Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

Оградительные устройства - класс средств защиты, препятствующих попаданию человека в опасную зону. Оградительные устройства применяют для изоляции систем привода машин и агрегатов, зоны обработки заготовок на станках, прессах, штампах, оголенных токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ, загрязняющих воздушную среду и т. п. Ограждают также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса и т. п.).

Конструктивные решения оградительных устройств весьма разнообразны. Они зависят от вида оборудования, расположения человека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных факторов, сопровождающих технологический процесс. В соответствии с ГОСТ 12.4.125 - 83, классифицирующим средства защиты от механического травмирования, оградительные устройства подразделяют: по конструктивному исполнению - на кожухи, дверцы, щиты, козырьки, планки, барьеры и экраны; по способу изготовления - на сплошные, несплошные (перфорированные, сетчатые, решетчатые) и комбинированные; по способу установки - на стационарные и передвижные.

Рис. 5.24. Конструкции стационарных ограждений станков [1]

а – полное ограждение; б – частичное ограждение режущего инструмента; в – частичное ограждение зоны резания; 1 – поворотная ось экрана; 2 – рамка; 3 – прозрачный экран

Примерами полного стационарного ограждения служат ограждения распределительных устройств электрооборудования, кожуха галтовочных барабанов, корпуса электродвигателей, насосов и т. п.; частичного - ограждения фрез или рабочей зоны станка

(рис. 5.24) [1].

Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных и наладочных работах для защиты от случайных прикосновений к токоведущим частям, а также от механических травм и ожогов. Кроме того, их применяют на постоянных рабочих местах сварщиков для защиты окружающих от воздействия электрической дуги и ультрафиолетовых излучений (сварочные посты). Выполняются они чаще всего в виде щитов высотой 1,7 м.

Конструкция и материал ограждающих устройств определяются особенностями оборудования и технологического процесса в целом. Ограждения выполняют в виде сварных и литых кожухов, решеток, сеток на жестком каркасе, а также в виде жестких сплошных щитов (щитков, экранов). Размеры ячеек в сетчатом и решетчатом ограждении определятся в соответствии с ГОСТ 12.2.062 - 81*. В качестве материала ограждений используют металлы, пластмассы, дерево. При необходимости наблюдения за рабочей зоной кроме сеток и

411

решеток применяют сплошные оградительные устройства из прозрачных материалов (оргстекла, триплекса и т. д.).

Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц и случайные воздействия обслуживающего персонала, ограждения должны быть достаточно прочными и хорошо крепиться к фундаменту или частям машины. При расчете на прочность ограждений машин и агрегатов для обработки металлов и дерева необходимо учитывать возможность вылета и удара об ограждение обрабатываемых заготовок.

Расчет ограждений ведется по специальным методикам [36].

Защита от опасностей автоматизированного и роботизированного производства.

Основными причинами воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов при использовании автоматизированного оборудования являются: нарушение условий эксплуатации оборудования; нарушение требований безопасности труда при организации автоматизированного участка, связанные с неправильной планировкой оборудования, пультов управления, транспортно-накопительных устройств; отказ или поломка технологического оборудования, промышленных роботов и манипуляторов; ошибочные действия оператора при наладке, регулировке, ремонте оборудоввания или во время его работы в автоматическом цикле; появление человека в рабочем пространстве оборудования; нарушение требований инструкций по технике безопасности; отказы в функционировании и средств аварийной и диагностической сигнализации и отображения информации; ошибки в работе устройств программного управления и ошибки в программировании [28].

Безопасность обеспечивается, прежде всего, технологией проведения работ. Для периодической смены инструмента, регулировки и подналадки станков с ЧПУ и автоматов, их смазывания и чистки, а также для мелкого ремонта в цикле работы автоматической линии должно быть предусмотрено специальное время. Все перечисленные работы должны выполняться на обесточенном оборудовании. Требования безопасности к промышленным работам и робототехническим комплексам установлены ГОСТ 12.2.072-82.

Важным параметром, обеспечивающим безопасность персонала, обслуживающего промышленные роботы (ПР) и удобство работы оператора, является скорость перемещения исполнительных устройств. Для этого ПР оснащают регуляторами скорости.

