Промышленная экология и безопасность

5 Промышленная экология и безопасность

5.1 Введение

Охрана труда – система законодательных актов и норм, направленных на обеспечение безопасности труда, и соответствующих им социально-экономических, технических, организационных и санитарно-гигиенических мероприятий.

Полностью безопасных и безвредных производств не бывает. Задача охраны труда – свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта для плодотворного труда.

Современное промышленное производство связано с использованием сложных технологических процессов и разнообразного оборудования, являющих источниками физических, химических и других факторов, оказывающих прямое или косвенное влияние на безопасность, здоровье и работоспособность человека.

Конструктивное несовершенство технических устройств и неправильная организация труда может приводить к действию на человека неблагоприятных психофизических факторов.

Нормализация и оптимизация производственной среды и предупреждение вредных выбросов в окружающую среду является необходимым условием жизнедеятельности человека. Улучшение условий труда, повышение его безопасности и безвредности имеет большее экономическое значение. Оно влияет на производительность труда, качество и себестоимость продукции.

В разделе «Промышленная экология и безопасность» выявляются наиболее существенные факторы, и производится выбор, обоснование и расчеты средств защиты и систем нормализации труда и предотвращения вредных выбросов в окружающую среду.

5.2 анализ характера загрязнения окружающей среды при производстве вычислительной техники 5.2.1 Источники загрязнения

В общем случае вычислительная техника представляет собой некоторую конструкцию, то есть совокупность деталей, находящихся в определенных пространственных, механических, электрических, магнитных и энергетических взаимосвязях. Поэтому в процессе производства вычислительной техники используется целый комплекс технологических приемов, связанных с переработкой различных по своей природе исходных материалов, последующей обработкой и сборкой деталей для получения функционально завершенного изделия.

В технологиях производства ЭВМ используются процессы, отрицательно воздействующие на окружающую среду, такие как литье, термическая, гальваническая и механическая обработка, резка, пайка, сварка и окраска. Источники, объекты первичного отрицательного воздействия и применяемые способы защиты среды обобщены в таблице 5.4.

Литейное производство связано с загрязнением атмосферы пылью, окисью углерода, сернистым ангидридом, а сточных вод механическими взвесями, в виде пыли, флюсов, окалины.

При термической обработке в атмосферу через систему вентиляции могут выбрасываться пары масла, окиси углерода, аммиака, цианистого водорода, а также пыли. Электротермическое оборудование потребляет воду для охлаждения, и в сточных водах могут находиться вредные вещества.

Гальванические работы сопряжены с использованием больших объемов воды для приготовления растворов электролитов и промывных операций. Поэтому сточные воды в этих случаях значительно загрязнены ядовитыми химическими веществами. Кроме того, воздух, удаляемый от технологического гальванического оборудования, содержит большое количество вредных веществ в различных агрегатных состояниях:

–           капельножидким (брызги),

–           тонкодисперсионном аэрозоле,

–           паро- и газообразном.

При механической обработке материалов для охлаждения оборудования и инструмента, промывки деталей, санитарно-гигенической обработки помещений широко используется вода. сточные воды в этих случаях могут быть загрязнены минеральными маслами, мылами, металлической и абразивной пылью, эмульгаторами. Кроме того, при механической обработке металлов в атмосферу через систему вентиляции могут выбрасываться пыль, стружка, туманы масел и эмульсий, а при обработке неметаллических материалов – вредные пары связующих смол и пыль.

Таблица 5.1.

Технологический процесс	Объект отрицательного воздействия	Источник загрязнения	Способ защиты
Литье	Атмосфера	Пыле- газовыделение	Пылеулавливание, фильтрация
	Гидросфера	Сточные воды	Фильтрование, отстаивание, реагентная обработка
Термическая обработка	Атмосфера	Пыле- газовыделение	Пылеулавливание, фильтрация
	Гидросфера	Сточные воды	Фильтрование, отстаивание, реагентная обработка
Гальваническая обработка	Атмосфера	Выделение вредных веществ в различном агрегатном состоянии	Очистка
	Гидросфера	Сточные воды	То же
Механическая обработка	Атмосфера	Пыле- газовыделение	Пылеулавливание, фильтрация
	Гидросфера	Сточные воды	То же
Резка, сварка, пайка	Атмосфера	Пыле- газовыделение	Пылеулавливание, фильтрация
	Гидросфера	Сточные воды	То же
Лакокрасочные работы	Атмосфера	Газовыделение, лакокрасочные туманы	Фильтрация
	Гидросфера	Сточные воды	То же
Сборка	Гидросфера	Сточные воды	То же

