Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опасные и вредные факторы производственной среды. Учебное пособие
.pdf
жительность, плохой сон и т. п. Объективно отмечаются склонность к артериальной
гипертензии, брадикардии, что свидетельствует о спазме и дистонии сосудов.
Статическая электризация тела человека и затем последующий разряд с человека на землю или заземленное производственное оборудование, а также электрический разряд с незаземленного оборудования через тело человека могут вызвать болевые и нервные ощущения и быть причиной непроизвольного резкого движения, в результате которого человек может получить травму (падение, ушибы и др.).
Электризация материалов создает дополнительную пожарную опасность вследствие искрообразования при разрядах в случае наличия в помещениях, резервуарах и
аппаратах горючих газопаровоздушных смесей.
При относительной влажности воздуха 85 % и более зарядов статического
электричества практически не возникает. При малой влажности воздуха может произойти искровой разряд между наэлектризованными частями оборудования или на
землю. Энергия такой искры может оказаться достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Практически при напряжении 3 кВ искровой разряд
вызывает воспламенение почти всех газопаровоздушных смесей, а при 5 кВ — большей части горючих пылей и волокон.
Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей (Е)
устанавливается равным 60 кВ/м в течение 1 ч. При напряженности электростатических полей менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.
Электростатическое электричество образуется при грозах. На земном шаре в
среднем за сутки происходит около 44 тыс. гроз, сопровождающихся мощными электрическими разрядами — молниями. Наиболее распространены линейные молнии
(разряды между облаками или облаками и землей). Реже возникают ленточные молнии, представляющие собой как бы ряд параллельных линейных разрядов, и шаровые
молнии.
Ток молнии производит тепловое, электромагнитное, а также механическое
воздействия на объекты, по которым он проходит. Помимо прямого удара молнии в
здание, сооружение, дерево проявления молнии могут быть в виде электростатической и электромагнитной индукции.
Электростатическая индукция проявляется тем, что на изолированных металлических предметах наводятся опасные электрические потенциалы, вследствие чего
возможно искрение между отдельными металлическими элементами конструкций и
оборудования.
В результате электромагнитной индукции, обусловленной быстрым изменением значения тока молнии в металлических незамкнутых контурах, наводятся электродвижущие силы, что приводит к опасности искрообразования между ними в местах
сближения этих контуров.
При грозе во время ударов молнии в различные промышленные, транспортные
и другие объекты, находящиеся вдали от производственных зданий и сооружений,
возможно проникновение (занос).
Защита от статического электричества ведется преимущественно по двум
направлениям: уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов и устра-
31
нение уже образовавшихся зарядов, что достигается: заземлением металлических и
электропроводных элементов оборудования; увеличением поверхностной и объемной
проводимости диэлектриков; применением нейтрализаторов статического электричества; увеличением относительной влажности воздуха до 65–75 %; удалением зон пребывания обслуживающего персонала от источников электростатических полей (ограничение времени).
При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др. (В. А. Мальцев, 2010).
В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие
средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.
32
6. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Электрическим током называется направленное (упорядоченное) движение
электрических зарядов. Ток может идти в твердых телах, жидкостях и газах. Если
среда является проводником с большим количеством свободных электронов, то течение электрического тока осуществляется за счет дрейфа этих электронов. Дрейф электронов в проводниках, не связанный с перемещением вещества, называют током проводимости. К току проводимости относится упорядоченное движение электронов в
проводниках, ионов в электролитах, электронов и дырок в полупроводниках, ионов и
электронов в газах. Упорядоченное перемещение электрических зарядов, связанное
с перемещением в пространстве заряженного тела, называют конвекционным током.
Количественной характеристикой электрического тока является величина,
называемая силой тока.
Сила тока I — скалярная физическая величина, определяемая электрическим
зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени.
За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительные носители.
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, что вызывает значительные нарушения их физико-химических составов.
