5 Охрана труда

Рассмотрим условия труда при эксплуатации лабораторного стенда.

Условия труда в лаборатории обуславливаются совокупностью разнообразных 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.

При эксплуатации лабораторного стенда основное внимание необходимо уделять вопросу предотвращения возможности воздействия электрического тока на обслуживающий персонал.

Лабораторный стенд для исследований машин переменного тока установлен в помещении лаборатории учебного корпуса ДГМА.

Условия эксплуатации лабораторного стенда следующие: помещение лаборатории с плохой освещенностью, щит всегда под высоким напряжением с электроприборами, на стенде присутствуют оголенные части проводов. Тип помещения по опасности поражения электрическим током и по характеру среды относится к особо опасным помещениям.

Основные причины травматизма в электроустановках на лабораторном стенде можно сгруппировать по следующим группам [] :

• прикосновение к токоведущим частям под напряжением вследствие несоблюдения правил безопасности, дефектов конструкции и монтажа электрооборудования;

• прикосновение к нетоковедущим частям, которые случайно оказались под напряжением (повреждение изоляции, замыкание проводов);

• ошибочная подача напряжения на лабораторный стенд, где работают люди;

• отсутствие надежных защитных средств.

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%. При этом, для помещений, относящихся к особо опасным по опасности поражения электрическим током, эти цифры почти в 3 раза больше.

По сравнению с другими видами травматизма травматизм в лабораторной установке имеет следующие особенности:

• организм человека не обладает органами, с помощью которых можно дистанционно определять наличие напряжения, и поэтому защитная реакция организма проявляется только после попадания под напряжение;

• ток, протекающий через человека, действует не только в местах контактов и по пути протекания через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие с нарушением нормальной деятельности отдельных органов (сердечнососудистой, нервной системы, органов дыхания);

• существует возможность получения травм не только при прикосновении или приближении к частям лабораторного стенда, но и без непосредственного контакта с этими частями (при поражении напряжением прикосновения или через электрическую дугу).

Электрический ток, протекая через организм человека, вызывает четыре вида воздействия: термическое, электролитическое, механическое и биологическое. Термическое действие проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высоких температур внутренних тканей человека, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие проявляется в разложении органических жидкостей, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава. Механическое действие приводит к разрыву тканей и переломам костей. Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей в организме, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, присущих нормально действующему организму; с биологической точки зрения исход поражения человека электрическим током может быть следствием тех физиологических реакций, которыми ткани отвечают на протекание через них электрического тока.

В физиологическом смысле действие электрического тока является экзогенным, то есть обусловленным факторами внешней среды. Реакции, происходящие при возникновении электрической цепи в теле человека, бывают различными, начиная от легкого раздражения и локальной судороги, кончая летальным исходом. Подобно любому другому физическому раздражителю электрический ток действует не только местно, повреждая ткани, но и рефлекторно (действия, вызванные реакцией нервной системы в ответ на раздражение электрическим током).

Электротравма – нарушение анатомических соотношений и функций тканей и органов, сопровождающееся местной и общей реакцией организма и вызванное ненормальным состоянием электрооборудования или электрических сетей.

Условно все электротравмы можно свести к следующим видам:

• местные электротравмы– ярко выраженные местные нарушения целостности тканей, местные повреждения организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги;

• общие электротравмы (электрические удары)– травмы, связанные с поражением всего организма из-за нарушения нормальной деятельности жизненно важных органов и систем человека;

• смешанные электротравмы.

Примерное распределение несчастных случаев от электрического тока в промышленности по указанным видам травм: 20% приходится на местные электротравмы, 25% – на электрические удары и 55% – на смешанные травмы.

Исход воздействия электрического тока на организм человека зависит от ряда факторов, которые можно разделить на три группы:

• электрического характера (род и частота тока, величина напряжения и силы тока);

• неэлектрического характера (величина сопротивления тела человека, путь тока через тело человека, продолжительность воздействия);

• факторы окружающей среды.

При работе проектируемого электродвигателя на человека возможно воздействие и других опасных и вредных производственных факторов:

• электрические искры и дуги;

• движущиеся части оборудования;

• части оборудования, нагревающиеся до высоких температур;

• опасные и вредные материалы, используемые в конструкции оборудования, а также опасные и вредные вещества, выделяющиеся при его эксплуатации;

• шум и ультразвук;

• вибрация;

• электромагнитные поля, тепловые, оптические и рентгеновские излучения;

• возможность возникновения пожаров.

Источником электромагнитных полей промышленной частоты являются токоведущие части на лабораторном стенде. Длительное воздействие электромагнитного поля на организм человека может вызвать нарушение функционального состояния нервной и сердечнососудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменении кровяного давления и пульса.

