БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

11. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

Целью раздела ''Безопасность и экологичность'' является выявление опасных и вредных производных факторов, возникающих при изготовлении, монтаже и эксплуатации проектируемого оборудования, а также разработка конкретных технических мероприятий для обеспечения безопасных и безвредных условий труда обслуживающего персонала.

Раздел безопасности и экологичности в данном дипломном проекте разработан применительно к ремонтномеханической мастерской , являющейся помещением с повышенной электрической опасностью II – класса, пожарная безопасность категория Д.

11.1 Характеристика оборудования

В данном дипломном проекте рассматривается автомобильный стробоскоп с микропроцессорным управлением. Ремонтномеханическая мастерская имеют следующие основные параметры:

– суммарная мощность потребления P_∑=10 кВт;

– питающее напряжение U=220 В;

– частота сети f = 50 Гц;

11.2 Опасные и вредные производственные факторы

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» все опасные и вредные производственные факторы делятся по природе действия на физические, химические, биологические и психофизиологические.

Физические факторы:

– воздействие движущихся механических устройств, стружки вызывающие механические травмы;

– повышенный уровень шума и вибрации на рабочем месте;

– воздействие электрического тока на тело человека;

– повышение или понижение температуры воздуха рабочей зоны;

– недостаточная освещенность рабочей зоны;

– выделение вредных веществ;

– воздействие на человека тепловых, электромагнитных излучений.

Воздействие указанных неблагоприятных факторов приводит к производственным травмам, заболеваниям, снижению работоспособности.

11.3 Метеорологические условия в производственном помещении

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» определяются оптимальные и допустимые параметры микроклимата в производственном помещении с категорией работы 2а.

Оптимальные и допустимые величины показателей микроклимата в производственных помещениях.

Показателями, характеризующими микроклимат, являются:

–   температура воздуха в помещении t_п, ^оС;

–   относительная влажность воздуха j, %;

–   скорость движения воздуха V, м/с;

–   интенсивность теплового излучения Е, Вт/м².

Оптимальные и допустимые показатели температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений должны соответствовать значениям, указанным в таблице 13.1.

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы.

Таблица 11.1 – Нормированные параметры микроклимата

Период года	Температура, °С			Относительная влажность воздуха, %		Скорость движения воздуха, м/с		Едоп, Вт/м2
	опт.	доп.		опт.	доп.	опт.	доп.
		верх.	нижн
Холодный	19-21	23	17	40-60	75	0.2	0.1-0.3	35
Теплый	20-22	27	18	40-60	75	0.2	0.1-0.4	35

Для поддержания на заданном уровне параметров микроклимата применяется вытяжная вентиляция, схема которой приведена на рисунке 11.1.

1 - устройство для выброса воздуха (вытяжная шахта);

2 - устройство для очистки воздуха от пыли;

3 - задвижка;

4 - воздухопровод;

5 - вентилятор;

6 - вытяжные отверстия;

7 - электропривод задвижки.

Рисунок 11.1 - Схема вытяжной вентиляции.

11.4 Производственное освещение

Для обеспечения благоприятных условий труда в мастерской применяют систему общего освещения. Освещение на рабочем месте производится согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».

В таблице 11.2 представлены нормы проектирования освещенности.

Таблица 11.2 – Нормы проектирования освещенности

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Контраст различения с фоном	Характеристика фона	Освещенность при искусствен- ном освещении, лк
Высокой точности	0.3-0.5	III, в	Средний	Средний	300

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное и дежурное.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Искусственное освещение может быть двух систем – общее аварийное и комбинированное освещение.

Характеристики зрительной работы:

– наименьший или эквивалентный размер объекта различения 0.3 – 0.5 мм;

– разряд зрительной работы – высокоточный;

– контраст различия объекта с фоном – независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном;

– нормативно - минимальная освещенность Е = 300 лк. d = 0.3¸0.5 мм.