Биологическое действие свойственно лишь живой материи. Оно выражается в
раздражении и возбуждении живых тканей организма (что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц). 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.
Исход воздействия тока зависит от следующих факторов: величины и длительности протекания через тело человека тока, рода и частоты тока, электрического сопротивления тела человека, пути тока в организме и индивидуальных свойств человека.
Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи и сопротивлением внутренних тканей. При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи сопротивление тела оказывается наименьшим. При расчетах сопротивление
тела человека принимается обычно равным 1 000 Ом.
Величина тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше ток, тем опаснее его действие.
Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты
(50 Гц) относительно малого значения: 0,5–1,5 мА — называется пороговым ощутимым током. Ток 10–15 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц
рук, которые человек преодолеть не в состоянии, т. е. он не может разжать руку, ко-
33
торой касается токоведущей части, не может отбросить провод от себя и оказывается
как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называется пороговым неотпускающим. При 25–50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки,
что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. В случае длительного
воздействия этого тока в течение нескольких минут может наступить смерть вследствие прекращения работы легких. При 100 мА ток оказывает непосредственное влияние и на мышцу сердца; при длительности протекания более 0,5 с такой ток может
вызвать остановку или фибрилляцию сердца. В результате в организме прекращается
кровообращение и наступает смерть. Этот ток называется фибрилляционным.
Длительное прохождение переменного тока нарушает ритм сердечной деятельности, вызывая трепетание желудочков сердца в связи с поражением нервов сердечной мышцы (В. В. Масленников, 2012).
Чем дольше человек находится под воздействием тока, тем серьезнее последствия. Это вызвано тем, что сопротивление тела человека при длительном прохождении тока уменьшается из-за прогрессирующего прогревания и пробивания верхнего
слоя кожи.
Род и частота тока в значительной степени определяют исход поражения.
Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20–100 Гц.
Путь прохождения тока через тело человека. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через жизненно важные органы (сердце, спинной мозг, органы
дыхания и т. д.) по пути «рука — рука» и «рука — ноги», при этом ток проходит по
кровеносным и лимфатическим сосудам, оболочкам нервных стволов и т. д. Менее
опасен путь тока «нога — нога».
Индивидуальные свойства человека — состояние здоровья, подготовленность к
работе в электрической установке и другие факторы — также имеют значение для исхода поражения. Поэтому обслуживание электроустановок поручается лицам, прошедшим медицинский осмотр и специальное обучение. Здоровые, физически крепкие, уравновешенные, находящиеся в хорошем настроении люди легче переносят
воздействие электротока.
Лица, страдающие болезнями сердца, органов внутренней секреции, туберкулезом, нервными заболеваниями, находящиеся в состоянии переутомления, усталости,
волнения, алкогольного опьянения, подвержены большей опасности поражения электротоком.
Меры защиты от поражения электрическим током. Для предотвращения опасного воздействия электрического тока на человека в электроустановках применяются
следующие меры защиты: защитное заземление, зануление, электрическое разделение
сетей, применение малых напряжений, контроль и профилактика повреждения изоляции, компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю, двойная изоляция, защитное отключение, выравнивание потенциала, защита от случайного прикосновения к токоведущим частям, оградительные устройства, электрозащитные
средства и приспособления, блокировки, предупредительная сигнализация, знаки безопасности.
34
Меры защиты от опасности поражения электрическим током обеспечиваются:
конструкцией электроустановки; техническими способами и средствами защиты; организационными и техническими мероприятиями.
Значительное снижение показателей электротравматизма может быть достигнуто лишь применением защитных мер всех видов. Их сочетание определяется типом
электроустановок и условиями их эксплуатации (В. А. Мальцев, 2010).
Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена рядом способов: изоляцией токоведущих частей,
размещением их на недоступной высоте, ограждением и др.
Электрическое разделение сети — это разделение электрической сети с помощью специальных разделяющих трансформаторов на отдельные электрически не связанные между собой участки. В результате изолированные участки сети обладают
большим сопротивлением изоляции и малой емкостью проводов относительно земли,
за счет чего значительно улучшаются условия безопасности.
