Гармаза_Охрана труда

v

Iи

Iо

Рис.11.1. Схема электрических явлений при разделении поверхностей контакта твердых тел:

v – скорость разделения поверхностей; Iо – ток, обусловленный омической проводимостью разделяющихся поверхностей; Iи – ток ионизации

в зазоре между разделяющимися поверхностями

Основными величинами, характеризующими способность различных веществ электризоваться, являются их диэлектрическая проницаемость ε и удельное сопротивление ρ. Материалы с одина-

ковым удельным электрическим сопротивлением, а также с ρ < 107 Ом см практически не электризуются.

Величина заряда на поверхности материала зависит также от скорости разделения поверхностей, т. е. от интенсивности технологического процесса.

Основная опасность электризации в производственных процессах – возможность воспламенения горючей смеси искровыми разрядами. Однако разряд статического электричества, ощущаемого человеком как болезненный укол, может явиться косвенной причиной несчастного случая.

Воспламеняющая способность искровых разрядов зависит от их энергии W, Дж, которая при разряде с проводящей поверхности может быть рассчитана по формуле

W = 0,5 C U2,

где С – электрическая емкость заряженной поверхности, Ф; U – потенциал заряженной поверхности, В.

Условием воспламенения взрывоопасной смеси искрой разряда статического электричества является превышение энергии, выделяемой при искровом разряде, над минимальной энергией, необходимой для воспламенения смеси.

Минимальная энергия воспламенения различных горючих смесей приведена в табл. 11.1 и 11.2.

219

Таблица 11.1

Минимальная энергия, необходимая для воспламенения паро- и газовоздушных смесей

Вещества, входящие в состав смеси	Минимальная энергия воспламенения,
	мДж
Сероуглерод	0,009
Водород	0,019
Оксид этилена	0,06
Ацетилен	0,19
Бензол	0,2
Ацетон	0,6
Этиловый спирт	0,65
Бутан, этан	0,25
Пропан	0,26
Метан	0,28
Этиловый спирт	0,45
Сероводород	7,0
Оксид углерода	8,0

В производственных условиях часто встречаются случаи возникновения разрядов между заряженным диэлектриком и заземленным проводником. Энергия искрового разряда с заряженной диэлектрической поверхности значительно меньше энергии разряда с проводящей поверхности, так как разряжается не вся заряженная поверхность диэлектрика, а лишь небольшой участок малой емкости, для которого напряженность электрического поля достигла пробивного значения. Энергия разряда с диэлектрической поверхности может быть определена лишь экспериментально.

Таблица 11.2

Минимальная энергия, необходимая для воспламенения некоторых пылевоздушных смесей

Вещества, входящие в состав смеси	Минимальная энергия воспламенения,
	мДж
Стеарат алюминия, ацетилцеллюлоза,
сера, цирконий	5,0
Древесная мука	20,0
Магний	20,0
Резина	30,0
Уголь	40,0
Алюминий	50,0
Казеин	60,0
Полиэтилен	80,0
Полистирол	120,0
220

На воспламеняющую способность электрической искры влияет ряд факторов. Наиболее существенные из них – концентрация, температура и давление взрывоопасной смеси.

Предупреждение накопления зарядов статического электричества на проводящих объектах достигается заземлением оборудования. При этом сопротивлениезаземляющихустройствнедолжнопревышать100 Ом.

Для предотвращения накопления зарядов статического электричества на диэлектриках применяют индукционные, высоковольтные и радиоизотопные нейтрализаторы.

2.Экспериментальная часть

2.1.Описание лабораторной установки и измерительной техники

Лабораторная установка для исследования процесса образования и накопления зарядов статического электричества выполнена из органического стекла и работает по замкнутому циклу движения твердой фазы (рис. 11.2). В качестве транспортируемого материала используется гранулированный полипропилен или другой диэлектрический материал.

3

2 5

1		6
	4

Рис. 11.2. Схема лабораторной установки:

1 – шибер; 2 – трубопровод; 3 – циклон; 4 – бункер; 5 – ротаметр; 6 – воздуходувка

221

Частицы транспортируемого материала захватываются потоком воздуха и по трубопроводу 2 подаются в циклон 3, где происходит отделение их от воздушного потока. Ударяясь о стенки трубопровода и циклона, частицы материала приобретают электрический заряд и, ссыпаясь в бункер 4, передают его металлической футеровке бункера.

Измеритель электрических зарядов ПК2-3А (рис. 11.3) предназначен для измерения потенциала поверхностной плотности и определения знака заряда.