Наличие в мастерской окон, позволяет осуществить на ряду с искусственным и естественное освещение в светлое время суток. В соответствии со СНиП 23 – 05 - 95 минимальный коэффициент освещенности для работ низкой точности при боковом освещении равен 0.3 %. Применение местного освещения в лаборатории допускается. Схема подключения газоразрядной лампы приведена на рисунке 11.2.

Схема подключения газоразрядных ламп в сеть представлена на рисунке 11.3. Включение ламп согласно рисунку 11.3 позволяет исключить явление стробоскопического эффекта.

L - фазный проводник;

LН - дроссель для запуска лампы;

HL - люминесцентная лампа;

SF - стартер (ионное реле);

N - нулевой проводник;

С - конденсатор для улучшения работы стартера.

Рисунок 11.2 - Схема подключения газоразрядной лампы.

Для освещения мастерской следует применять газоразрядные лампы в связи с преимуществом их перед лампами накаливания экономического и светотехнического характера. В помещении мастерской используют газоразрядные лампы ЛБ-80 – 4. Газоразрядные лампы ЛБ-80-4 имеют ряд преимуществ:

– высокая световая отдача (80-120 лм/Вт);

– большой срок службы (до 10000 ч);

– световой поток имеет зеленую полосу в спектре.

Рисунок 11.3 - Схема подключения газоразрядных ламп в сеть.

 
11.5 Мероприятия по защите от вибрации и шума

Нормирование параметров вибрации производится согласно ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ ''Вибрация. Общие требования безопасности''.

Нормируемым параметром вибрации зданий, помещений, оборудования является уровень действующего значения колебательной скорости L, дБ, определяемой относительно порогового значения =5,10-8 м/с. Нормы вибрации для производственных помещений с источником вибраций приведены в таблице 11.3.

Таблица 11.3 – Нормы гигиенической вибрации

Вид вибрации	Значение виброскорости, м/с*10-2 (числитель)
	Уровни виброскорости, дб (знаменатель)
	Среднегеометрическая частота в октавных полосах, Гц
	1	2	4	8	16	31.5	63	125	250	500	1000
в производственных помещениях, в машинных отделениях	–	1.3	0.45	0.22	0.20	0.20	0.20	–	–	–	–
	–	108	99	93	92	92	92	–	–	–	–

Снижение вибрации ведется по двум направлениям:

–   снижение вибрации в её источнике;

–   снижение вибрации на пути её распространения;

–   снижение вибрации в источнике

Источниками шума являются различные машины и механизмы, вентиляционные установки, электрические машины и трансформаторы.

Основным методом нормирования шума является нормирование по предельному спектру. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Шум не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в ГОСТ 12.1.003 – 83 ССБТ ''Шум. Общие требования безопасности'' и представлены в таблице 11.4.

Таблица 11.4 – Допустимые уровни звукового давления

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Эквивал уровни звука, дБ(А)
	31.5	63	125	250	500	1000	3000	4000	8000
Рабочие места водителей машин и обслужива-ющего персонала	104	99	92	86	83	80	78	76	74	80

Одним из основных методов уменьшения шума на производственных объектах является снижение шума в самих источниках – в электрических машинах, вентиляторах, трансформаторах и т.п.

Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Снижение вибрации. Защита от шума предусматривают также снижение шума акустическими методами:

– изменение направленности излучения шума;

– рациональная планировка предприятий и цехов;

– акустическая обработка помещений;

– звукоизоляция.

11.6 Защитные меры от электромагнитных полей и теплового излучения

Интенсивное электромагнитное поле промышленной частоты вызывает у человека нарушение функционального состояния центральной нервной и сердечнососудистой систем. При этом наблюдается повышенная утомляемость, снижение точности движений, изменение кровяного давления и пульса.

Источниками искусственных электромагнитных излучений являются магниты, соленоиды, конденсаторы, линии электропередач, трансформаторы, реакторы.

Опасность воздействия электромагнитного излучения определяется количеством энергии, поглощаемой человеком. Эффект поражения связан с характеристиками электромагнитного поля:

– напряженность электрического поля E, В/м;

– плотность потока энергии Н, А/м;

– частота f;

– время облучения.