Газовая и плазменная резка металлов, технологические процессы сварки и пайки сопровождаются выделением пыли и токсичных газов, а сточные воды могут загрязняться механическими примесями, кислотами.

Лакокрасочные работы связаны с выделением в атмосферу вредных веществ в вид паромов растворителей и лакокрасочных аэрозолей в процессе нанесения покрытия и при высыхании изделий. При уборке такого рода помещений сточные воды могут загрязняться примесями растворителей лаков и красок.

Процесс получения функционально завершенного изделия заканчивается сборочными операциями. Отрицательное воздействие на окружающую среду процессов сборки менее ощутимо. Однако и в этих случаях при проведении санитарно-гигенической обработки производственных помещений в сточные воды могут попадать различные нежелательные примеси.

5.2.2 Очистка воздуха от вредных примесей

Участок сверления и рубки печатных плат производит выброс стеклопластиковой пыли – вещества 3 класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76 («Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»).

Для защиты рабочего персонала от воздействия примеси в помещении участка применена вентиляционная система со скоростью движения воздуха в вытяжных столах 1.5 м/сек и общим расходом очищаемого воздуха на участке сверления и рубки печатных плат L=18000 м³/ч.

Для предотвращения выброса стеклопластиковой пыли в атмосферу применяем в качестве пылеуловителя циклон.

Исходные данные:

объем очищаемого вентиляционного воздуха Q=5 м³/с,

плотность газа при рабочих условиях r=1.3 кг/м³,

вязкость газа m=42.2×10^-6 Па×с,

дисперсионный состав пыли d₅₀ и lgs_ч=0.77,

r_ч=1300 кг/м – плотность частиц пыли.

h=0.9 – требуемая эффективность очистки газа.

Расчет циклона ведется методом последовательных приближений в следующем порядке:

1. Выбираем тип циклона – ЦН-24 и определяем оптимальную скорость газа w_оп в сечении циклона с диаметром D. Из таблицы 1: w_оп=4.5 м/с.

2. Вычисляем диаметр циклона D(м) по формуле =0.3015 м.

Полученное значение округляем до ближайшего типового значения. Внутренний диаметр циклона выбираем D=0.3 м.

3. По выбранному диаметру циклона находим действительную скорость движения газа в циклоне:

=4.76 м/с,

где n=1 – количество циклонов.

4. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона:

=67,

где

k₁=0.93 – поправочный коэффициент на диаметр циклона;

k₂=0.9 – поправочный коэффициент на запыленность газа;

=80 – коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром 500 мм, при C_вх=80 г/м.

5. Гидравлическое сопротивление циклона вычисляется по формуле:

=971 Па/м.

6. Эффективность очистки газа в циклоне вычисляется по формуле:

,

где

 - табличная функция от параметра x, равного:

.

Для выбранного циклона значение =8.5 мкм, =0.308.

Значение  определяем по формуле:

=87,

где значение  определено по условиям работы типового циклона: D_T=0.6 м, r_чт=1930 кг/м³, m_T=22.2*^10-6 Па*с, w_T=3.5 м/с.

Определив значение x, по данным таблицы 6 находим параметр =0.8413.

=0.0921.

Полученный коэффициент очистки больше требуемого, следовательно, тип циклона выбран верно.

