Кабов_6

5 ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» все производственные факторы делятся на опасные и вредные факторы. Опасный производственный фактор – фактор, воздействие которого может привести к травме или другому резкому внезапному ухудшению здоровья. Вредный производственный фактор – фактор, воздействие которого может привести к снижению работоспособности, заболеванию или профессиональному заболеванию. Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на 4 группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.

Условия труда при эксплуатации шаржир-машины характеризуются наличием целого ряда опасных и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки, осколки инструментов, высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента; возможность возгорания, повышенное напряжение в электрической цепи или статического электричества, при котором может произойти замыкание через тело человека – относятся к категории физически опасных факторов.

Вредными физическими производственными факторами являются: высокие влажность и скорость движения воздуха рабочей зоны, повышенная или пониженная температура, повышенные уровни излучений, шума и вибрации, повышенное содержание пыли в воздухе рабочей зоны, недостаточная освещенность, повышенная яркость света и пульсация светового потока.

К химическим факторам относятся токсичные пыли, вредные пары и газы, аэрозоли, агрессивные жидкости (кислоты, щелочи).

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, появляющиеся при работе с СОЖ.

К психофизиологическим факторам относятся: физические перегрузки, перенапряжение зрения, монотонность труда. Для оператора шаржир-машины наиболее характерны физические перегрузки при работе с крупногабаритными деталями, перенапряжение зрения и монотонность труда.

Основными опасными факторами являются возможность воздействия электрического тока и возможность возгорания. Опасное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электротравм. Статистические данные свидетельствуют о том, что доля электротравм в общей совокупности несчастных случаев в машиностроении составляет 10%.

Особое внимание необходимо уделить анализу пожарной опасности электрооборудования. При эксплуатации оборудования фактором, способствующим возникновению пожара, могут быть: электрическая искра и дуга; части оборудования, нагревающиеся до высоких температур, в том числе от воздействия электромагнитных полей; применение пожароопасных материалов, используемых в электродвигателе, выделяющих опасные и вредные вещества при эксплуатации и хранении. По данным статистики, от короткого замыкания в электрических сетях, машинах и аппаратах происходит в среднем 43,3% пожаров.

Не менее важными являются санитарно-гигиенические условия на рабочем месте. При работе оператора машины необходимо учитывать воздействие на человека следующих вредных производственных факторов: несоответствующие параметры воздуха в помещении; недостаточная освещенность рабочего места; повышенный уровень шума и вибрации; несоответствующая организация рабочего места.

При проектировании систем управления автоматизированных и роботизированных производств необходимо учитывать возможность возникновения следующих видов опасностей:

- опасности, связанные с системой управления;

- опасности, вызванные неожиданным сбоем системы управления;

- опасности, связанные с отсутствием учета эргономичных требований и принципов.

К опасностям, связанным с системой управления относят: неправильный выбор типа и количества средств отображения информации (СОИ); неправильная конструкция органов управления и неправильный режим их работы; неправильное размещение органов управления и СОИ.

Сбой работы системы управления может произойти вследствие следующих событий: выход из строя или нарушение в работе элементов системы управления; прекращение подачи энергии и восстановление энергоснабжения после перерыва; внешнее влияние на оборудование; ошибки в программном обеспечении; ошибки оператора.

К опасностям, связанным с отсутствием учета эргономичных требований и принципов, относят: неудобную рабочую позу, чрезмерные или повторяющиеся физические нагрузки на организм оператора; недостаточный обзор с пульта управления; неудобную конструкцию, размещение или маркировку элементов управления; неудобную конструкцию или размещение приборов контроля; недостаточное освещение; повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте; пренебрежение средствами индивидуальной защиты; умственные перегрузки, стресс и т.п., возникающие во время рабочего процесса, процесса контроля работы системы управления; ошибки, неправильное поведение оператора.

Анализ опасных и вредных производственных факторов показал необходимость разработки мероприятий по обеспечению безопасных условий труда.

5.2 Мероприятия по обеспечению безопасных условий труда

Проектируемая система управления значительно улучшает условия труда – снижается тяжесть и напряженность труда, а также уменьшается вероятность воздействия на человека опасных производственных факторов.