Согласно ГОСТ 12.1.002-84 устанавливают предельно допустимые уровни напряженности электромагнитного поля (ЭП) частотой 50 Гц для персонала обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемого ими ЭП, в зависимости от времени пребывания в ЭП, а также требования к проведению контроля уровней напряженности на рабочих местах.

Таблица 11.5 – Допустимые уровни напряженности электрических полей.

Напряженность электрического поля	Допустимое время работы
Е = 5 кВ/м	t = 8 часов
Е = 10 кВ/м	t = 20 часов
Е = 15 кВ/м	t =1.5 часа
Е =20 кВ/м	t =5 мин. в экран. костюме

При измерении напряженности ЭП должны соблюдаться установленные правилами техники безопасности предельно допустимые расстояния от оператора, проводящего измерения, и измерительного прибора до токоведущих частей, находящихся под напряжением. Напряженность ЭП должна измеряться в зоне нахождения человека при выполнении им работы. Во всех случаях должна измеряться напряженность неискаженного ЭП.

Ослабление электромагнитного и теплового излучения на рабочем месте достигается при помощи:

– увеличением расстояния между источником излучения и рабочим местом;

– установки отражающих и поглощающих экранов между источником и рабочим местом;

– применение средств индивидуальной защиты (перчатки, халаты, защитные очки и т.д.).

Установка отражающих или поглощающих экранов, а также применение средств индивидуальной защиты являются наиболее эффективными и часто используемыми методами.

Меры защиты от теплового излучения, могут быть разделены на следующие группы:

– устраняющие источник тепловыделений (изменение технологий, замена плазменных печей электрическими);

– защищающие от тепловых излучений;

– облегчающие теплоотдачу тела человека;

– средства индивидуальной защиты.

Защита от прямого действия тепловых излучений осуществляется в основном путём экранирования - установки термического сопротивления на пути теплового потока.

По принципу действия экраны делятся на поглощающие и отражающие.

Экраны защищают от тепловых излучений, предохраняют от воздействия искр, выплесков расплавленного металла, окалины, шлака.

11.7 Меры защиты от поражения электрическим током

По отрицательному воздействию на человека поражение электрическим током занимает первое место, поэтому защита от него особенно важна.

Нормативные документы по этому разделу: ГОСТ 12.1.019 – 79 ССБТ ''Электробезопасность. Общие требования''; ГОСТ 12.1.030 – 81 ССБТ

Необходимо выполнять следующие мероприятия:

Технические средства:

– применение низких напряжений;

– применение двойной изоляции;

– электрическое разделение сети на отдельные участки;

– компенсация ёмкостной составляющей в цепях большой протяженности при напряжении более 1000В при помощи установки дросселя в рассечку глухозаземляющей нейтрали;

– зануление;

– защитное заземление;

– защитное отключение;

– защита от перехода напряжения высокой стороны трансформатора на низкую;

– выравнивание потенциалов;

– компенсацию токов на землю.

Основные организационно-технические мероприятия:

– вывешивание предупреждающих плакатов;

– организация места работ;

– контроль и профилактика повреждённой изоляции;

– средства защиты и предохранительные приспособления;

– применение блокировок.

Основные организационные мероприятия:

– обучение обслуживающего персонала;

– инструктаж по технике безопасности;

– контроль за проведением работ;

– соблюдение правил техники безопасности.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухозаземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока.

Назначение зануления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Расчет зануления имеет целью определить условия, при которых оно надежно выполняет возложенные на него задачи – быстро отключает поврежденную установку от сети и в то же время обеспечивает безопасность прикосновения человека к запуленному корпусу в аварийный период.

При замыкании фазы на зануленный корпус установка автоматически отключится, если значение тока однофазного короткого замыкания I_кз удовлетворяет условию:

I_кз³3×I_пл.(11.1)

Номинальный ток I_ном, А плавкой вставки определим по формуле 11.2

I_пл = ;

I_ном = ; (11.2)

I_ном == 18.96А;

I_пл == 22.7 А.