Применение малого напряжения. При работе с переносным ручным электроинструментом (дрелью, гайковертом, зубилом и т. п., а также ручной переносной лампой) человек имеет длительный контакт с корпусами этого оборудования. В результате для него резко повышается опасность поражения током в случае повреждения изоляции и появления напряжения на корпусе. Для устранения этой опасности
необходимо питать ручной инструмент и переносные лампы напряжением не выше
42 В.
Двойная изоляция — это электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочая изоляция предназначена для изоляции токоведущих
частей электроустановки, обеспечивая ее нормальную работу и защиту от поражения
током. Дополнительная изоляция предусматривается дополнительно к рабочей для
защиты от поражения током в случае повреждения рабочей изоляции.
Помещения делятся по степени поражения людей электрическим током: без
повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.
Помещения без повышенной опасности — это сухие, беспыльные помещения с
нормальной температурой воздуха и с изолирующими полами. Пример: конторские
помещения, лаборатории. Помещения с повышенной опасностью — наличие одного
из следующих пяти условий, создающих повышенную опасность:
– сырости, когда относительная влажность воздуха превышает 75 %; сырые;
– высокой температуры, когда температура воздуха превышает +35°С; жаркие;
– токопроводящей пыли, когда по условия производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль в таком количестве, что она оседает на
проводах, аппаратах; пыльные с токопроводящей пылью;
– токопроводящих полов — металлических, земляных, железобетонных;
– возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.
Помещения особо опасные — наличие одного из трех условий, создающих
особую опасность:
35
– особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100 %; особо сырые;
– химически активной или органической среды, т. е. помещения, в которых постоянно содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образующие отложения или
плесень, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования; помещения с химически активной или органической средой;
– одновременного наличия двух или более условий, свойственных помещениям
с повышенной опасностью;
– большая часть производственных помещений, все цехи металлургических и
машиностроительных заводов, испытательные станции.
Способом защиты от поражения электрическим током является защитное заземление.
Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей
или эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться
под напряжением.
Принцип действия: снижение до безопасных значений напряжения прикосновения Uпр и тока Ih, протекающего через человека. Назначение — устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу
электрооборудования или к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением. В основе этого метода лежит явление стекания тока в землю, при котором происходит резкое снижение потенциала оказавшихся под напряжением металлических частей оборудования до потенциала заземлителя. Между корпусом и землей создается соединение большой проводимости, ток, проходящий через
параллельное этому соединению тело человека, становится неопасным для жизни.
Сопротивление защитного заземления не должно превышать: 4 Ом — в установках напряжением до 1 000 В; 0,5 Ом — в установках напряжением выше 1 000 В
заземленной нейтралью.
Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным
проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под
напряжением.
Нулевой защитный проводник — проводник, соединяющий зануляемые части с
глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом.
Нулевой защитный отличается от нулевого рабочего проводника, по нему проходит
рабочий ток. Принцип действия зануления — превращение замыкания на корпус в
однофазное короткое замыкание с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты, отключить поврежденную установку от питающей сети: плавкие предохранители, автоматические выключатели.
Назначение нулевого защитного проводника — создание для тока короткого
замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для
быстрого срабатывания защиты и быстрого отключения поврежденной установки
от сети.
Назначение заземления нейтрали — снижение до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого проводника при случайном замыкании фазы на
землю.
36
Защитное отключение — быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
Опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус электрооборудования; появлении в сети более высокого напряжения; прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением. В сети происходит изменение некоторых электрических параметров: может измениться напряжение корпуса относительно земли. Изменение его до определенного предела может служить импульсом,
вызывающим срабатывание защитно-отключающего устройства. Основными частями
УЗО являются прибор защитного отключения и автоматический выключатель
(В. В. Масленников, 2012).