Оценка опасности воздействие электромагнитного поля на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом человека. При работе даже мощных электроустановок высокого напряжения магнитная напряженность поля не превышает 20–25 А/м, поэтому оценку потенциальной опасности воздействия электромагнитного поля достаточно производить по величине электрической напряженности поля. При напряженности поля до 5 кВ/м допускается присутствие персонала на рабочем месте в течение 8 часов.

Особое внимание необходимо уделить анализу пожароопасностилабораторного стенда. При эксплуатации лабораторной установки, фактором, способствующим возникновению пожара, могут быть:

• электрическая искра и дуга;

• части электродвигателя, 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, от воспламенения горючих материалов и предметов, находящихся в непосредственной близости от электропотребителей или соприкасающихся с ними (перегрев опорных поверхностей) – 33,2%, при токовых перегрузках – 12,3%; от перегрева мест соединения токоведущих частей в результате образования больших переходных сопротивлений – 4,6%; от воздействия на окружающую среду электрической дуги и электрического искрения, возникающих при разрыве цепей – 3,3%; от нагрева конструкций при переходе (выносе) на них напряжений – 3,3%.

Кроме того, возможно дополнительное проявление производственных факторов, связанное с типом производства, используемого лабораторным стендом. В данном случае электродвигатель является составной частью лабораторного стенда.

При работе лабораторного стенда появляются следующие опасные производственные факторы: вращающий вал двигателя, нагретые добавочные сопротивления. При воздействии этих факторов на человека возможно получение ожогов и механических травм.

К нагретым предметам и материалам относят добавочные сопротивления и сопротивления обмотки возбуждения, которые в процессе разгона двигателя могут достигать температуры 200^°С.

Лабораторный стенд является постоянно используемым при лабораторных работах студентами, поэтому необходимо обеспечивать соответствующие санитарно-гигиенические условия работы. При работе на лабораторном стенде возможно воздействие на человека следующих вредных факторов:

• несоответствующие параметры микроклимата в лаборатории;

• недостаточная освещенность лаборатории;

• повышенный уровень шума и вибрации;

• несоответствующая организация лабораторного места

Шум, возникающий при лабораторной работе, широкополосный постоянный, уровень шума составляет 80 дБ∙А, что превышает допустимые нормы. При длительном воздействии на человека шум приводит к развитию заболеваний, связанных с потерей слуха.

Вибрации возникают при включении, какого либо из четырёх двигателей, при чрезмерно больших оборотах, и также приводят к заболеваниям. Систематическое воздействие вибрации может быть причиной болезни. Это проявляется в стойких нарушениях физиологических функций организма и обусловлено преимущественно воздействием вибрации на центральную нервную систему.

Недостаточная освещенность зоны исследования опытов на стенде вызывает перенапряжение зрения студента и необходимость чрезмерного приближения его к зоне опасности, что связано с опасностью травмирования. Увеличение освещенности от 100 до 1000 лк обуславливает снижение количества несчастных случаев на 30%.

Расположение и соединение частей стенда должны быть выполнены с учетом удобства и безопасности наблюдения за стендом при выполнении сборочных работ, проведении осмотра, испытаний и обслуживания. Рациональная организация рабочего места студента позволяет снизить опасность и напряженность исследования, а также повысить скорость и качество.

Основными направлениями обеспечения безопасных условий труда при работе на вальцетокарном станке являются:

• обеспечение безопасности электродвигателя в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0–75 «Изделия электротехнические. Общие требования безопасности», ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность. Общие требования», НПАОП 40.1-1.01-97 «Правила безпечної експлуатації електроустановок», НПАОП 40.1-1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів»;

• обеспечение безопасности оборудования в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности»; ГОСТ 12.2.009–80 ССБТ «Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности»; НПАОП 0.00-1.30-01 «Правила безпечної роботи з інструментом та пристроями»;

• обеспечение безопасности процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ «Процессы производственные. Общие требования безопасности»;

• обеспечение пожарной безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования», НАПБ А.01.001-2004 «Правила пожежної безпеки України»;

• обеспечение соответствия санитарно-гигиенических условий требованиям ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»; ДСН 3.3.6.042-99 «Державні санітарні норми мікроклімату»; ДБН В.2.5-28-2006 «Природне та штучне освітлення»; ГОСТ 12.1.003-89 ССБТ «Шум. Общие требования безопасности»; ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку»; ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ «Вибрационная безопасность. Общие требования»; ДСН 3.3.6.039-99 «Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації»;

• обеспечение организации рабочего места в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.049-80 ССБТ «Оборудование производственное. Общие эргономические требования», ГОСТ 12.2.061-81 ССБТ «Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам» и ГОСТ 12.2.033-78 ССБТ «Общие эргономические требования. Рабочее место при выполнении работ стоя».