Для повышения безопасности труда оператора в конструкции ПР предусмотрены устройства, при помощи которых поступают информации: о режиме работы, исполнении программы, работе по кодам программы; о срабатывании блокировок ПР и обслуживаемого им технологического оборудования; о наличии сбоя в работе ПР; о начале движения исполнительных органов ПР и их готовности к движению при выполнении управляющей программы.

Роботы необходимо оснащать средствами защиты (оградительными, предохраительными, блокирующими, сигнализирующими и др.), исключающими возможность воздействия на обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов. Эти средства защиты не должны ограничивать технологические возможности ПР и ухудшать условия их обслуживания и ремонта.

Промышленные роботы, предназначенные для транспортирования изделий на высоте, оборудуют устройствами, исключающими падение перемещаемых грузов вследствии ослабления зажима охвата, внезапного отключения питания и других причин.

Основные органы управления ПР должны иметь четкие надписи и символы, указывающие их назначение. Органы аварийной остановки следует располагать в

412

легкодоступном месте и выделять по размеру и цвету по сравнению с другими органами и кнопками.

Среди организационно-технических мероприятий, обеспечивающих безопасность с ПР, следует отметить систему подготовки обслуживающего персонала к работе на ПР. К работе по программированию, обучению, наладке, ремонту и эксплуатации ПР допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и получившие удостоверение на право обслуживания ПР.

На каждом предприятии должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции по безопасности труда для каждой единицы ПР, имеющихся на предприятии.

Неполадки и аварийные ситуации, возникающие в процессе жэксплуатации ПР и технологического оборудования, используемого совместно с ним, должны ежедневно регистрироваться оператором, наладчиком и другими работниками в специальном журнале с целью незамедлительного их устранения.

Контроль за обеспечением оборудования средствами защиты от механического травмирования и за их исправностью возложен на службу главного механика предприятий и на механиков подразделений.

5.4.3 Средства автоматического контроля и сигнализации.

Наличие контрольно-измерительных приборов - одно из условий безопасной и надежной работы оборудования. Это приборы для измерения давления, температур, статических и динамических нагрузок концентраций паров и газов и др. Эффективность их использования повышается при объединении их с системами сигнализации, как это имеет место в газосигнализаторах, срабатывающих при определенных уровнях концентрации паров, газов, пыли в воздухе.

Устройства автоматического контроля и сигнализации подразделяют: по назначению - на информационные, предупреждающие, аварийные и ответные; по способу срабатывания - на автоматические и полуавтоматические; по характеру сигнала - звуковые, световые, цветовые, знаковые и комбинированные; по характеру подачи сигнала - на постоянные и пульсирующие.

Информативную сигнализацию используют для согласования действий работающих, в частности крановщиков и стропальщиков. Такую же сигнализацию применяют в шумных производствах, где нарушена речевая связь. Подвидом информативной сигнализации являются всякого рода схемы, указатели, надписи. Как правило, надписи делают непосредственно на оборудовании либо в зоне его обслуживания на специальных табло.

Устройства предупредительной сигнализации предназначены для предупреждения об опасности. Чаще всего в них используют световые и звуковые сигналы, поступающие от различных приборов, регистрирующих ход технологического процесса, в том числе уровень опасных и вредных факторов. Большое применение находит предупредительная сигнализация, опережающая включение оборудования или подачу высокого напряжения. К предупредительной сигнализации относятся указатели и плакаты: «Не включать - работают люди», «Не входить», «Не открывать - высокое напряжение» и др.

Указатели желательно выполнять в виде световых табло с переменной по времени (мигающей) подсветкой.

