6 Безопасность и экологичность

6.1 Анализ негативных воздействий опасных и вредных факторов, проявляющихся в течение работы свч радиостанции, на окружающую среду и обслуживающий персонал

Почти невозможно заранее рассчитать количество лучистой энергии, поглощенной телом человека в данном участке электромагнитного поля и преобразованной в теплоту. Величина этой энергии сильно зависит от основных электрических характеристик, положения, размеров и структуры мышечной и жировой тканей и направления падения волны, т. е. другими словами, эта величина зависит от входного сопротивления данной сложной структуры. Направление поляризации падающей волны относительно оси тела также играет существенную роль. В каждом отдельном случае для установления симптомов требуется точное исследование существующих условий. Действительное повышение температуры тела зависит от таких параметров окружающей среды, как температура и влажность, и от механизма охлаждения тела. Облучение в сверхвысокочастотном интенсивном поле живых тканей приводит к изменению их свойств, которые связаны с тепловыми последствиями поглощения излучения.

Отсутствие кровеносных сосудов в некоторых частях тела делает их особенно уязвимыми к облучению сверхвысокими частотами. В этом случае теплота может поглощаться только окружающими сосудистыми тканями, к которым она может поступать только путем теплопроводности. Это в частности справедливо для тканей глаза и х внутренних органов. Малое количество кровеносных сосудов в этих тканях затрудняет процесс авторегулирования температуры. Кроме того, отражения от граничных поверхностей полостей тела и областей расположения костного мозга при определенных условиях приводит в образованию стоячих волн. Чрезмерное возрастание температуры в отдельных участках действия стоячих волн может вызвать повреждение ткани. Отражения такого рода вызываются также металлическими предметами, расположенными внутри или на поверхности тела.

При интенсивном облучении этих тканей СВЧ-полем наблюдается их перегрев, приводящий к необратимым изменениям. В то же время СВЧ-поля малой мощности благотворно воздействуют на организм человека, что используется в медицинской практике.

Головной и спинной мозг чувствительны к изменениям давления, и поэтому повышение температуры в результате облучения головы может иметь серьезные последствия. Кости черепной коробки вызывают сильные отражения, из-за чего оценить поглощенную энергию очень трудно. Повышение температуры мозга происходит наиболее быстро, когда голова облучается сверху или когда облучается грудная клетка, так как нагретая кровь из грудной клетки непосредственно направляется к мозгу. Облучение головы вызывает состояние сонливости с последующим переходом к бессознательному состоянию. При длительном облучении появляются судороги, переходящие затем в паралич. При облучении головы неизбежно наступает смерть, если температура мозга повышается на 6 °С.

Глаз - это один из наиболее чувствительных к облучению энергией СВЧ органов, потому что он имеет слабую терморегуляционную систему и выделяющаяся теплота не может отводиться достаточно быстро. После 10 мин облучения мощностью 100 Вт на частоте 2450 МГц возможно развитие катаракты (помутнения хрусталика глаза), в результате чего белок хрусталика коагулирует и образует видимые белые вкрапления. На этой частоте наибольшая температура возникает около задней поверхности хрусталика, который состоит из протеина, легко повреждаемого при нагревании.

В результате сильного облучения энергией СВЧ может произойти удушье. Пострадавшим необходимо сделать искусственное дыхание, обеспечить быстрое охлаждение тела и кислородное питание. Следует подчеркнуть, что у человека нет органа чувств, который своевременно предупреждал бы об опасности излучения. Из-за большой глубины проникновения электромагнитного излучения никто не должен полагаться на очень обманчивые тепловые ощущения кожи.

Многочисленные исследования, проведенные в России, странах СНГ и Дальнего Зарубежья, позволили определить уровень потока мощности СВЧ-поля, безопасный для человека. Облучение считается безопасным при продолжительных дозах облучения если уровень потока мощности не превышает 0,01 Вт/см². Мощность разрабатываемой радиостанции значительно ниже установленных норм, поэтому опасности здоровью окружающих и эксплуатирующего персонала не представляет.

