Глава 16 Безопасность производственного оборудования

16.1 Общие требования безопасности производственного оборудования

Общие требования безопасности к производственному оборудованию, являющиеся основой для установления требований безопасности в стандартах, технических условиях, эксплуатационных и других конструкторских документах на производственное оборудование конкретных групп, видов, моделей (марок) установлены в стандарте ГОСТ 12.2.003 и распространяется на оборудование, применяемое во всех отраслях народного хозяйства

Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации (т.е. использование по назначению, техническое обслуживание и ремонт, транспортирование и хранение) как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов.

Безопасность конструкции производственного оборудования обеспечивается:

1) выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов;

2) минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования;

3) выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации;

4) выбором технологических процессов изготовления;

5) применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных (в том числе пожаровзрывоопасных) ситуаций;

6) надежностью конструкции и ее элементов;

7) применением средств механизации, автоматизации и дистанционного управления и контроля;

8) возможностью использования средств защиты, не входящих в конструкцию;

9) выполнением эргономических требований;

10) ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих.

Требования безопасности к технологическому комплексу также учитывают возможные опасности, вызванные совместным функционированием производственного оборудования, составляющих комплекс.

Каждый технологический комплекс и автономно используемое производственное оборудование комплектуются эксплуатационной документацией, содержащей требования (правила), предотвращающие возникновение опасных ситуаций при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации.

Производственное оборудование должно отвечать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации и в процессе эксплуатации не загрязнять природную среду выбросами вредных веществ и вредных микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных стандартами и санитарными нормами.

Материалы конструкции производственного оборудования не должны оказывать опасное и вредное воздействие на организм человека на всех заданных режимах работы и предусмотренных условиях эксплуатации, а также создавать пожаровзрывоопасные ситуации.

Конструкция производственного оборудования должна исключать:

- нагрузки, способные вызвать разрушения, представляющие опасность для работающих. Если их невозможно предотвратить, то отдельные детали или сборочные единицы ограждают или располагают так, чтобы их разрушающиеся части не создавали травмоопасных ситуаций;

- возможность падения, опрокидывания и самопроизвольного смещения частей оборудования. Если необходимая устойчивость не может быть достигнута, то предусматривают средства и методы закрепления, которые оговариваются в эксплуатационной документации;

- падение или выбрасывание предметов (например, инструмента, заготовок, обработанных деталей, стружки), представляющих опасность для работающих, а также выбросов смазывающих, охлаждающих и других рабочих жидкостей. Для этих целей используют защитные ограждения;

- контакт его горячих частей с пожаровзрывоопасными веществами; возможность соприкасания работающего с горячими или переохлажденными частями или нахождение в непосредственной близости от таких частей; а также разбрызгивание горячих обрабатываемых или используемых материалов и веществ.

Движущиеся части производственного оборудования, являющиеся возможным источником травмоопасности, ограждают или располагают так, чтобы исключить возможность прикасания к ним работающего. Если функциональное назначение движущихся частей не допускает использование ограждений, то в конструкции предусматривается сигнализацию, предупреждающую о пуске оборудования, а также сигнальные цвета и знаки безопасности.

Производственное оборудование и его основные части (в том числе трубопроводы гидро-, паро-, пневмосистем, предохранительные клапаны, кабели и др.) защищают ограждениями или располагают так, чтобы предотвратить случайное повреждение.

Производственное оборудование выполяется так, чтобы:

- быть пожаровзрывобезопасным;

- исключить накопление зарядов статического электричества, представляющих опасность для работающего и возможности возникновения пожара и взрыва;

- шум, ультразвук и вибрация в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации не превышали установленные стандартами допустимые уровни;

- иметь устройства (средства) для обеспечения электробезопасности (ограждение, заземление, зануление, изоляция токоведущих частей, защитное отключение и др.);

- элементы конструкции оборудования не имели острых углов, кромок, заусенцев и поверхностей с неровностями, представляющих опасность травмирования работающих или предусматривали меры защиты работающих.

- исключить или ограничить безопасными уровнями воздействие на работающих вредных излучений.

Производственное оборудование, работа которого сопровождается выделением вредных веществ (в том числе пожаровзрывоопасных), или вредных микроорганизмов, содержит встроенные устройства для их удаления так, чтобы концентрация вредных веществ и микроорганизмов в рабочей зоне, а также их выбросы в природную среду не превышали значений, установленных стандартами и санитарными нормами. При необходимости осуществляется предварительная очистка или нейтрализация выбросов. Если совместное удаление различных вредных веществ и микроорганизмов представляет опасность, то предусматривается их раздельное удаление.

Производственное оборудование оснащают местным освещением, соответствующее характеру работы.

16.2 Требования к рабочим местам, системе управления, к средствам защиты и сигнальным устройствам.

