CC BY
56
АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОДСОСА ПОД ЛИЦЕВЫЕ ЧАСТИ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ ИЗ ИЗОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИК-ФУРЬЕ СПЕКТРОМЕТРА
И ГЕКСАФТОРИДА СЕРЫ В КАЧЕСТВЕ ТЕСТ-ВЕЩЕСТВА
Т.С. Костикян, И.В. Курчин
Введение в январе 2003 г. новых российских стандартов на средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), гармонизированных с европейскими, привело к необходимости внедрения этих стандартов как в испытательных центрах, так и на производстве для контроля за качеством СИЗОД.
Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) по принципу действия подразделяют на фильтрующие (зависящие от окружающей среды) и изолирующие (дыхательные аппараты, не зависящие от окружающей среды).
В соответствии с новым стандартом, гармонизированным с европейским, ГОСТ Р 12.4.195-99 «ССБТ СИЗОД Классификация», фильтрующие СИЗОД классифицируются следующим образом (рис. 1).
фильтр от газов и паров + лицевая часть из изол-щих материалов
Фильтрующая лицевая часть газов и паров
Рис. 1. Классификация фильтрующих СИЗОД
Коэффициент подсоса под лицевую часть из изолирующего материала является одним из важнейших защитных показателей. Коэффициент подсоса определяется отношением концентрации тест-вещества под лицевой частью, надетой на испытателя, к концентрации тест-вещества в окружающей атмосфере. В соответствии с новыми стандартами [1] в качестве тест-веществ могут быть использованы как аэрозоль хлорида натрия (из-за его нетоксичности), так и гексафторид серы (обладает хорошей детекти-руемостью и имеет высокую ПДК - 5000 мг/м)3.
Рис. 2. Классификация лицевых частей из изолирующих материалов
Для определения коэффициента подсоса под полумаски из изолирующих материалов ранее был разработан и в настоящее время функционирует стенд с использова-
нием аэрозоля хлорида натрия в качестве тест-вещества. В состав стенда входит пламенный фотометр для определения массовой концентрации аэрозоля хлорида натрия. Данное оборудование обеспечивает определение минимального значения коэффициента подсоса - 0.3%, что не позволяет проводить испытания масок по этому же показателю в соответствии с ГОСТ Р 12.4.189-99 «ССБТ СИЗОД Маски. Общие технические условия», регламентирующего определение коэффициента подсоса на уровне 0.01%. Кроме того, использование аэрозолей при определении коэффициента подсоса при малых его значениях - довольно сложная задача, поскольку аэрозоль оседает в пробоот-борных трубках, приводя, таким образом, к существенному увеличению погрешности измерений.
Принимая во внимание вышесказанное, было решено разработать и ввести в эксплуатацию еще один стенд для проведения испытаний по определению коэффициента подсоса под лицевые части в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.189-99 с использованием гексафторида серы (8Б6) в качестве тест-вещества. В настоящее время такой стенд, обеспечивающий определение коэффициента подсоса под маску в полном соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.189-99, введен в эксплуатацию.
Испытательный стенд состоит из следующих основных блоков: блока дозирования ББб, испытательной камеры, тредбана (беговой дорожки), системы подачи чистого воздуха, прибора для определения содержания 8Б6 в испытательной камере и в подма-сочном пространстве.
Рис. 3. Схема испытательной установки для определения коэффициента подсоса под маску с использованием БР6: 1 - испытательная камера, 2- тредбан, 3 - многоходовая газовая кювета, 4 - ИК-Фурье спектрометр, 5 - вакуумный насос, 6 - генератор газовых
смесей
При проведении испытаний маска надевается на испытателя, который в дальнейшем передвигается по тредбану, выполняя последовательность упражнений, регламентируемых ГОСТом. В камеру подается газовоздушная смесь 8Б6, при этом обеспечивается подача чистого воздуха для дыхания испытателя. Объемная доля гексафторида серы в газовоздушной смеси устанавливается, равной 1%.
В соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.189-99 при определении коэффициента подсоса для каждого типа масок, подвергающихся испытаниям, необходимо использовать устройство, имитирующее сопротивление и массу фильтров, разрешенных для использования с масками данного типа. С учетом сведений, предоставляемых производителем маски, имитатор фильтра имеет максимально возможную массу и сопротивление воздушному потоку. Имитатор фильтра соединяется с источником чистого воздуха посредствам гибкого шлага. Крепление шланга сконструировано таким образом, что оно не нарушает прилегания маски к лицу испытателя.
В испытательную камеру, выполненную из оргстекла, помещается только голова испытателя, что позволяет значительно снизить расход гексафторида серы. Дно камеры изготовлено из воздухонепроницаемой ткани с отверстием для головы типа манжеты, что обеспечивает свободу перемещения и безопасность испытателя. В конструкции камеры предусмотрен разъем с шибером для подсоединения системы вытяжной вентиляции. Еще одним преимуществом выбранной конструкции является то, что испытательная камера легко устанавливается и демонтируется, не требуя дополнительного места в испытательной лаборатории.