6.2 Анализ негативных воздействий опасных и вредных факторов, проявляющихся в течение технологического процесса производства СВЧ радиостанции, на окружающую среду и обслуживающий персонал

В процессе производства радиостанции можно выделить следующие вредные и опасные производственные факторы:

- недостаток естественного света;

- опасность поражения электрическим током;

- повышенная запыленность рабочего помещения;

- экологичность производства;

- противопожарная безопасность.

Хорошее освещение повышает производительность труда, влияет на самочувствие человека, снижает утомляемость. Oт него зависит безопасность труда качество выполняемой работы, производительность труда. В производстве печатных плат объектом минимального различия является толщина ножки транзистора равная 0,3 мм.

К видимому излучению оптического спектра относят излучение с длиной волны 380 – 780 нм. В этом диапазоне волны определенной длины (монохроматический свет) вызывают цветовое ощущение.

Процесс проектирования естественного освещения производственных помещений осложняется рядом обстоятельств, присущих естественному источнику света. К ним относится, прежде всего, непостоянство естественного света. На естественное освещение производственных помещений оказывают влияние эксплуатационные условия, характер застекления светопроемов, загрязнение стекол и др.  

В нашем случае выбирается общее равномерное освещение - освещение, при котором светильники размещают в верхней зоне помещения равномерно.

Искусственное рабочее освещение предназначено для создания необходимых условий работы и нормальной эксплуатации зданий и территорий. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта.

 Помещение, в котором располагается оборудование изготовления двусторонних печатных плат для СВЧ радиостанции, по степени опасности поражения людей электрическим током относятся к категории особо опасных помещений, потому что оно имеет следующие признаки: химически активную среду, токопроводящие полы (железобетонные) и не исключена возможность прикосновения человека к частям, находящимся под напряжением. Питание применяемого оборудования осуществляется от однофазной сети напряжением 220В.

При работе с оборудованием существует опасность поражения человека электрическим током в результате прямого включения человека в электрическую цепь.

В нормальном режиме ток через тело человека Ih оп­ределяется по формуле (1.1):

I_h=U_ф /(R_h+r₀), (1.1)

где U_ф -фазное напряжение сети, U_ф = 220 В;

R_h - сопротивление тела человека, R_h = 1000 Ом;

r₀ - сопротивление заземления нейтрале, r₀ = 4 Ом.

I_h=220/(1000+4) =219 мА.

Полученное значение тока через тело человека I_h = 219 мА больше порогового отпускающего тока (10 мА), поэтому его действие на человека должно быть ограничено.

Воздушная среда производственных помещений, в которой содержат вредные вещества в виде пыли, оказывает непосредственное влияние на безопасность труда. Воздействие пыли на организм человека зависит от их токсичности и концентрации в воздухе рабочих мест производственных помещений, а также времени пребывания человека, в таких условиях. Пыль оказывает негативное воздействие на здоровье человека.

Попадая на слизистые оболочки глаз, вызывает их раздражение, конъюнктивит. Оседая на коже, пыль забивает кожные поры, препятствуя терморегуляции организма, и может привести к дерматитам, экземам. Некоторые виды токсической пыли при попадании на кожу вызывают химические раздражения и даже ожоги.

В нашем случае будет применена система вентиляции.

6.3 Организационно-технические мероприятия, направленные на устранение и уменьшение влияния опасных и вредных факторов

6.3.1 Мероприятия, направленные на устранения недостатка естественного света

Свет является одним из важнейших условий существования человека, так как влияет на состояние его организма. Правильно организованное освещение стимулирует процессы нервной деятельности и повышает работоспособность. При недостаточном освещении человек работает менее продуктивно, быстро устает, растет вероятность ошибочных действий, что может привести к травматизму.

Произведем расчет искусственного освещения

В качестве источника света отдаем предпочтение экономичным газоразрядным лампам, т.к. температура в помещении не понижается ниже 10°С, а напряжение в сети не падает ниже 90% номинального.

Систему освещения выбираем общую.