Требования к системам управления регламентируются ГОСТ 12.2.064-81 ССБТ «Органы управления производственным оборудованием. Общие требования безопасности», ГОСТ 12.4.040-78 ССБТ «Символы органов управления производственным оборудованием».

Безопасность оборудования регламентируется ГОСТ 12.2.003-74 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности » и ГОСТ 12.2.009-80 ССБТ« Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности». Требования для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования регламентированы ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ «Процессы производства. Общие требования безопасности » и ГОСТ 12.3.025 - 80 ССБТ« Обработка металлов. Требования безопасности». Одним из основных мероприятий, обеспечивающих безопасность, является применение блокировочных средств защиты и средств контроля и сигнализации.

Блокировочные средства защиты, применяемые на шаржир-машине, обеспечивают:

- невозможность выполнения следующего цикла до окончания предыдущего;

- невозможность пуска оборудования при снятых или открытых ограждениях или нахождении человека в зоне ограждения;

- защиту электродвигателей переменного тока от перегрева и от токов короткого замыкания;

- защиту трансформаторов от токов короткого замыкания;

- отключение привода вращения шпинделя и привод подачи при аварии преобразователя, отключении вводного автомата, при превышении оборотов соответствующего двигателя предельно допустимой величины;

- невозможность одновременного включения противоположных направлений движения механизмов;

- невозможность открывания дверей электрических шкафов без переключения деблокирующего переключателя.

Расположение органов управления исключает возможность их случайного включения и выключения. Органы управления имеют четко выполненные надписи или символы, поясняющие назначение каждого из них.

Требования к пульту управления регламентируются ГОСТ 23000-76 Система «Человек – машина». «Пульты управления. Общие эргономические требования» и ГОСТ 22269-76 ГОСТ 22269-76 Система «Человек – машина». «Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования». Расположение пульта управления обеспечивает возможность визуального контроля выполнения всех операций. Рабочее место оборудовано креслом-сиденьем, конструкция которого соответствует ГОСТ 21889–76 Система «Человек – машина». «Кресло человека-оператора. Общие эргономические требования».

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и ДСН 3.3.6.042-99 «Державні санітарні норми мікроклімату» в цехе, в котором эксплуатируется шаржир-машина, предусмотрены приточно-вытяжная общеобменная система вентиляции и система местных отсасывающих устройств (удаление вредных веществ непосредственно из зоны их образования).

Требования к освещению регламентируются ДБН В.2.5.28-2006 «Природне та штучне освітлення». Освещение производственного помещения совмещенное – естественное боковое и искусственное общее равномерное. Коэффициент естественной освещенности не ниже 1,5%, освещенность рабочих мест не менее 200 лк.

Требования к уровню шума на рабочем месте регламентируются ГОСТ 12.1.003-89 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности» и ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку». Одним из основных методов уменьшения шума при эксплуатации шаржир-машины является уменьшение его в источнике образования за счет совершенствования конструкции оборудования и подбора оптимального режима работы машины.

Требования к уровню вибрации на рабочем месте регламентируются ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования» и ДСН 3.3.6.039-99 «Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації». Одним из основных методов уменьшения вибрации в данном случае является применение соответствующих фундаментов для оборудования.

Электробезопасность регламентируется ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность. Общие требования» и обеспечивается выполнением следующих мероприятий:

- размещением в удобном месте вводного аппарата ручного или дистанционного действия, который позволяет подключать к питающей сети все электрооборудование линии и отключать его во время перерыва в работе или в аварийных случаях;

- наличием аварийной кнопки «Стоп» с выступающим грибовидным толкателем красного цвета;

- защитой электроприводов от самовключения (независимо от положения органов управления) при восстановлении исчезнувшего напряжения;

- блокирование дверец шкафов (ниш) для электроаппаратуры с действием вводного выключателя, чтобы исключить возможность их открывания при включенном вводном аппарате и оставить возможность включения последнего при открытой дверце во время осмотра и наладки аппаратуры; после закрытия дверец блокировка должна автоматически восстанавливаться.