5.3 Анализ влияния опасных и вредных факторов, при эксплуатации программы интерпретатора Пролог

Разрабатываемая в данном дипломном проекте модель внешней среды, представляет собой программный комплекс, функционирующий на средствах вычислительной техники, при эксплуатации которых возникают следующие опасные и вредные факторы:

Физические:

–           повышенный уровень шума на рабочем месте;

–           опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через человека;

–           пожарная опасность;

–           повышенный уровень электромагнитных излучений;

–           повышенная яркость света;

–           прямая и отраженная блеклость;

–           нарушение микроклимата рабочих помещений.

Психофизиологические:

–           гиподинамия;

–           умственное перенапряжение;

–           перенапряжение зрительных анализаторов;

5.3.1 Повышенный уровень шума на рабочем месте

Шум при работе средств вычислительной техники возникает при работе вентиляторов блоков питания аппаратуры, устройств вывода информации – принтеров, графопостроителей.

При длительном воздействии шума на человека происходят нежелательные явления: снижается острота слуха, повышается кровяное давление. Кроме того, шум оказывает воздействие на общее состояние человека, вызывая чувства неуверенности, стесненности, тревоги, плохого самочувствия, что приводит к снижению производительности труда, возникновению ошибок, может стать причиной травматизма.

Ослабления шума можно достигнуть следующими способами:

–           уменьшение шума в источнике;

–           изменение направленности излучения;

–           рациональная планировка рабочего помещения (звукоизоляция стен, окон, дверей, потолка; установка штучных звукопоглощателей; размещение более тихих помещений вдали от шумных);

–           борьба с шумом на пути его распространения (звукоизолирующие ограждения, кожухи, экраны, кабины).

Уровень шума на рабочем месте должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003-83. Согласно этому ГОСТу уровень звукового давления на постоянных рабочих местах в производственных помещениях при продолжительности шума более четырех часов должен соответствовать данным в таблице 5.2

Помещения	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц									Уровень звука, дБА
	31.5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
	Уровни звукового давления, дБ
постоянние рабочие места в офисных помещениях	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50

5.3.2 Опасный уровень напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через человека

Все используемые в данной разработке средства вычислительной техники в качестве источника питания используют переменное напряжение сети 220В, что может повлечь за собой поражение человека электрическим током. В соответствии с классификацией помещений по степени электрической опасности используемое рабочее помещение можно отнести к особо опасным.

Причинами поражения человека электрическим токов являются:

–            случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

–            появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования – корпусах, кожухах и т.д. в результате повреждения изоляции и других причин;

–            появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения устройства;

–            возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.

При работе аппаратуры запрещается:

1.           проверять на ощупь наличие напряжения токоведущих частей аппаратуры;

2.           применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией;

3.           проводить работу и монтаж в аппаратуре, находящейся под напряжением;

4.           подключать блоки и прибора к работающей аппаратуре.

Чтобы избежать поражения электрическим током используются следующие технические средства, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках:

–           защитное заземление;

–           защитное отключение;

–           зануление;

–           выравнивание потенциалов.

5.3.3 Пожарная опасность

Пожары в ВЦ представляют особую опасность, так как сопряжены с огромными материальными потерями.

В качестве горючего компонента на ВЦ могут служить строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, окна, двери, полы, мебель, стеллажи, магнитные ленты и диски, изоляция силовых кабелей, а также радиотехнические детали и соединительные провода электронной схемы.

Окислитель в виде кислорода воздуха имеется в любой точке помещения ВЦ.

Источниками воспламенения на ВЦ могут быть электрические искры, дуги и перегретые участки. Источники воспламенения возникают в электронных схемах, кабельных линиях, вспомогательных электрических и электронных приборах, а также в устройствах, применяемых для технического обслуживания элементов ЭВМ.

Таким образом, на ВЦ могут присутствовать все три основные фактора, способствующих возникновению пожара.

Кабельные линии электропитания состоят из горючего изоляционного материала, а также содержат вероятные источники открытого огня. Они являются –наиболее опасным элементом в конструкции ЭВМ и вычислительного центра с точки зрения возникновения и развития пожара.

Другим местом, где может возникнуть пожар, является хранилище информации. Ущерб от пожара определяется не только стоимостью сгоревших магнитных лент и дисков, но и потерей информации, записанной на ней.