Рассмотрев все критерии производственного помещения, загрязненность, взрыво- и пожаро-безопасность, выбираем светильники типа ОД

От правильного расположения светильников зависит равномерность освещения рабочих поверхностей. Рассчитаем расстояние между центрами светильников по формуле (1.2)

l=k·h, (1.2)

где

l - расстояние между центрами светильников;

k - отношение расстояния между центрами светильников к высоте их подвеса над рабочей поверхностью, k =1.05;

h - высота подвеса светильника, принимаем h = 2,5м.

l= 2.5·1.05= 2.63м.

5) Для расчета общего освещения горизонтальной поверхности используют метод светового потока. Основное уравнение метода (1.3)

Ф= (1.3)

где Ф - световой поток одной лампы;

Е - минимальная нормируемая освещенность;

S - площадь помещения;

k - коэффициент запаса, учитывающий старение ламп, запыление и загрязнение светильников;

z - отношение средней освещенности к минимальной, z = l.1 - 1.5;

N - число светильников;

- коэффициент использования светового потока, зависящий от КПД светильника, коэффициента отражения потолка, стен, высоты подвеса светильников и размеров помещения;

Величина минимальной освещенности, Е=200лк.

Площадь производственного помещения равна, S = b·l = 9 ·13 =117м²

Значение коэффициента запаса для помещения с газоразрядными лампами определяем по справочной литературе k=1.5.

Выбираем значение коэффициента неравномерности характерного для люминесцентных ламп при l/h ≤ 0.5h, равным z=1.1.

Подбираем тип лампы и мощность светового потока

Лампа ЛХБ 40-4 имеющая мощность, Р=40В, световой поток, Ф_св=2600лм, средняя продолжительность горения - 10000часов.

Вычисляем индекс помещения по формуле (1.4)

(1.4)

где b - ширина помещения, b=9м; l - длина помещения, 1 = 13м; h - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, h=2,5м.

Учитывая состав среды в помещении, подбираем светильник типа ОД.

Принимаем коэффициенты отражения равные:

Коэффициент отражения потолка при светло-голубом цвете поверхности,

Коэффициент отражения пола при коричневом цвете поверхности,

Коэффициент отражения стен при сером цвете поверхности,

Устанавливаем светильники с двумя лампами.

Рассчитываем количество светильников по формуле (1.5)

(1.5)

Принимаем 10 светильников.

Расположение светильников представлено на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Расположение светильников

6.3.2 Мероприятия, направленные на снижение опасности поражения электрическим током

Рассмотрим следующий случай. Корпус электроустановки не заземлен. В этом случае прикосновение к корпусу электроустановки также опасно, как и прикосновение к фазному проводу сети.

В этом случае напряжение корпуса электроустановки относительно земли уменьшится и станет равным

Uз=Iз*Rз                                                  (1.6)

Напряжение прикосновения и ток через тело человека в этом случае будут определяться по формулам

Uh=Iз*Rз*ФA                                               (1.7)        

Ih=Iз*Rз/Rh*A                                           (1.8)

где A- коэффициент напряжение прикосновения.

Уменьшая значение сопротивления заземлителя растеканию тока R_З, можно уменьшить напряжение корпуса электроустановки относительно земли, в результате чего уменьшаются напряжение прикосновения и ток через тело человека.

Заземление будет эффективным лишь в том случае, если ток замыкания на землю I_З практически не увеличивается с уменьшением сопротивления заземлителя.

В сети типа IT (U_л=380 B) произошло замыкание двух различных фаз на два раздельно заземленных корпуса.

Заземлитель первого корпуса имеет полусферическую форму с радиусом r = 0,2 м и расположен на поверхности земли.

Человек одной ногой стоит на этом заземлителе. Расстояние до второго заземлителя более 30 м.

Определить напряжение шага U_ш и ток I_h, протекающий через человека, если сеть короткая, R_L1=R_L2=R_L3= 40 кОм; R_З1= 4 Ом; R_З2= 6 Ом; R_h=1 кОм; шаг человека а= 0,8 м; b ₂=0,5.