а	1

d

4

3 2

b с

Рис. 11.3. Измеритель электрических зарядов ПК2-3А:

a – насадка № 1; b – насадка № 2; c – насадка № 3; d – насадка № 4; 1 – регулятор; 2 – стрелочный прибор; 3 – курок; 4 – кнопка

Пределы измерения потенциала – от 0 до 50 кВ с поддиапазонами 0–1,0 кВ, 10–50 кВ. Пределы измерения плотности заряда – от 0 до 20 мкКл/м. Прибор имеет две сменные насадки и два дополнительных диска с комбинированными отверстиями для расширения пределов измерения потенциала. Насадки и диски применяются в соответствии с табл. 11.3.

	Условия применения насадок			Таблица 11.3
Обозначение и номер		Пределы измерения		Пределы измерения
насадки		потенциала, кВ		плотности заряда
№ 1 × 0,1 (а)		0–1		–
№ 2 (диск) × 1 (b)		0–10		–
№ 3 (диск) × 5 (с)		0–50		–
№4 × 2 (d)		–		0–20 мкКл/м
222

При измерении поверхностной плотности заряда необходимо выполнить следующие действия.

1.На переднюю цилиндрическую часть прибора (рис. 11.3) надеть насадку d (№ 4), предназначенную для измерения плотности заряда.

2.Включить питание прибора нажатием курка 3. Нажать кнопку 4

иустановить стрелку на нуль посредством регулятора 1. Отпустить кнопку. При этом стрелка прибора должна остаться в середине шкалы на нуле. Если в момент отпускания кнопки 1 стрелка отойдет от нуля, необходимо операцию установки нуля повторить.

3.Прибор с насадкой поднести к заряженной поверхности так, чтобы насадка касалась ее.

Для измерения потенциала заряженной поверхности необходимо на переднюю цилиндрическую часть прибора (рис. 11.3) надеть насадку а (№ 1). При этом шкала прибора соответствует 1 кВ, и поэтому показания прибора должны быть умножены на 0,1.

Установить нуль (аналогично п. 2).

Прибор с насадкой № 1 поднести к заряженной поверхности до соприкосновения с ней. Если стрелка прибора зашкаливает, необходимо расширить пределы измерения прибора. Для этого устанавливают диск b (№ 2) или с (№ 3) в насадку а (№ 1). При этом цифровые показания шкалы прибора умножаются на 1 с диском b и на 5 – с диском с.

Определение знака электростатических зарядов производится по отклонению стрелки прибора от середины шкалы (нуля): вправо «+», влево «–».

2.2. Порядок выполнения работы

2.2.1. Исследование процесса образования электростатических зарядов

1.Включить установку в электрическую сеть, подачу напряжения контролировать по индикаторной лампочке.

2.Установить скорость воздушного потока в трубопроводе, равную скорости витания транспортируемого материала (расход воздуха – около 500 л/мин – контролируется по показаниям ротаметра). Скорость воздушного потока регулируется изменением напряжения, подаваемого на электродвигатель воздуходувки.

3.Приоткрыть шибер трубопровода подачи материала из бункера установки.

223

4.Произвести измерение поверхностной плотности зарядов, потенциалов и знака заряда на поверхности бункера.

5.Увеличить скорость воздуха и количество транспортируемого материала, установив расход воздуха соответственно 600, 700 л/мин и приоткрыв шибер. Произвести аналогичные измерения. Результаты измерений занести в табл. 11.4.

			Таблица 11.4
Поверхностная плотность зарядов, потенциалов
и знак заряда на поверхности бункера
Расход воздуха, л/мин	Знак заряда	Плотность зарядов,	Потенциал, кВ
		мкКл/м
500
600
700

6. Построить графики зависимости поверхностной плотности заряда и величин потенциала от скорости воздуха и количества транспортируемого материала. Сделать соответствующие выводы.

7. Отключить установку.

2.2.2. Оценка опасности искровых разрядов с заряженных поверхностей материалов, оборудования

Приняв емкость разрядной цепи (бункер) Сраз = 0,5 10–12 Ф, рассчитать энергию разряда статического электричества Wраз для каждого измеренного значения потенциала по формуле (с. 219).

Из табл. 11.1, 11.2 определить вещества, взрывоопасные смеси которых с воздухом могут воспламениться от данных разрядов статического электричества.

В отчете привести конкретные выводы об опасности статического электричества.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Единицы измерения поверхностной плотности заряда и энергии разряда статического электричества.

2.Причина образования статического электричества. По какой формуле можно определить энергию разряда статического электричества?

3.От чего зависит величина заряда на поверхности материала?

224

4.В чем заключается опасность разряда статического электричества? Основные пути его нейтрализации.

5.Какие материалы наиболее подвержены электризации?

6.Какие величины можно измерить с помощью прибора ПК2-3А?

ЛИТЕРАТУРА

1.Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования: ГОСТ 12.1.018-93 ССБТ. – Введ. 01.01.96. – Минск: Госком. по стандартизации: БелГИСС, 1993. – 8 с.