ВЫВОДЫ

В настоящем проекте решается задача построения частотного асинхронно- го электропривода с широтно-импульсной модуляцией на основе микроконтролле- ра STM32F100RBT6B для лабораторно-исследовательского стенда. Также было выполнено моделирование данного электропривода.

Разработана СУЭП с частотным регулированием скорости обеспечив оп- тимальные нагрузочные диаграммы и тахограммы. Для определения экономи- ческой целесообразности проекта был проведен расчет технико-экономических показателей.

Был проведен анализ опасных и вредных производственных факторов при работе на данной установке, разработаны мероприятия по улучшению условий труда на рабочем месте и проанализированы возможные аварийные ситуаций для эффективного их устранения.

Таким образом, спроектированная система обеспечивает все требования предъявленные в задании.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Справочник по автоматизированному электроприводу; Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 616 с.

2. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И.Х. Евзе- ров, А.С. Горобец, Б. И. Мошкович и др.; Под ред. В.М. Перельмутер. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 319 с.

3. AVR494: Управление асинхронным электродвигателем переменного тока по принципу постоянства V/f и обычного ШИМ-управления [Електронний ресурс]

• Режим доступу: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR494.htm 4 Панкратов А. I. Системи керування електроприводами: Навч. Посiбник

з дисциплiни «Системи керування електроприводами». – Краматорськ: ДДМА, 2007. – 228 с.

5. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, Н.Н. Шлаф, В.И. Афонин. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.

6. Задорожний Н.А. Аналiз i синтез електромеханiчних систем управлiння приводом машин з пружними механiчними зв’язками: навчальний посiбник по дисциплiнi «Теорiя електроприводу». - Краматорськ:ДГМА, 2010. –192 с.

7. Н.А. Задорожний, доцент, Н.В Климченкова, доцент, А.М. Наливайко, доцент. Методичнi вказiвки до дипломного проектування

8. Я.Ю. Марущак Синтез електромеханiчних систем з послiдовним та па- ралельним коригуванням: Навч. посiбник. – Львiв:Видавництво Нацiонального унiверситету «Львiвська полiтехнiка», 2005. –208 с.

9. Шавьолкiн О.О., Наливайко О.М. Перетворювальна технiка: навчальний посiбник / Пiд загальною редакцiєю канд.. техн. наук, доц.. О.О. Шавьолкiна. – Донецьк-Краматорськ: ДДМА, 2003. – 330 с.

10. Задорожний Н.А. Єлементi теории єлектромеханического взаимодей- ствия в двухмассовiх системах електропривода с упругими механическими свiя- зями: Учебное пособие по дисциплине «Теория электропривода» для студентов специальности «Электромеханические системы автоматизации и элетропривод» дневной формы обучения. – Часть 1. – Краматорск: ДГМА, 2006. –72 с.

Дементiй Л.В., Юсiна А.Л.Охорона працi в автоматизованомувироб- ництвi. Забезпечення безпеки працi – Краматорськ: ДДМА, 2007. – 300с.

12 Шавьолкiн О.О., Наливайко О.М. Перетворювальна технiка: навчаль- ний посiбник / Пiд загальною редакцiєю канд.. техн. наук, доц.. О.О. Шавьолкiна.

• Донецьк-Краматорськ: ДДМА, 2003. – 330 с.

13. Методичнi вказiвки для курсового та дипломного проектування з дис- циплiни «Цивiльна оборона»/Сост. Кузнецов А.А., ПоляковО. Е., Глiняна Н.М., Юсiна А.Л. – Краматорськ: ДДМА, 2002. –16 с.

14. Методичнi вказiвки до самостiйної роботиз економiчних роздiлiвзвiту з переддипломної практики та дипломного проекту (для студентiв електротехнiч- них спецiальностей всiх форм навчання) / Сост. Н.В. Клiмченкова, О.М. Нали- вайко, О.В.Субботин. – Краматорськ: ДДМА, 2007. – 48с

15. Квашнин В.О., Чередник Ю.Н.. Разработка и исследование регулируе- мого асинхронного электропривода на основе преобразователя частоты с широтно- импульсной модуляции.// Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. – Донецьк

16. Пащенко А.С., Назарько М.М., Квашнин В.О. Разработка и исследова- ние стабилизированного источника питания для программатора STK 500// Вiс- ник кафедри «електротехнiка» за пiдсумками наукової дiяльностi студентiв. – Донецьк. ДонНТУ, 2011 – С. 94 – 95

Квашнин В.О., Чередник Ю.Н.. Разработка и исследование регулируе- мого асинхронного электропривода на основе преобразователя частоты с широтно- импульсной модуляции.// Науковi працi Донецького нацiонального технiчного унiверситету. – Донецьк: