Глава 6. Защита человека от опасных и вредных факторов
6.1. Системы защиты человека от опасных и вредных факторов.
Рассмотренные источники опасности, изменения их параметров свидетельствуют о том, что человек в производственной деятельности подвергается реальной опасности. Естественно формулируется задача: найти методы и средства защиты человека от опасных и вредных факторов производственной деятельности.
Для решения этой задачи рассмотрим систему ”человек – техника - среда” (рис 6.1).
Рис. 6.1
Безопасное состояние человека на рабочем месте или в технологическом процессе определяется:
,
, (6.1) где: - функция, определяющая невыход воздействия опасного и вредного факторов техники и природы за допустимые для человека пределы.
Если функция определяет защиту от факторов и техники, и внешней среды:
, (6.2)
Этим самым определяется предотвращение, недопущение воздействия на человека опасных и вредных факторов и производственной деятельности, и среды.
Таким образом, под защитой будем понимать технические, организационно-технические и организационные средства и мероприятия, предотвращающие, не допускающие воздействия на человека опасных и вредных факторов, превышающих свои допустимые значения.
Поскольку защита должна обеспечить воздействие опасных или вредных факторов не выше допустимых значений, ее можно определить как средства и мероприятия, снижающие значения параметров до допустимых значений.
, (6.3)
где:,,-допустимые значения показателей безопасности технологического процесса, рабочего места, источника опасности,
> 0.
Следовательно, защита оценивается безразмерной величиной – степенью снижения опасности.
Формулой (6.1) с подставлением (6.2) описываем следующую ситуацию:
Zc
Рис. 6.2.
Здесь ZC – системная защита, обеспечивающая защиту человека от техники и внешней среды. Примером ZC может служить автоматическая окрасочная камера, где человек находится в здании, но вне камеры, цех автоматизированной сварки корпусов автомобиля, когда роботы сваривают корпус, а операторы находятся вне цеха. Здесь защитой являются стены камеры, цеха, которыми изолирован человек от производственного процесса. Как и всякое техническое устройство, защита изменяет свои характеристики во времени постепенно и внезапно.
, (6.4)
где:- плотность распределения случайного изменения характеристик защиты,
- плотность распределения времени наступления случайного события,
- закономерное изменение характеристик системной защиты вследствие старения или износа.
Учитывая, что случайная величина времени наступления события подчинена экспоненциальному закону, а случайная величина изменения характеристик защиты – нормальному, то получим:
. (6.5)
Тогда
. (6.6)
ZC(t) – функция старения или износа системы защиты
, (6.7)
где: μ – коэффициент старения или износа, то полностью определяются изменения характеристик защиты.
Исходя из функции (6.6) ясно, что время между 2-мя отказами защиты не должно совпадать со временем возникновения отказов техники или проявлением природных явлений>, а минимальное возможное значение случайной величины изменения характеристик защитыUZmin , было бы желательно превышать максимально возможную величину изменения параметра источника опасности
>. (6.8)
Тогда
Известно, что такая системная защита чрезвычайно дорога, вследствие чего встречается нечасто.
Чаще встречаются случаи, когда защищают человека от природы и техники отдельно.
Схема защиты от техники представлена на рис. 6.3.
ZT
Рис. 6.3
В этом случае модель защиты описывается следующим образом:
. (6.9)
Такая система защиты свойственна производству на открытом воздухе, при котором все рабочее место защищено, т.е. изолировано от человека. Это – дистанционно управляемые процессы. Однако здесь человек подвергается опасности от природной среды.
Схема защиты может быть следующей.
ZЕ
Рис.6.4
Модель такой защиты следующая:
. (6.10)
Эта система характерна для всей деятельности в помещениях офисного характера, в которой нет необходимости в специальных мерах защиты от техники, а помещения защищают от факторов природы. Вместе с тем защита от опасных факторов техники остается в виде организационных мер. Систем защиты, обеспечивающих защиту всего рабочего места, очень немного. Это дорогое удовольствие – защитить все рабочее место. Поэтому более распространена защита от отдельных источников опасности.
ZЕ
Zb1
ZbN
Рис. 6.5.
Модель системы защиты этого типа будет иметь вид.
. (6.11)
При этом понятно, что Z2 может относиться как к защите путем приведения в 0 , так и к защите от Δbe. Аналогично может быть организована защита Ze от факторов влияния среды и от свойств человека .
Близким по этому смыслу может быть система защиты от факторов внешней среды.
ZЕД
ZE1
ZbN
Zb1
Рис.6.6
, (6.12)
где: ZE1, …., ZEД – защита человека от факторов внешней среды от 1 до Д,
ZES – защита человека от факторов внешней среды, обусловленных свойствами человека,
ZET – защита человека от факторов внешней среды, обусловленных влиянием техники на среду.
Однако самым распространенным на сегодня является вариант системы защиты по параметрам источников опасности:
ZφE1
ZτE1
Zφ1
ZτE1
ZρN
Рис.6.7.
Тогда
(6.13)
Оценка безопасности человека с такой системой защиты производится путем подстановки (6.13) в (6.12)