413

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20 21

Рис.5.25. Знаки безопасности

Запрещающие знаки: 1. Запрещается пользоваться открытым огнем 2. Запрещается курить 3. Вход (проход) запрещен 4. Запрещается тушить водой

Предупреждающие знаки: 5. Осторожно. Легковоспламеняющиеся вещества 6. Осторожно, Опасность взрыва 7. Осторожно. Едкие вещества 8. Осторожно. Электрическое напряжение

Предписывающие знаки: 9. Осторожно. Работает кран 10. Осторожно. Возможно падение 11. Осторожно. Прочие опасности 12. Работать в каске 13. Работать в защитных перчатках 14. Работать с применением средств защиты органов слуха 15. Работать в защитной обуви 16. Работать в защитной одежде

Указательные знаки: 17. Работать в защитных очках 18. Работать с применением средств защиты органов дыхания 19. Проход держать свободным 20. Пункт извещения о пожаре 21. Огнетушитель

414

Подвидом предупредительной сигнализации является сигнальная окраска. Травмоопасные элементы оборудования выделяют чередующимися (под углом 45° к горизонтали) полосами желтого и черного цвета. На станках в красный цвет окрашивают обратные стороны дверец, ниш для электрооборудования, а также поверхности схода стружки.

Знаки безопасности установлены ГОСТ 12.4.026 - 76*. Они могут быть запрещающими, предупреждающими, предписывающими и указательными и отличаются друг от друга формой и цветом (рис.5.25 ) [6].

В производственном оборудовании и в цехах применяют предупредительные знаки, представляющие собой желтый треугольник с черной полосой по периметру, внутри которого располагается какой-либо символ (черного цвета). Например, при электрической опасности - это молния, при опасности травмирования перемещаемым грузом - груз, при опасности скольжения - падающий человек, при прочих опасностях - восклицательный знак.

Запрещающий знак - круг красного цвета с белой каймой по периметру и черным изображением внутри. Предписывающие знаки представляют собой синий круг с белой каймой по периметру и белым изображением в центре, указательные - синий прямоугольник.

Предупреждающий знак радиационной опасности имеет символ и кайму красного цвета. Указательные знаки средств пожаротушения имеют символ красного цвета на белом фоне, остальные черного.

5.4.4 Основы электробезопасности

Электротравматизм составляет 11…12% от всего производственного травматизма, а по числу случаев с тяжелым или смертельным исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60…70%) происходит при работе на электорустановках напряжением до 1000 В.

Значительный уровень электротравматизма связан с большой насыщенностью предприятий различными электрическими машинами и механизмами и быстро растущей электроемкостью оборудования, которое часто используется в неотапливаемых помещениях, на открытом воздухе и в зоне прохождения воздушных линий электропередачи.

Основными причинами электротравматизма являются:

-неожиданное появление напряжения там, где оно не должно быть (пробой, нарушение изоляции);

-прикосновение человека к неизолированным токоведущим частям электроустановки, недопустимое приближение к проводам ЛЭП;

-попадание человека в зону короткого замыкания фазы на землю (под шаговое напряжение);

-прочие причины: несогласованные и ошибочные действия обслуживающего персонала, отсутствие надзора и др.

По характеру действия электрического тока на организм человека различают следующие виды поражения электрическим током: тепловое – разогрев организма и ожоги тела; механическое - разрывы органов тела и поверхностных тканей; химический электролиз крови; биологическое - воздействие на нервную систему; комплексное.

Вида поражения током подразделяются на электрические удары и электрические травмы (ожоги, электрометаллизация кожи, механические повреждения).

415

Наиболее опасными поражениями являются электрические удары, при которых нарушаются физиологические процессы в организме человека. На первой ступени электрического удара наблюдаются судорожные сокращения мышц без потери сознания; на второй наступает потеря сознания, но сохраняется работа сердца и дыхание; на третьей сохраняется потеря сознания и нарушается сердечная деятельность; на четвертой наступает клиническая смерть. У здоровых людей период клинической смерти длится 5...6 минут. Если в этот период восстановить дыхание и кровообращение, возможно оживить умирающий организм.

Степень опасности поражения человека электрическим током зависит от вида тока (переменный ток в 3...5 раз опаснее); силы тока (до 10 мА ток безопасен, от 50 до 100 мА - смертелен); частоты тока (наиболее опасна промышленная частота 50 Гц); сопротивления организма, которое зависит от электрического сопротивления покрова (сухого или увлажненного); пути прохождения тока через организм; времени действия тока (с увеличением продолжительности действия возрастает проводимость организма); площади соприкосновения с токоведущими частями; окружающих условий и степени опасности помещений и условий включения человека в сеть.

Применительно к сетям переменного тока включение человека в электрическую сеть может быть двухфазным и однофазным.