Требования к рабочим местам. Безопасность при работе на производственном оборудовании, его техническом обслуживании, ремонте и уборке, обеспечивается соблюдением эргономических требований к конструкции рабочего места, его размерам и взаимном расположении элементов (органов управления, средств отображения информации, вспомогательного оборудования и др.).

Для защиты от неблагоприятных воздействий опасных и вредных производственных факторов в состав рабочего места входит кабина, конструкция которой обеспечивает необходимые защитные функции, включая создание оптимальных микроклиматических условий, удобство выполнения рабочих операций и оптимальный обзор производственного оборудования и окружающего пространства.

Если рабочее место расположено выше уровня пола – предусматриваются площадки, лестницы и перила, конструкция которых исключает возможность падения работающих и обеспечивает удобное и безопасное выполнение трудовых операций, включая операции по техническому обслуживанию.

Требования к системе управления. Система управления обеспечивает надежное и безопасное функционирование производственного оборудования на всех режимах работы и исключает создание опасных ситуаций из-за нарушения работающими последовательности управляющих действий.

Рабочие места снабжают надписями, схемами и другими средствами информации о необходимой последовательности управляющих действий.

В зависимости от сложности управления и контроля за режимом работы производственного оборудования система управления включает: средства автоматической нормализации режима работы, автоматического (экстренного) торможения и аварийного останова (выключения), средства сигнализации, если нарушение режима работы может явиться причиной создания опасной ситуации и их использование может уменьшить или предотвратить опасность.

Центральный пульт управления технологическим комплексом оборудуют сигнализацией, мнемосхемой или другими средствами отображения информации о нарушениях нормального функционирования всех единиц производственного оборудования, средствами аварийного останова (выключения) и располагают так, чтобы оператор имел возможность контролировать отсутствие людей в опасных зонах технологического комплекса.

Командные устройства системы управления (органы управления) должны быть:

- легко доступны и свободно различимы, обозначены надписями, символами или другими способами;

- сконструированы и размещены так, чтобы исключалось непроизвольное их перемещение и обеспечивалось надежное и однозначное манипулирование, в том числе при использовании работающим средств индивидуальной защиты;

- размещены с учетом требуемых усилий для перемещения, последовательности и частоты использования, а также значимости функций;

- выполнены так, чтобы их форма, размеры и поверхности контакта с работающим соответствовали способу захвата (пальцами, кистью) или нажатия (пальцем, ладонью, стопой ноги);

- расположены вне опасной зоны.

Если требуется повышенная защита работающих, то необходимо:

- блокировать возможность автоматического управления;

- движение элементов конструкции осуществлять только при постоянном приложении усилия работающего к органу управления движением;

- прекращать работу сопряженного оборудования, если его работа может вызвать дополнительную опасность;

- исключать функционирование частей производственного оборудования, не участвующих в осуществлении выбранного режима;

- снижать скорости движущихся частей производственного оборудования, участвующих в осуществлении выбранного режима.

Полное или частичное прекращение энергоснабжения и последующее его восстановление не должны приводить к возникновению опасных ситуаций, в том числе: самопроизвольному пуску при восстановлении энергоснабжения; невыполнению уже выданной команды на останов; падению и выбрасыванию подвижных частей производственного оборудования и закрепленных на нем предметов (заготовок, инструмента); снижению эффективности защитных устройств.

Требования к средствам защиты и сигнальным устройствам. Конструкция средств защиты должна обеспечивать выполнение ими своего назначения и возможность контроля функционирования производственного оборудования в процессе эксплуатации или при возникновении опасной ситуации. Действие средств защиты должно прекращаться только после того как закончится действие опасного или вредного производственного фактора. Отказ одного из средств защиты или его элемента не должен приводить к прекращению нормального функционирования других средств защиты.

Средства защиты располагают так, чтобы не ограничить технологические возможности производственного оборудования и обеспечить удобство эксплуатации и технического обслуживания. Если конструкция средств защиты не может обеспечить все технологические возможности производственного оборудования, то приоритетным является требование обеспечения защиты работающего.

Сигнальные устройства, предупреждающие об опасности, выполняют и располагают так, чтобы их сигналы были хорошо различимы и слышны в производственной обстановке всеми лицами, которым угрожает опасность.

Части производственного оборудования, представляющие опасность, окрашивают в сигнальные цвета и обозначают соответствующим знаком безопасности.

16.3 Требования к надежности производственного оборудования

Повышение надежности современного химического оборудования имеет особое значение, так как его эксплуатация связана с обработкой токсичных, пожаро- и взрывоопасных веществ и осуществляется под высоким давлением или в глубоком вакууме, при высоких или низких температурах, больших скоростях перемещения материальных сред.

