метод конечных элементов, когда вся моделируемая среда разбивается на небольшие участки различной конфигурации. Переход от параметров электромагнитного поля к допустимому времени пребывания человека в каждой точке помещения производится с использованием формул (1–8). Тем самым формируется картина электромагнитной опасности (слайд 9).

На слайде 9 показаны зоны допустимого времени пребывания людей в исследуемом помещении в виде изоповерхностей, окрашенных в различные тона в зависимости от числового значения допустимого времени. Справа от картины указана шкала допустимого времени пребывания человека в различных зонах помещения, с помощью которой можно визуально определить потенциально опасные зоны в зависимости от цветового оттенка изображения в любой области моделируемого пространства. Видно, что самыми опасными источниками ЭМИ являются блок питания зарядного устройства сотового телефона, радиотелефон, системный блок ПЭВМ.

Для оценки эффективности рассмотренной методики в АлтГТУ создан аналог установки для обработки семян в СВЧ-поле, разработанной в Красноярском государственном аграрном университете (Слайд 10) и, произведена оценка степени опасности электромагнитных излучений в процессе предпосевной обработки семян. Основным элементом этой установки является СВЧ-камера на базе микроволновой печи мощностью 900 Вт и рабочей частотой 2450 МГц.

План исследуемого помещения с СВЧ-установкой представлен на этом же слайде.

Измерения уровней напряженности электрического, магнитного полей и плотности потока энергии производились на расстояниях до 2 м от передней стенки СВЧ-камеры на частотах: 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 и 2450 МГц. Результаты измерений напряженности электрического поля и плотности потока энергии приведены на Слайде 11 (выделены значения, превышающие ПДУ).

По результатам исследований уровни напряженности электрического поля на расстоянии 0,5 м превышают ПДУ на частотах: 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 и 50 МГц, соответственно: в 36, 42, 33, 35 и 46 раз. Уровень ППЭ электромагнитного СВЧ-поля на расстоянии 0,5 м превышает ПДУ на частотах: 300 МГц, 2450 МГц, соответственно: в 46 и 48 раз. Безопасные уровни переменного электрического и СВЧ-полей достигаются на расстоянии более 2 м.

Уровень напряженности магнитного поля на расстоянии 0,5 м превышает ПДУ на частотах 50 Гц и 50 МГц более чем в 3 и в 2 раза соответственно. При отсутствии средств защиты безопасные уровни магнитного поля достигаются на расстоянии более 1 м.

По результатам сопоставления допустимого времени пребывания человека в измеренных полях наиболее опасным по уровню ЭМИ является электромагнитное поле частотой 2450 МГц. Поэтому измеренные значения плотности потока энергии электромагнитного поля частотой 2450 МГц используются для компьютерного моделировании электромагнитных излучений.

На полученной картине опасности электромагнитного излучения по критерию допустимого времени (Слайд 12) показаны зоны допустимого времени пребывания людей при работе СВЧ-установки в виде изоповерхностей, окрашенных в различные цвета в зависимости от числового значения допустимого времени. Кроме того, приведены зависимости плотности потока энергии и допустимого времени пребывания при различном расстоянии от СВЧ-камеры.

В соответствии с картиной опасности приближение на расстояние менее 0,5 м к СВЧ-камере недопустимо. В зоне от 0,5 до 1,5 м время пребывания человека не должно превышать 8 мин, в зоне от 1,5 до 2,5 м – 20 мин. На расстоянии более 2,5 м можно находиться в течение всей 8 часовой рабочей смены.

Для защиты от электромагнитных излучений могут применяться организационные и инженерно-технические мероприятия (Слайд 13).

К организационным мероприятиям в данном случае можно отнести:

- ограничение продолжительности времени пребывания рядом с установкой;

- удаление от СВЧ-камеры на расстояние, обеспечивающее электромагнитную безопасность.

Из инженерно-технических мероприятий можно рассматривать использование:

- защитного экранирования;

- инструментов, манипуляторов индивидуального пользования с дистанционным управлением;

- защитной одежды.

В качестве основного защитного мероприятия выбран вариант экранирования с использованием латунной сетки из проволоки диаметром 0,1 мм с шагом ячеек 1 мм, соединенной с контуром заземления. Сетка устанавливается на расстоянии 10 см от элементов установки, таким образом, чтобы не был нарушен технологический процесс. При необходимости могут быть использованы дополнительные мероприятия, позволяющие увеличить допустимое время пребывания возле установки.

Результаты измерений уровней переменных электрического и электромагнитного полей в условиях экранирования приведены на Слайде 14.

Как видно из таблицы на расстоянии более 0,5 м уровни переменного электрического и электромагнитного полей не превышают ПДУ. На расстоянии 0,5 м ПДУ напряженности электрического поля на частотах 30 кГц, 30 и 50 МГц превышен соответственно в 1,1, 1,6 и 1,7 раза, а ППЭ электромагнитного поля на частотах: 300 и 2450 МГц в 1,7 раза.

Уровни напряженности магнитного поля на расстоянии 0,5 м не превышают установленные нормативы на всем исследуемом частотном диапазоне.

Картина опасности ЭМИ, а также зависимости плотности потока энергии и допустимого времени пребывания при различном расстоянии от СВЧ-камеры в условиях экранирования представлены на Слайде 15.

В соответствии с картиной опасности время пребывания человека в зоне от 0,5 до 2,5 м от установки допускается до 10 ч, а на расстоянии более 2,5 м – в течение 24 ч.

Слайд 16 иллюстрирует эффективность защитного экранирования. На графике ППЭ показано, что в условиях экранирования плотность потока энергии на расстоянии 0,5 м от СВЧ-установки снижена более чем в 27 раз, на расстоянии 1 м – в 44 раза. Безопасное время пребывания человека в зоне 1,5 м, как указано на графике допустимого времени, увеличено в 75 раз, в зоне от 1,5 м до 2 м – в 30 раз.

Предлагаемый способ интегрированного контроля электромагнитной обстановки позволяет обоснованно выбирать эффективные мероприятия по обеспечению безопасного пребывания на рабочих местах, улучшению и оздоровлению условий труда.

Экономическая эффективность предложенного способа оценивалась по затратам на его реализацию в сравнении с известными способами контроля электромагнитной обстановки.

Предлагаемый способ позволяет до трех раз снизить затраты на обследование и более, чем в 2 раза увеличить число исследуемых объектов в течение года.

В то же время в качестве основного результата выполненной работы необходимо рассматривать не экономический, а социальный эффект, обусловленный, прежде всего упорядочением процесса оценки состояния электромагнитной обстановки. При этом не только снижается трудоемкость, но и повышается достоверность результатов контроля, а полученная пространственная картина опасности электромагнитных излучений позволяет обоснованно выбирать защитные мероприятия в условиях экономических и технических ограничений.

По материалам исследований получен патент на изобретение.

Основные результаты работы представлены на Слайдах 17 и 18.

ПАУЗА!!!

Спасибо за внимание!