Двухфазное включение в трехпроводных сетях с изолированной нейтралью наиболее опасно, так как человек оказывается под действием линейного напряжения, которое зависит от напряжения сети и сопротивления тела человека (рис.5.26,а):

Jч = 1,73Uф = U л ,

Rч Rч

где Jч - величина тока, проходящего через тело человека, А;

Uл - линейное напряжение, то есть напряжение между фазными проводами сети, В; Uф- фазное напряжение, В;

Rч - сопротивление тела человека; Rч = 1000 Ом.

Двухфазное включение наблюдается при работе с рубильниками и распределительными щитками.

Однофазное включение встречается наиболее часто, оно менее опасно, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, меньше линейного в

1,73 раза.

При однофазном включении на величину тока влияют режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы.

Сила тока, проходящего через человека Jч, мА, при заземленной нейтрали (рис.5.26,б):

Jч =		Uф						,
	(R + R	об	+ R	п	+ R	0	)
	ч

где Rоб – сопротивление обуви человека, Ом;

Rп - сопротивление основания (пола), на котором стоит человек, Ом;

416

R0 - сопротивление заземления нейтрали, Ом.

В сетях с изолированной нейтралью (рис.5.26,в) ток, проходящий через человека, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов, которая обладает большим сопротивлением.

Значение тока Jч, мА, проходящего через человека:

Jч =	Uф					,
		R
	Rч + Rоб + Rп +		ш	3

где Rш - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом,

При обрыве провода электросети, пробое кабеля, сработке защитного заземления, ударе молнии человек может оказаться в зоне растекания тока под напряжением, называемым шаговым:

Uш = U 2 −U1 ,

где U2 и U1 – напряжения на поверхности земли в местах нахождения ног человека, В.

Чем ближе человек к месту замыкания, тем под большим напряжением он оказывается. Расстояние в 4 м от места соприкосновения провода с землей является опасным, а при расстоянии 20 м Uш приближается к нулю (рис.5.27) [32].

Рис.5.26. Схема возможного включения человека в цепь трехфазного тока [32]:

а) двухфазное присоединение; б) однофазное присоединение

(с глухозаземленной нейтралью);

в) однофазное включение (с изолированной нейтралью)

Рис.5.27. Схема действия шагового напряжения [32]

417

Окружающая обстановка ослабляет или усиливает опасность поражения током. "Правилами устройства электроустановок" все помещения делятся по степени опасности поражения человека электрическим током на три класса: 1 - без повышенной опасности; 2-с повышенной опасностью; 3 - особо опасные.

Помещения без повышенной опасности - это сухие беспыльные помещения с нормальными температурными параметрами среды, с токонепроводящими полами.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием одного из пяти условий, создающих повышенную опасность: относительной влажностью, превышающей 75% (сырые); температурой воздуха, превышающей +30°С (жаркие); с токопроводящей пылью; с токопроводящими полами или возможностью соприкосновения с металлоконструкциями сооружения и электрооборудования.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из трех условий; особой сыростью, когда относительная влажность воздуха равна 100%; химически активной средой, когда образующиеся отложения действуют на изоляцию и токоведущие части; одновременным наличием нескольких условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

Важным техническим мероприятием, обеспечивающим электробезопасность, является выбор электрооборудования в зависимости от класса опасности помещений.

Для взрыво-пожароопасных помещений электрооборудование применяется во взрывобезопасном исполнении.

Защитные меры в электроустановках. Для обеспечения требований электробезопасности необходимо поддержать требуемое состояние изоляции во всех элементах электроприемника; использовать изолирующие основания для монтажников; применять пониженное напряжение 42...12 В; блокировать аппараты пуска электроприводов; использовать защитное заземление и зануление корпусов электроприводов; применять устройства быстродействующего отключения случайно оказавшихся под напряжением частей электрооборудования; размещать сети на недоступной прикосновению высоте; использовать запирающие устройства, сигнализаторы, ограждения, изолирующие и вспомогательные средства индивидуальной защиты, знаки безопасности.

Для оборудования, которое в обычных условиях не находится под напряжением, но может оказаться под ним в результате нарушения изоляции, применяют защитное заземление, (рис.5.28) устраняющее опасность поражения работающего электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электропривода.