2.Гармаза, А. К. Охрана труда: учеб. пособие для студентов выс-

ших учебных заведений по специальностям лесного профиля / А. К. Гармаза, И. Т. Ермак, Б. Р. Ладик. – Минск: БГТУ, 2010. – 366 с.

225

Лабораторная работа № 12

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

Цель работы: ознакомиться с приборами и методикой измерения микроклимата производственных помещений; научиться определять оптимальные параметры воздушной среды и проводить сравнительный анализ полученных данных с нормативными требованиями.

Приборы и оборудование: термометры, анемометры, психрометры, кататермометр, гигрометр.

1.Общие положения

Кметеорологическим факторам (микроклимату) относятся тем-

пература воздуха, его относительная влажность, скорость движения, а также тепловое излучение от нагретых поверхностей оборудования, обрабатываемых материалов, изделий.

Метеорологические факторы, как каждый в отдельности, так и

вразличных сочетаниях, оказывают существенное влияние на функциональную деятельность организма человека, его самочувствие и здоровье. Для производственных условий в большинстве случаев характерно суммарное воздействие метеорологических факторов, которые влияют на физиологическую функцию организма, его терморегуляцию. В результате обменных процессов в организме человека непрерывно выделяется тепло, количество которого зависит от характера выполняемой работы. В состоянии покоя из организма человека выделяется в сутки примерно 5800–7100 кДж, при легкой работе – 9600–11 700 кДж, при работе средней тяжести – 13 800–15 900 кДж, при тяжелой работе – свыше 15 900 кДж тепла. Температура человеческого тела должна оставаться постоянной (36–37°С), поэтому при изменении внешних условий в организме происходит процесс терморегуляции путем усиления или ослабления интенсивности окислительных процессов (химическая терморегуляция), а также путем отдачи тепла в окружающую среду излучением, конвекцией и испарением пота с поверхности кожи (физическая терморегуляция).

226

Под конвекцией понимается непосредственная отдача тепла с поверхности человеческого тела прилегающим к нему менее нагретым слоям воздуха. Интенсивность теплоотдачи конвекцией пропорциональна площади обтекаемой воздухом поверхности тела, разности температуры тела и окружающей среды, скорости движения воздуха. В состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях она составляет 14–33% общей теплоотдачи (в среднем 23%).

Отдача тепла излучением происходит в направлении поверхностей с более низкой, чем у человеческого тела, температурой. Количество передаваемой этим путем тепловой энергии определяется законом, по которому удельная мощность излучения с повышением температуры излучающего тела увеличивается пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры, причем теплоотдача излучением не зависит от скорости движения воздуха. Передача тепла инфракрасным излучением составляет в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях 44–59% общей теплоотдачи (в среднем 52%).

Большое место в теплообмене между работающими и окружающей средой занимает отдача тепла испарением влаги с поверхности тела человека. Она определяется величиной, которая носит название физиологического дефицита влажности.

Физиологический дефицит влажности – это разность между максимально возможной влажностью воздуха при температуре тела человека и абсолютной влажностью окружающего воздуха. Чем выше физиологический дефицит влажности (а фактически, чем ниже влажность окружающего воздуха), тем выше теплоотдача. На долю испарения в состоянии покоя в комфортных метеорологических условиях приходится 22–29% всей теплоотдачи человека (в среднем 25%).

В нормальных метеорологических условиях соблюдается тепловой баланс между приходом и расходом тепла. При неблагоприятном сочетании параметров метеорологических условий человеческий организм отвечает на всякое воздействие, нарушающее тепловой баланс, физиологическими приспособительными реакциями, направленными на компенсацию неблагоприятных внешних воздействий, т. е. включением механизма терморегуляции.

Терморегуляция организма является одним из наиболее важных физиологических механизмов, с помощью которых (до известных пределов) поддерживается относительное динамическое постоянство функций организма при различных метеорологических условиях и разной тяжести выполняемой работы.

227

Основной принцип нормирования метеорологических условий на производстве сводится к обеспечению таких значений параметров микроклимата, при которых поддерживалось бы устойчивое тепловое состояние организма в течение длительного времени без образования патологических изменений в нем.

Регламентируемые величины параметров производственного микроклимата установлены СанПиН 9-80 РБ 98 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Указанные нормы включают оптимальные и допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне с учетом тяжести выполняемой человеком работы, избытков явного тепла в помещении и сезонов года.

Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают об-

щее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, где выполняются работы операторского типа, связанные с нервноэмоциональным напряжением (в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.

Допустимые величины показателей микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, технически и экономически обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные величины.

Согласно действующим санитарным нормам, параметры микроклимата должны устанавливаться с учетом категорий работ на основе интенсивности энерготрат организма:

•категория I – легкие физические работы – виды деятельности

сэнерготратами до 150 ккал/ч (174 Вт). К категории Iа относятся ра-

228