Для обеспечения своевременных мер по обнаружению и локализации пожара, эвакуации рабочего персонала, а также для уменьшения материальных потерь необходимо выполнять следующие условия:

–           наличие системы автоматической пожарной сигнализации;

–           наличие эвакуационных путей и выходов;

–           наличие первичных средств тушения пожаров: пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, сухой песок, огнетушители.

Следует обратить особое внимание на то, что применение воды в машинных залах ЭВМ, ввиду опасности повреждения дорогостоящего электронного оборудования возможно только в исключительных случаях, когда пожар угрожает принять крупные размеры.

5.3.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений

Электромагнитные излучения влияют на нервную систему человека, изменяют ориентацию клеток и цепей молекул в соответствии с направлением силовых линий электрического поля, биохимическую активность молекул и состав крови.

Действующие нормы СНиП 848-70 предусматривают следующие предельно допустимые величины:

1.           напряженность электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах на должна превышать по электрической составляющей 20 В/м в диапазоне частот 100 кГц-30МГц и 5 В/м в диапазоне 30-300 МГц;

2.           по магнитной составляющей предельная величина равна 5 А/м в диапазоне частот 100 кГц-1.5МГц.

Ослабления мощности электромагнитного поля можно достичь следующими способами:

1.          увеличить расстояние между источником и рабочим местом;

2.          установить поглощающий или отражающий экран между источником и рабочим местом.

5.3.5 Повышенная яркость света

Свет является важным стимулятором не только зрительного анализатора, но и организма в целом, а также общей работоспособности человека. Положительное влияние его на производительность труда и качество работы в настоящее время не вызывает сомнений.

Обеспечение гигиенически рациональных условий освещения способствует длительному сохранению работоспособности, что приводит к росту производительности труда и к снижению ошибок в процессе труда.

Поскольку при работе с программным комплексом главным источником визуального отображения информации является монитор, который представляет собой самосветящийся прибор, то общая освещенность может вызвать перегрузку зрительных органов, что приводит к повышенному утомлению зрения в процессе выполнения работ и повышает опасность травматизма зрительных органов.

Освещенность рабочей зоны должна соответствовать нормам СНиП 11-4-79 «Искусственное освещение для зрительной работы малой степени точности (разряд V) и работа с самосветящимися материалами (разряд VII).

Яркость в поле зрения работающего должна быть распределена равномерно. Поскольку в поле зрения работающего постоянно находятся поверхности, значительно отличающие по яркости (например: экран монитора – текстовый документ и т.д.) то при переводе взгляда в яркоосвещенной на слабоосвещенную поверхность глаз должен переадаптироваться. Частая переадаптация ведет развитию утомления зрения. Степень неравномерности определяется коэффициентом неравномерности, который согласно требованиям СНиП 11-4-79 для данного вида работ должен быть не менее 0.3 в пределах рабочей области.

5.3.6 Прямая и отраженная блеклость

Прямая блеклость создается в основном источниками света и осветительными приборами. Находящиеся в поле зрения открытые лампы приводят к быстрому утомлению зрения и снижению производительности труда. Отраженная блеклость создается рабочими поверхностями, обладающими коэффициентом зеркального отражения по направлению к глазу работающего. Отраженная блеклость вызывает ослепленность и ведет к увеличению утомления зрения. Наиболее всего наличие блеклости присуще мониторам, которые функционально являются источником света и частью рабочей области.

Блеклость монитора устраняется следующими способами:

1.           должна быть возможность изменения его положения: поверхность экрана монитора устанавливается относительно вертикальной плоскости на +6…-15 градусов; относительно горизонтальной на 0…45 градусов;

2.           применение специальной арматуры – экранных фильтров;

3.           высота подвеса светильников должна соответствовать нормам СНиП 11-4-79.

5.3.7 Нарушение микроклимата рабочих помещений

Метеорологические условия или микроклимат в производственных помещениях определяется следующими параметрами:

1.          температура воздуха, °С;

2.          относительная влажность, %;

3.          скорость движения воздуха на рабочем месте, м/с.