При замыкании двух различных фаз сети IT на два раздельно заземленных корпуса значение тока I_з, стекающего в землю, практически не зависит от значений сопротивления изоляции фаз относительно земли и определяется как

Iз= Uл/Rз1+Rз2= 380/4+6=38А

При этом потенциал заземлителя первого корпуса составит

Фз=IзRз=38*4=152в

В общем случае напряжения шага с учетом формы потенциальной кривой и сопротивления основания растеканию току определяется как

Uш= b1* b2*Fз

где b ₁ – коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой. Поскольку человек стоит одной ногой на полушаровом заземлителе, в данном случае x = r, и b ₁ можно рассчитать следующим образом

b1=r*a/x(x+a)=a/r+a=0.8/0.2+0.8=0.8

Коэффициент, учитывающий сопротивление основания растеканию тока, b ₂=0,5 по условиям задачи.

Поэтому искомое значение напряжения шага

Uш=0.8*0.5*152=60.8В

а ток, протекающий через тело человека,

Ih=Uш/Rh=60.8/1 *10³=60.8мA

Так как это выше порогового значения напряжения (10 мА), следует применять специальные защитные средства.

К защитным средствам от прикосновений к токоведущим частям радиоэлектронных устройств относятся

- изоляция;

- ограждения;

- электрозащитные средства.

Изоляция проводов характеризуется ее сопротивлением. Высокое сопротивление изоляции проводов от земли и корпуса создают безопасные условия для обслуживающего персонала.

Состояние изоляции характеризуется сопротивлением току утечки. Сопротивление изоляции в электроустановках до 1000 В должно быть не менее 5 МОм. Регулярный контроль состояния изоляции является одной из основных мер защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Контроль изоляции производится периодически мегомметром и постоянно с применением прибора контроля изоляции.

В процессе эксплуатации необходимо проверять целостность соединительных проводов, качество электрических соединений, целостность корпусов.

6.3.3 Мероприятия, направленные на снижение опасностей, связанных с повышенным уровнем пыли на рабочем месте

При выборе оборудования  необходимо рассчитать следующие параметры:

- Производительность по воздуху;

- Рабочее давление, создаваемое вентилятором;

- Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;

- Допустимый уровень шума.

 Ниже мы приводим упрощенную методику подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в промышленных условиях.

Расход воздуха или производительность по воздуху.

Проектирование системы начинается с  расчета требуемой производительности по воздуху, измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.

 Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.

Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и  определяется СНиП (Строительными Нормами и  Правилами).

 Так, для промышленного помещения производства СВЧ радиостанции достаточно двукратного воздухообмена. Но также необходимо учитывать количество рабочих в данном помещении

Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большее из этих двух значений.

Расчет воздухообмена по кратности

L = n * S * H, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

n — нормируемая кратность воздухообмена: для промышленных помещений помещений n = 3;

S — площадь помещения, м²;

H — высота помещения, м;

В нашем случае:

L = 3*60*2,5 = 450

Расчет воздухообмена по количеству людей

L = N * Lнорм, где

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м³/ч;

N — количество людей;

Lнорм — норма расхода воздуха на одного человека при работе за станком — 50 м³/ч;

В нашем случае

L = 2*50 = 100

Значит, итоговое значение производительности приточной вентиляции берем равным L = 450.

С учетом расчетов, выбирается система вентиляции в виде одного вентилятора серии ВЦН 100 (в металлическом корпусе), который является центробежным вентилятором, который применяется в вытяжных системах при вентиляции небольших и средних помещений разного назначения.

Монтируется вентилятор ВЦН 100 только в вертикальном положении. Вентилятор предназначен для наружного монтажа. Геометрические размеры вентилятора: 260*335*138 мм.

В оборудовании используется двигатель на подшипниках качения, стандартно установлена тепловая защита двигателя. Корпус вентилятора ВЦН 100 изготовлен из стали с полимерным покрытием.