- защитным заземлением, занулением, организацией защитного отключения механических устройств и установок, которые случайно могут оказаться под напряжением;

- заключением наружной (кроме отдельных коротких участков) и внутренней (в местах возможных повреждений, попаданий масла, влаги и т. д.) электропроводки в трубы, металлические рукава, резиновые шланги и т. п.

Электрические провода имеют цветную изоляцию (или цветные изоляционные трубки на концах одноцветных проводов), позволяющую различать назначение проводки и род электрического тока: силовые цепи постоянного и переменного тока – черную; цепи управления переменного тока – красную; цепи управления постоянного тока – синюю; цепи заземления – желто-зеленую.

Пожарная безопасность регламентируется ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования». Производственное помещение по пожарной опасности относится к категории Д. Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности включают: систему предупреждения пожаров, систему выявления и тушения, а также систему организационно-технических мероприятий. Рабочее место оператора машины обеспечено необходимыми первичными средствами пожаротушения – огнетушитель, ящик с песком.

5.3 Расчет защитного заземления

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т.е. при замыкании на корпус. Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленного замыканием на корпус. Это достигается снижением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек, до потенциала, близкого по значению к потенциалу заземленного оборудования. Область применения защитного заземления - трехфазные сети напряжением до 1000 B с любым режимом нейтрали.

Произведем расчет системы защитного заземления, состоящей из труб диаметром 0.10 м, длиной 2.7 м, расположенных в ряд на расстоянии 0.9 м и на заглублении 5.0 м и соединенных полосой шириной 0.05 м. Расчет произведем для почвы - суглинок при среднем уровне влажности.

Расчетное сопротивление грунта (Ом*м) определяем по формуле:

(5.1)

где – удельное сопротивление грунта с измерениями или ориентировочно

φ – коэффициент сезонности, который зависит от климатических зон и вида заземлителя

Согласно формуле (5.1) расчетное сопротивление грунта составляет:

Сопротивление растекания тока вертикального стержневого (трубчатого) заземлителя (Ом) определяется по формуле:

(5.2)

де l – длина заземлителя, м;

d – диаметр заземлителя, м;

h – заглубление заземлителя, м;

t – расстояние от поверхности земли до средины заземлителя, м:

Согласно формуле (5.2) рассчитаем сопротивление растекания тока:

Ориентировочное количество вертикальных заземлителей составляет:

(5.3)

где R_H-наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства, величина которого согласно «Правил устройства электроустановок» составляет 4 Ом.

Согласно формуле (5.3) рассчитаем количество заземлителей равно:

Определим необходимое количество заземлителей с учетом коэффициента использования η, значение которого выбираем– η = 0.65:

Определяем сопротивление растеканию соединительной полосы с учетом коэффициента ее использования η_ш = 0.66:

(5.4)

где L – длина шины, значение которой вычисляется по формуле:

(5.5)

где а – расстояние между заземлителями, м;

b – ширина шины (соединительной полосы), м.

Согласно формуле (5.5) длина соединительной полосы составляет:

Согласно формуле (5.4) сопротивление растеканию соединительной полосы составляет:

Общее сопротивление заземляющего устройства в Ом определяют по формуле:

В нашем случае общее сопротивление заземляющего устройства составляет:

Расчет показал, что выбранная система защитного заземления удовлетворяет нормативным требованиям – общее сопротивление заземляющего устройства составляет 3,5 Ом, что меньше допустимого сопротивления заземляющего устройства (4 Ом).

5.4 Безопасность при чрезвычайных ситуациях

Наиболее часто происходят чрезвычайные ситуации, связанные с воздействием на людей ударной волны при взрыве. Разработаем мероприятия, направленные на повышение устойчивости работы проектируемого объекта, в случае взрыва 100 т сжиженного пропана на расстоянии 405 м.

Проектируемым объектом является система управления цилиндром зажима шаржир-машины. Объект расположен в строении, представляющим собой массивное промышленное здание с каркасом из сварных металлоконструкций, с которыми связаны стеновые панельные блоки и плиты перекрытия цеха. В цехе установлены электромостовые краны грузоподъемностью от 5 до 100 т, предназначенные для подъема и перемещения грузов.