Для создания необходимой газовоздушной смеси гексафторида серы используется генератор газовых смесей ГГС-03-03, специально разработанный и изготовленный в ООО «Мониторинг». Генератор ГГС-03-03 представляет собой динамический газовый смеситель, принцип действия которого заключается в смешении потоков целевого газа (гексафторида серы) и газа-разбавителя, расход которых регулируется и измеряется с помощью регуляторов массового расхода газа. Для приготовления газовоздушной смеси тест-вещества на вход генератора подаются БГ6 повышенной чистоты и чистый воздух от линии подачи сжатого воздуха. Приготовленная смесь БГ6 поступает в испытательную камеру. Расход газовоздушной смеси БГ6 на выходе из генератора может изменяться в диапазоне от 5 до 100 дм3/мин. и составляет на начальном этапе испытаний 100 дм3/мин, что позволяет продуть и равномерно распределить БГ6 по всему объему испытательной камеры. Для поддержания концентрации тест-вещества в испытательной камере далее устанавливается расход газовоздушной смеси, равный 10 дм3/мин. Генератор ГГС-03-03 обеспечивает изменение коэффициента разбавления в диапазоне от 5 до 2000, при этом пределы допускаемой относительной погрешности воспроизведения коэффициента разбавления не превышают ± 2,5%. С помощью генератора ГГС-03-03 при использовании баллона с газовоздушной смесью БГ6 с содержанием 0,05% готовятся смеси с различным содержанием БГ6 для калибровки прибора, измеряющего содержание тест-вещества. Работа генератора может осуществляться как в ручном режиме (управление с лицевой панели), так и в автоматическом (управление с персонального компьютера).
Во время испытания производится последовательный отбор проб из подмасочно-го пространства испытываемой лицевой части и из испытательной камеры. Таким образом, коэффициент подсоса рассчитывают по результатам измерений по формуле:
= -100%, (1)
1
где С1 - концентрация тест-вещества в камере, С2 - концентрация тест-вещества в под-масочном пространстве.
Для измерения концентрации гексафторида серы используется ИК-Фурье спектрометр ФСМ 1202 производства ООО «Мониторинг», оснащенный газовой многоходовой кюветой с длинной оптического пути 4.8 м. Использование метода ИК-Фурье спектрометрии обусловлено простотой эксплуатации, высокой чувствительностью и высокой производительностью. Для ускорения процесса пробоотбора из газовой кюветы с помощью вакуумного насоса откачивается воздух, а затем кювета заполняется отобранной пробой.
Гексафторид серы обладает высокой детектируемостью, что позволяет производить измерения содержания БГ6 на уровне 1 ррт. Измерения поглощения проводились в спектральном диапазоне от 500 до 1400 см-1, характерном для БГ6. Для малых концентраций на уровне 1-10 ррт использовался интервал 910-970 см-1. Для концентраций свыше 10 ррт в этом интервале происходит полное светопоглощение. Поэтому измерения концентраций БГ6 на уровне 1000-10000 ррт проводились в интервале 1220-1280 см-1. Таким образом, имея заранее подготовленные «реперные» спектры и используя программу ГБРЕС®, производят обработку полученных данных, и определе-
ние содержания SF6 в подмасочном пространстве лицевой части и в испытательной камере.
В настоящее время с помощью разработанного и введенного в эксплуатацию испытательного стенда уже проведены испытания для целей сертификации ряда масок как российских, так и зарубежных производителей. По итогам эксплуатации стенда планируется внесение ряда усовершенствований. Так, используемая кювета с длиной оптического пути 4.8 м позволяет измерять концентрацию тест-вещества с большим запасом чувствительности, но, обладая излишним объемом, значительно увеличивает продолжительность процесса измерения. Изготовление кюветы меньшего объема позволит значительно сократить время пробоотбора, тем самым увеличив число измерений, производимых в ходе испытания. Хорошая детектируемость SF6, возможно, позволит снизить объемную долю гексафторида серы в камере до 0,1%, что должно значительно уменьшить расход исходного газа. В последующем предполагается автоматизация всего стенда, т. е. объединение всех блоков стенда под управлением единой программы, что позволит снизить трудоемкость испытаний.
В заключение необходимо отметить, что разработанный и изготовленный стенд является первым в России стендом для определения коэффициента подсоса, основанным на методе с использованием гексафторида серы. Введение стенда в эксплуатацию позволило ИЦ СИЗ ФГУП «ВНИИ метрологии им. Д.И. Менделеева» проводить испытания масок по показателю коэффициента подсоса под лицевую часть с высокой точностью и в полном соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.189-99.
Литература
1. ГОСТ Р 12.4.189-99 ССБТ. СИЗОД. Маски. Общие технические условия.
2. ГОСТ Р 12.4.190-99 ССБТ. СИЗОД. Полумаски и четвертьмаски из изолирующих материалов. Общие технические условия.
3. ГОСТ Р 12.4.195-99 ССБТ. СИЗОД. Классификация.
4. Белл Р.Дж. Введение в Фурье-спектроскопию. М.: Мир, 1975.