Выбираем предохранитель ПР-2 (ток патрона 60 А, ток плавкой вставки 25 А).

Ток короткого I_кз, А замыкания определяем по формуле

. (11.3)

Линия состоит из трех фазных медных проводов и медного нулевого проводника сечением S=5 мм² и 2.5 мм² соответственно. Удельное сопротивление меди r_м=0.018Ом×мм²/м. Длина линии составляет L≈100м. Активные сопротивления фазного R_ф, ОМ и нулевого R_нз, ом защитного проводников:

 (11.4)

;

 

Внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников Х_ф и Х_нз сравнительно малы и ими можно пренебречь, Х_ф=Х_нз=0. Полное сопротивление петли фаза-ноль ,Ом определим по формуле 11.5

;  (11.5)

Фазное напряжение U_ф=220В. В соответствии с литературой [3] полное сопротивление трансформатора Z_т=0,52 Ом. Действительное значение тока

короткого замыкания, проходящего по петле фаза-ноль:

По формуле (11.1) наименьшее допустимое значение I_{кз_пред}:

 

I_{кз_пред} = 3×25 = 75 А.

Так как действительное значение тока короткого замыкания (I_кз=360 А) превышает наименьшее допустимое значение (I_{кз_пред}= 75 А), то отключающая способность системы зануления обеспечена за время τ ≤ 0.2 с.

Поражение человека электрическим током возможно лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.

Ремонтнономеханическая мастерская относится согласно ПУЭ к классу электроустановок до 1000 В и может питаться через преобразовательное устройство от однофазной сети с глухозаземлённой нейтралью.

Мастерская по опасности поражения электрическим током относится к помещениям без повышенной опасности.

В период нормального режима работы обеспечивается полная недоступность всех токоведущих частей установки.

При возникновении аварийной ситуации возможны следующие причины поражения электрическим током:

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

- появление напряжения на корпусах электрооборудования в результате повреждения изоляции и других причин;

- появление напряжения на отключенных токоведущих частях, которых могут касаться люди, вследствие ошибочного включения.

Для устранения возможности поражения людей электрическим током применяется защитное заземление. Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части стенда. Заземление выполнено медными проводниками, соединяющими данные объекты с общим контуром заземления лаборатории.

Согласно требованиям ПУЭ сопротивление защитного заземления не должно превышать в любое время года 4 Ом в установках напряжением до 1000 В.

Защитное заземление – наиболее эффективное техническое средство защиты человека от поражения током при появлении напряжения на металлических корпусах ЭУ. Расчет выполняется по допустимому сопротивлению заземляющего устройства – R_З^доп, которое согласно ПУЭ имеет следующие значения:

 - для установок до 1000 в: R_З^доп = 4Ом, если суммарная мощность источника питания S≥100 кВт. Во всех остальных случаях R_З^доп = 10 Ом.

Мастерская относится к электроустановкам U<1000 В, причем суммарная мощность источника питания S≤100 кВт. Поэтому принимаем R_З^доп=10 Ом.

Определим исходные данные для расчета:

- длина заземлителей l=3 м;

- диаметр труб d=32 мм;

- ширина стальной полосы b=30 мм;

- глубина заложения заземлителей H₀=0.5 м.

Грунт: суглинок с удельным сопротивлением ρ_гр=250 Ом.

Общее сопротивление вертикальных заземлителей R_вз, Ом:

(11.6)

где – H=H₀+(1/2)l;(11.7)

H=1+(1/2)*3=2.5 м;

Количество заземлителей n определим по формуле 11.8

(11.8)

Сопротивление соединительной полосы R_пол, Ом заземлителей:

(11.9)

где l_пол – длина полосы в грунте при расположении заземлителей по контуру;

 (11.10)

где a = 20 – расстояние между заземлителями, м, при размерах мастерской 60x40 м.

Общее сопротивление защитного заземления R_зз, Ом определим по формуле 11.11

 (11.11)

где – η_пол=0.27 - коэффициент использования соединительной полосы при расположении по контуру;