6.4 Экологичность проекта

Достоинства заявляемого технического решения, основная идея которого заключается в замене монтажа с применением морально устаревающей корпусной элементной базы со штыревыми выводами на элементы поверхностного монтажа, заключается в доступности и простоте технологии, легкости изготовления печатной платы. Предлагаемый способ имеет следующие решения по повышению экологичности производства СВЧ радиостанции:

- снижается время изготовления печатной платы, что уменьшает время действия вредных веществ, испаряемых во время технологических операций;

- повышение качества сверления и новых технологий сверления с внедрением новых станков позволило заменить механо-химическую обработку перманганатной. Это дало такие преимущества, как сокращение количества операций, повышение качества и экологичности;

6.5 Противопожарные мероприятия

Первичными средствами пожаротушения являются углекислотные огнетушители ОУ-5 и порошковые ОП-3 (согласно нормативной документации на 100м необходимо 1-2 огнетушителя), емкость с песком, асбестовое полотно, кошма, лом, ведро и т.д.

На предприятии разрабатывают инструкции о мерах пожарной безопасности, для всего предприятия в целом и для отдельных структурных единиц на основании Федерального закон «О пожарной безопасности».

Ответственность за противопожарное состояние предприятия возлагается на его руководителя. Также руководитель обязан организовать систему инструктажей и обучение вопросам предупреждения и борьбы с пожарами на предприятии.

Облицовка производственного помещения производится огнестойкими материалами. Пол помещения изготавливается из кислотостойкого материала. В гальванических цехах стены облицовывают керамической плиткой, сверху которой наносится слои масляной краской. Для стоков химически вредных веществ угол стоков – 2

В случае пожара план эвакуации людей составляют так, что бы за короткий промежуток времени люди могли беспрепятственно покинуть здание. Расстояние от дверей помещений до выхода должно быть минимальным.

В соответствии с СНиП II-2-80 число эвакуационных выходов из зданий, помещений и каждого этажа зданий определяется расчетом, но должно составлять не менее двух. Эвакуационные выходы должны располагаться рассредоточено. При этом лифты и другие механические средства транспортирования людей при расчетах не учитывают. Ширина участков путей эвакуации должна быть не менее 1 м, а ширина дверей на путях эвакуации не менее 0,8 м. Ширина наружных дверей лестничных клеток должна быть не менее ширины марша лестницы, высота прохода на путях эвакуации - не менее 2 м. При проектировании зданий и сооружений для эвакуации людей должны предусматриваться следующие виды лестничных клеток и лестниц: незадымляемые лестничные клетки (сообщающиеся с наружной воздушной зоной или оборудованные техническими устройствами для подпора воздуха); закрытые клетки с естественным освещением через окна в наружных стенах; закрытые лестничные клетки без естественного освещения; внутренние открытые лестницы (без ограждающих внутренних стен); наружные открытые лестницы. Для зданий с перепадами высот следует предусматривать пожарные лестницы.

Расчет эвакуационных выходов основан на сопоставлении расчетного времени и необходимого времени эвакуации. Последнее регламентируется СНиП II-2-80 в зависимости от назначения зданий и степени огнестойкости основных конструктивных элементов. В частности, необходимое время эвакуации людей из помещений производственных зданий I, II и III степеней огнестойкости принимают в зависимости от категории производства по взрывной, взрывно - и пожарной опасности и объема помещения.

6.6 Защита при чрезвычайных ситуациях

В случае возникновения ЧС, при которой прерывается связь с заводами производителями комплектующих элементов, необходимо иметь резервный запас комплектующих материалов, который позволит производить продукцию на период работы завода в отсутствии поставок.

Поскольку необходимое количество ванадия и алюминия, для выпуска всего объёма продукции незначительно, то закупка данных компонентов происходит сразу на весь цикл производства изделия.

Обеспечение защиты населения достигается сочетанием индивидуальных и коллективных средств защиты, их исправностью и постоянной готовностью к использованию по назначению. Защита населения осуществляется проведением комплекса мероприятий, включая следующие:

- укрытие людей в защитных сооружениях;

- применение индивидуальных и медицинских средств защиты.

Вывод: в целях обеспечения безопасности и здоровья рабочих при производстве и эксплуатации радиоэлектронных устройств необходимо строго придерживаться разработанных нормативов: по электробезопасности и пожарной безопасности.