37
7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
В среде обитания человека постоянно присутствуют электромагнитные поля
(ЭМП) естественного и искусственного происхождения. Основными источниками
естественных электромагнитных полей являются атмосферное электричество, постоянное магнитное поле Земли, взаимодействие земного магнитного поля с межпланетной средой. Любое техническое устройство, использующее или вырабатывающее
электрическую энергию, является источником техногенных ЭМП.
Под электромагнитным загрязнением среды понимают состояние электромагнитной обстановки, характеризуемое наличием в атмосфере электромагнитных полей
повышенной интенсивности, создаваемых техногенными и природными источниками
излучения. Физики и экологи называют электромагнитное загрязнение «вялотекущей
чрезвычайной ситуацией».
Основными параметрами источника ЭМП являются: частота электромагнитных
колебаний (единица — Гц) и длина волны (единица — м).
Критерием интенсивности электрического поля служит его напряженность
(единица — В/м).
Критерием интенсивности магнитного поля также является его напряженность
(единица — А/м).
К основным неионизирующим ЭМП и ЭМИ относятся:
– геомагнитное поле Земли;
– электрические и магнитные поля промышленной частоты;
– электромагнитные излучения радиочастотного диапазона;
– электромагнитные излучения оптического диапазона;
– электростатические поля.
В настоящее время в промышленности и быту используются источники ЭМП
различных частот: низкочастотные (от 0 до 60 Гц); среднечастотные (от 60 Гц до
10 кГц); высокочастотные (от 10 кГц до 300 МГц); сверхвысокочастотные (от
300 МГц до 300 ГГц).
Интенсивность источников ЭМП по диапазонам характеризуется следующими
величинами (в диапазоне от 0 до 300 МГц): напряженностью электрического поля Е,
В/м; напряженностью магнитного поля Н, А/м; магнитной индукцией В, Тл (тесла).
В диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц интенсивность ЭМП оценивается плотностью потока мощности (ППМ) излучения, имеющей размерность Вт/м2.
Источниками возникновения электромагнитных полей являются: радиовещание, телевидение, радиолокация, закалка и плавка металлов, сварка неметаллов и др.
На людей, профессионально не связанных с обслуживанием источников ЭМП,
могут воздействовать следующие источники: электромагнитный фон; высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП); электрические сети зданий и бытовые электроприборы; поверхности с электростатическим зарядом; радиопередающие устройства;
СВЧ, электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда); спутниковая и сотовая связь
(транслирующие антенны, базовые станции и мобильные радиотелефоны).
Повышенные уровни магнитных полей (от 3–5 до 10 мкТл) наблюдаются в рабочих зонах сталелитейного производства с использованием электропечей. Интенсив-
38
ность магнитных полей непосредственно под ЛЭП напряжением 765 кВ — 5 мкТл, а на
расстоянии 50 м — 1 мкТл. Самые сильные магнитные поля большой пространственной протяженности в городской среде обитания и на рабочих местах генерируются общественным рельсовым электротранспортом. Измерения показали, что интенсивность
магнитных полей составляет 1 мкТл на расстоянии 100 м от рельсового пути.
Электромагнитные поля человек не видит и не чувствует и именно поэтому не
всегда предостерегается от опасного воздействия этих полей. Электромагнитные излучения оказывают вредное воздействие на организм человека. В крови, являющейся
электролитом, под влиянием электромагнитных излучений возникают ионные токи,
вызывающие нагрев тканей. При определенной интенсивности излучения, называемой тепловым порогом, организм может не справиться с образующейся теплотой.
Нагрев особенно опасен для органов со слаборазвитой сосудистой системой с
неинтенсивным кровообращением (глаза, мозг, желудок и др.). При облучении глаз в
течение нескольких дней возможно помутнение хрусталика, что может вызвать катаракту. Кроме теплового воздействия электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечнососудистой системы, обмена веществ (В. А. Мальцев, 2010).
Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса. В последнее время появились публикации о канцерогенной опасности ЭМП промышленной частоты 50–60 Гц.
На развитие изменений в организме оказывают влияние количество поглощаемой энергии ЭМП и их частота; длительность воздействия; область тела, подвергаемая облучению; факторы внешней среды (температура, относительная влажность и
др.); индивидуальные особенности (возраст, состояние здоровья и др.).
Любым нагретым телом генерируется инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область 0,74...25 мкм. Температура источника определяет интенсивность и спектр излучаемой энергии.
Производственные источники лучистой теплоты по характеру излучения можно разделить на четыре группы: с температурой излучающей поверхности до 500 °С
(наружная поверхность печей и др.) — их спектр содержит инфракрасные лучи с длиной волны 3,7 мкм и более; с температурой поверхности от 500 до 1 300 °С (открытое
пламя, расплавленный чугун и др.) — их спектр содержит преимущественно инфракрасные лучи с длиной волны 1,9...3,7 мкм; с температурой от 300 до 1 800 °С (расплавленная сталь и др.) — их спектр содержит как инфракрасные лучи (вплоть до коротких) с длиной волны 1,2...1,9 мкм, так и видимые лучи большой яркости; спектр
излучения источников с температурой выше 1 800 °С (пламя электродуговых мечей,
сварочных аппаратов и др.) содержит наряду с инфракрасными и видимыми ультрафиолетовые лучи.
Воздействие теплового облучения на организм человека зависит от длины волны и интенсивности потока излучения, величины обучаемого участка тела, длительности облучения, угла падения лучей, вида одежды человека. В зависимости от длины
волны меняется и проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую
39
проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение
(0,76...1,4 мкм), которое проникает в ткани человека на глубину в несколько сантиметров. Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона (9...25 мкм) задерживаются
в поверхностных слоях кожи.
Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При
длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом изменяется температура легких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека. При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет
коротковолновое излучение, которое может вызвать катаракту глаз.
Интенсивность теплового облучения от нагретых поверхностей оборудования,
осветительных приборов, инсоляции, на постоянных и непостоянных рабочих местах
не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности тела и более;
70 Вт/м2 при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 %; 100 Вт/м2 при облучении не более 25 % поверхности тела. Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, «открытое» пламя и др.) не
должна превышать 140 Вт/м2; при этом облучению не должно подвергаться более
25 % поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.
Нормирование электромагнитных полей. Санитарными нормами и правилами
при работе с источниками электромагнитных полей установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на людей электромагнитных излучений (ЭМИ РЧ) в
диапазоне частот 30 кГц — 300 ГГц и основные санитарно-гигиенические требования
к разработке, изготовлению, приобретению и использованию источников ЭМИ РЧ в
процессе работы, обучения, быта и отдыха людей («Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты
(50 Гц)» № 5802-91).
При воздействии ЭМИ менее 1 ч за смену устанавливается равным 60 кВ/м.
С большей напряженностью работа без средств защиты не допускается Время пребывания в зоне воздействия поля при напряженности менее 20 кВ/м не регламентируется.
Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека и обусловленного воздействием электрического поля, составляет примерно 50–60 мкА, что соответствует напряженности электрического поля на высоте роста человека, равной
5 кВ/м. Пространство, в котором напряженность электрического поля превышает
5 кВ/м, называют зоной влияния электрического поля.
Предельно допустимый уровень напряженности воздействующего электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м. Пребывание в электрическом поле
напряженностью более 25 кВ/м без применения средств защиты запрещается. Разрешается пребывание в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м включительно в
течение всего рабочего дня. При напряженности от 20 до 25 кВ/м время пребывания
персонала не должно превышать 10 мин.
Для пользователей ПЭВМ допустимая напряженность ЭСП определяется согласно ГОСТ Р 50948-96 через электростатический потенциал экрана дисплея, который не должен превышать 500 В. При этом на расстоянии 0,1 м от экрана регистриру-
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]