Для защитного заземления применяют естественные и искусственные заземлители.

Рис.5.28. Принципиальная схема защитного заземления [32]:

а) в сети с изолированной нейтралью до 1000 В; б) в сети с заземленной нейтралью выше 1000 В;

1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления; Rо и R3 -

418

сопротивление соответственно рабочего и защитного заземления.

Вкачестве естественных заземлителей можно использовать проложенные в земле металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов, и металлические конструкции, имеющие соединение с землей.

Проводники от заземляющих устройств к заземляемому оборудованию прокладывают открыто и раздельно к каждой единице оборудования. Последовательное включение заземляемого оборудования недопустимо.

Для искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды из стальных труб диаметром 3...5 см, уголковую сталь длиной 2,5...3 м, арматурную сталь диаметром 10…12 мм, длиной 10 м. Связь между вертикальными электродами выполняется из полосовой стали сечением не менее 4x12 мм и стали круглого сечения не менее 6 мм.

Под вертикальные электроды предварительно роют траншею глубиной 0,7...0,8 м, после чего забивают трубы или уголки.

Исходными данными для расчета искусственного заземления являются величина расчетного тока замыкания на землю; наибольшее допустимое сопротивление заземления; удельное сопротивление грунта и план размещения заземляемого оборудования.

Врезультате получают величину сопротивления заземляющего устройства, количество одиночных заземлителей и схему их размещения.

Сопротивление одиночного стержневого заземлителя растеканию тока Rос, Ом:

Rос =	ρ расч		2l		1		4h + l
		ln		+		ln		,
	2πl		d		2
							4h − l

где ℓ - Длина подземной части стержневого заземлителя, см;

h - расстояние от поверхности грунта до середины заземлителя, см;

ρрасч - расчетное сопротивление грунта, равное удельному сопротивлению, умноженному на повышающий коэффициент сезонности, Ом/см.

Потребное количество заземлителей определяется по формуле:

n = Rос Kс ,

Rз J

где Кс – коэффициент сезонности (1...1,76); R3 - сопротивление заземляющего устройства, Ом; J - коэффициент использования заземлителей.

Количество одиночных заземлителей подбирается так, чтобы сопротивление заземляющего устройства Rос не превышало 10 Ом при мощности источника тока меньше 100 кВт; 4 Ом - при мощности более 100 кВт.

При объединении отдельных заземлителей в общий контур они мешают свободному растеканию тока замыкания, для исключения которого стержневые заземлители устанавливаются на расстоянии не менее длины каждого из них.

Защитное заземление устраивается в сетях с изолированной нейтралью. В сетях с глухозаземленной нейтралью выполняется защитное зануление - присоединение корпуса

419

электроустановки к нулевому проводу, имеющему основное и повторное (через 250 м) заземления.

При устройстве зануления пробой на корпусе превращается в короткое замыкание, приводящее к перегоранию плавких вставок или срабатыванию отключающих автоматов

(Рис.5.29) [32].

Рис.5.29. Принципиальная схема защитного зануления [32]:

1 - защищаемое оборудование; 2 - нулевой провод; 3,4 - заземлители нейтрали и повторного заземления; 5 - плавкие вставки или отключающие автоматы.

Если заземление установок невозможно выполнить, а также в дополнение к защитному занулению применяют защитное отключение. Выполняется оно в виде различных реле.

Защитное отключение электроустановок обеспечивается путем введения устройства, автоматически отключающего оборудование - потребитель тока при возникновении

Р и с . 5.30. Принципиальная схема устройства защитного отключения [1]:

1 - реле максимального тока; 2 - трансформатор тока; 3- проводник; 4 - зазсмлитсль; 5 - электродвигатель; 6 - пускатель; 7 - блок-контакты; 8 - сердечник; 9 - катушка пускателя; 10, 12, 13- кнопки;

11- вспомогательное сопротивление

опасности поражения током. Схемы отключающих автоматических устройств весьма разнообразны. Во всех случаях система срабатывает на превышение какого-либо параметра в электрических цепях технологического оборудования (силы тока, напряжения, сопротивления изоляции). На рис. 5.30 [1] представлена схема защитного отключения с использованием реле максимального тока.

420