Оборудование, установленное в цехе, – электродвигатели открытые мощностью от 1,2 до 200 кВт; контрольно-измерительная аппаратура; краны и крановое оборудование, а также электронная и микропроцессорная техника, осуществляющая управление работой станка и контроль их параметров.

Коммунально-энергетические сети и транспорт включают в себя трансформаторные подстанции закрытого типа; кабельные подземные линии; трубопроводы, углубленные в землю на 20 см; трубопроводы на металлических эстакадах; водопровод заглубленный; железнодорожные пути; передвижные железнодорожные тележки.

Вычислим величину избыточного давления ударной волны в месте расположения объекта.

Для этого сначала определим радиус действия ударной волны:

где r₁ – радиус действия ударной волны, м;

Q – количество взрывоопасной смеси, т.

Радиус действия ударной волны в данном случае составляет 81,4м.

Далее определим радиус действия продуктов взрыва

r₂=1.7м,

где r₂ – радиус действия продуктов взрыва, м.

Сравнивая величины r₂ и r₁ с расстоянием от центра взрыва до объекта, можно сделать вывод, что объект находится в третьей зоне – зоне действия воздушной ударной волны.

Вычислим величину избыточного давления, для чего сначала рассчитаем относительную величину Ψ:

где r₃ = r = 405 м – расстояние от объекта, который находится в третьей зоне, до центра взрыва.

Поскольку ψ = 1,2< 2, то, чтобы вычислить избыточное давление ударной волны, необходимо воспользоваться нижеприведенной формулой

(5.6)

где – избыточное давление ударной волны, кПа.

Подставляя все известные значения в формулу (5.6), определяем избыточное давление ударной волны

Определяем степень разрушения основных элементов в зависимости от ожидаемого избыточного давления ударной волны.

Для каждого элемента согласно его характеристикам находим избыточное давление, при которых элемент получает слабые, средние, сильные и полные разрушения. Для наглядности и удобства анализа, полученные результаты заносим в таблицу 5.1, для оценки степени разрушения элементов по шкале избыточных давлений с помощью различной заливки.

Определение предела устойчивости объекта к воздействию ударной волны производится по минимальному пределу устойчивости входящих в его состав основных элементов.

Устойчивость объекта к воздействию фронта ударной волны определяем путём сравнения найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым максимальным значением избыточного давления.

Результаты оценки устойчивости объектов к действию ударной волны приведены в таблице 5.1.

Определим предел устойчивости каждого элемента объекта как границу между слабыми и средними разрушениями, занесем полученные цифры в предпоследний столбец сводной таблицы 5.1. Среди полученных цифр находим наименьшую, она и будет пределом устойчивости объекта в целом. Он равен 10кПа, а это означает, что наш объект не устойчив к ударной волне.

Таким образом, рассматриваемый объект является неустойчивым к действию избыточного давления ударной волны, определенному по заданным в условии параметрам, так как предел устойчивости объекта равен 10 кПа, а на объекте ожидается максимальное избыточное давление 37,3 кПа. При этом наиболее слабым элементом является контрольно-измерительная аппаратура, электромостовые краны и трубопроводы на металлических эстакадах

Таблица 5.1 – Оценка стойкости объекта к действию ударной волны

Характеристика элементов объекта	Степень разрушений при Рф, кПа											Предел устойчивости кПа
	..10..20…30…..40….50…..60….70……90….											элемента	объекта
Сооружения													10
Массивное промыш-ленное строение с металлическим каркасом и крановым оборудованием до 100 т												40
Оборудование
Электродвигатели мощностью от 2,2 кВт до 10 кВт, открытые												40
Электродвигатели мощностью от 10 кВт и больше, открытые												60
Система управления и контрольно-измерительная аппаратура												10
Электромостовые краны грузоподъем-ностью до100 т												30
Коммунально-энергетические сети
Трансформаторные подстанции закрытого типа												40
Трубопроводы на металлических эстакадах												30
Водопровод заглубленный	выдерживают до 100 кПа											100
Трубопроводы, углубленные на 20см	выдерживают до 150 кПа											150
Кабельные подземные линии	выдерживают до 200 кПа											200
Транспорт
Железнодорожные пути	Выдерживают до 100 кПа											100
Передвижной железнодорожный состав												40