Работа с комплексом программно-аппаратных средств относится к работам легкой тяжести (I категория), т.к. выполняется сидя или стоя, может быть связана с ходьбой, но не требует систематического физического напряжения и переноски тяжестей. Согласно категории проводимых работ и ГОСТ 12.1.005-76 оптимальные параметры микроклимата при проведении данной работы должны соответствовать значениям, указанным в таблице 5.3.

Таблица 5.3.

Период года	Температура, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость воздуха, м/с
Холодный и переходный	20-23	60-40	0.1
Теплый	22-25	60-40	0.1

Запыленность воздуха в машинном зале не должна превышать 0.2 мг/м² при размере частиц не более 2 мкм.

Для обеспечения установленных параметров микроклимата и чистоты воздуха в машинном зале применяют вентиляцию. В ВЦ применяют общеобменную искусственную вентиляцию в сочетании с местной, как искусственной, так и естественной. Общеобменная вентиляция используется для обеспечения в помещениях ВЦ соответствующих микроклиматических параметров; местная – для охлаждения собственно ЭВМ и вспомогательного оборудования.

В помещениях ВЦ предусматривают систему отопления, которая должна обеспечивать достаточное, постоянное и равномерное нагревание воздуха в холодный период года.

5.3.8 Защита от психофизиологических факторов

Защита от психофизиологических факторов осуществляется за счет реализации эргономических требований, предъявляемых к аппаратуре и рабочему месту в целом.

Эргономические требования в комплексе выражают три стороны деятельности человека – эффективность работы, сохранение здоровья и развитие личности в процессе труда. Эти требования определяются характеристиками человека. В перечне общих требований эргономики различают требования, учитываемые в процессе разработки ПЭВМ (требования к информации, предъявляемой человеку-оператору и к техническим средствам) и требования, учитываемые при эксплуатации изделий (требования к рабочим местам и рабочей среде).

5.4 Анализ использования защитных экранов для снижения влияния опасных и вредных факторов, во время работы на автоматизированном рабочем месте

Основным источником вредных факторов, оказываемых наиболее существенное влияние на здоровье оператора ЭВМ, является электронно-лучевой монитор.

Мероприятия по устранению данной проблемы могут осуществляться двумя путями:

–            Отказ от электронно-лучевой технологии. Основной проблемой данного способа является чрезмерная дороговизна мониторов, изготовленных по другим технологиям.

–            Применение защитных экранов. Применение защитных экранов является наиболее приемлемым (в плане затраты / результат) способом борьбы с воздействиями электронно-лучевых трубок.

5.4.1 Основные функции защитных экранов, необходимые для снижения влияния вредных и опасных факторов, во время работы с программным средством

Защита зрения оператора является основной функцией экрана. Зрение больше всего страдает от –повышенной яркости экрана электронно-лучевого монитора и недостаточного контраста изображения. Защитный экран уменьшает общую яркость изображения, вместе с тем темные участки изображения остаются хорошо различимыми, поскольку сильно увеличивается общий контраст и устраняются блики.

Экраны выполняют следующие защитные функции:

5.4.1.1 Защита от электростатического и электромагнитного воздействий

Основным источником вредного воздействия на организм человека являются электромагнитные колебания низкой частоты, связанные с работой схем развертки электронного луча. Они воздействуют на обмен веществ в организме и могут приводить к патологическим изменениям в клетках мягких тканей.

Другим источником вредного воздействия является электростатический заряд, скапливающийся на лицевой поверхности монитора. Вызываемая им деионизация атмосферы вокруг оператора угнетающе действует на нервную систему, способствуя развитию депрессии у оператора.

5.4.1.2 Защита от рентгеновского излучения

Рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронного луча на внутренней поверхности кинескопа, является еще одним источником вредных воздействий на человека, приводящим к серьезным нарушениям функций организма на атомарном уровне.

5.4.1.3 Защита от ультрафиолетового излучения

Синий люминофор экрана имеет частичное излучение ультрафиолетовой области спектра. Это воздействие существенно при длительной работе с компьютером, приводящее к заболеваниям сетчатки глаза.