Под надежностью понимают свойство оборудования выполнять заданные функции при сохранении эксплуатационных показателей в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Надежность оборудования обуславливается безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособность при выполнении определенного объема работ в заданных условиях эксплуатации.

Отказом называют событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности оборудования.

Различают три характерные группы отказов: приработочные, внезапные и износовые.

Приработочные отказы являются результатом дефекта элементов оборудования и ошибок, допущенных при его сборке и монтаже. Поэтому после сборки и монтажа оборудования необходимо время для его проверки в работе, приработки (десятки, реже - сотни часов).

После окончания приработки наступает период нормальной эксплуатации. Для непрерывных химико-технологических процессов характерны длительные сроки непрерывной работы оборудования - от 300 до 1000 суток и более. Для этого периода характерны внезапные (случайные) отказы.

По мере увеличения срока эксплуатации оборудования и приближения его к среднему сроку службы увеличивается и вероятность возникновения износовых (постепенных) отказов. Для предотвращения износовых отказов применяют профилактическую замену элементов оборудования до наступления их износа.

Основная задача, связанная с повышением безотказности оборудования, заключается в регулировании, вплоть до полной ликвидации, приработочных и износовых отказов и в создании условий для появления минимального числа внезапных отказов, их легкого и быстрого устранения.

Долговечность - свойство системы сохранять работоспособность в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

При исследовании долговечности оборудования прежде всего необходимо определить технически и экономически целесооб­разные сроки его эксплуатации. Экономически целесообразным пределом эксплуатации оборудования следует считать тот момент, когда предстоящие расходы на капитальный ремонт приближаются к стоимости нового оборудования. Выгоднее приобрести новое оборудование, чем ремонтировать старое, тем более, что новое оборудование по качеству всегда превосходит восстановленное и, кроме того, показатели нового оборудования в результате непрерывного технического прогресса значительно выше.

Ремонтопригодность – приспособленность системы к предупреждению, отысканию и устранению в ней отказов и неисправностей, что достигается проведением технического обслуживания и ремонтов.

Оборудование может быть ремонтируемым (может быть восстановлено в данных условиях эксплуатации) и неремонтируемым (т.е. не подлежит, либо не поддается восстановлению в данных условиях эксплуатации). Неремонтируемое оборудование может иметь только один отказ, так как после первого же отказа оно подлежит замене. Для него понятия безотказности и долговечности практически совпадают, так как при наступлении первого же отказа нарушается безотказность и исчерпывается долговечность.

Основные направления повышения надежности химического оборудования. Надежность оборудования:

- рассчитывают и закладывают при проектировании;

- обеспечивают при изготовлении

- и поддерживают в условиях эксплуатации.

При проектировании оборудования необходимо применительно к условиям эксплуатации выбирать конструкцию оптимальных форм и размеров, требуемой механической прочности и герметичности. Конструкционные материалы выбирают с учетом общих и специальных условий эксплуатации оборудования: давления, температуры, агрессивного воздействия среды и др. При проектировании оборудования стремятся к упрощению кинематических схем, уменьшению действующих в машинах динамических нагрузок, применению средств защиты от перегрузок и т. д.

В процессе изготовления оборудования реализуются все основные пути создания надежного оборудования в определенных условиях эксплуатации. К ним относятся: получение заготовок высокого качества; применение современных технологических приемов, обеспечивающих качественное изготовление и сборку оборудования, применение процессов упрочняющей обработки для получения деталей с высоким сопротивлением износу в условиях эксплуатации; повышение точности изготовления деталей и сборки машин и аппаратов и т. д.

В процессе эксплуатации надежность оборудования поддерживается строгим соблюдением заданных параметров рабочего режима, качественным обслуживанием и необходимым профилактическим обслуживанием.

Одним из методов повышения надежности является резервирование, т. е. введение в систему добавочных (дублирующих) элементов, включаемых параллельно основным, что способствует созданию систем, надежность которых выше надежности, входящих в них элементов.

Различают два принципиально различных метода резервирования: общее, при котором резервируется весь аппарат, и раздельное, при котором резервируются отдельные узлы аппарата. Раздельное резервирование при прочих равных условиях обеспечивает больший выигрыш в надежности, чем общее.

Резервирование может быть постоянным, при котором резервные аппараты присоединены к основным в течение всего времени работы и работают одновременно с ними или замещаемым, т. е. включаемым временно для замещения основного аппарата в случае его отказа. Постоянное резервирование становится единственно возможным в тех случаях, когда недопустимы даже кратковременные остановки процесса для перехода с основного аппарата на резервный.

Наряду с достоинствами, резервирование имеет и недостатки: оно усложняет оборудование, удорожает его обслуживание, содержание и ремонт и поэтому не всегда экономически выгодно.

Использовать резервирование целесообразно лишь в том случае, когда отсутствуют более простые способы повышения надежности технологического оборудования.