CC BY
143
УДК 631.2: 628.8/.9
CОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК В РЕМОНТНЫХ МАСТЕРСКИХ
Improvement of working conditions in repair shops by improvement of ventilating installations
Маркарянц Л.М., доктор технических наук, профессор. markaryants@yandex.ru Безик В.А., кандидат технических наук, доцент. bezikwa@mail.ru Никитин А.М., аспирант Markaryants L.M., Bezik V.A., Nikitin A.M.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk state agricultural University
Реферат. Важную роль играет микроклимат помещений для людей, работающих в ремонтных мастерских. Неудовлетворительный микроклимат может явиться следствием возникновения различных болезней и даже гибели людей. Наиболее плохой микроклимат наблюдается в помещениях, где проводят электросварочные процессы. Сварочное производство является вредным для организма человека. Из проведенного анализа следует, что система микроклимата должна анализировать концентрацию взвешенных частиц, температуру, газовый состав среды в рабочей зоне. Целью предлагаемой системы вентиляции является снижение концентрации вредных веществ в рабочей зоне и повышение точности работы автоматизированной системы управления установкой. Предлагаемая автоматизированная система основана на регистрации светового излучения при появлении электрической дуги во время сварочных работ и включении вытяжного вентилятора на определенное время, что позволяет ускорить выведение вредных веществ из рабочей зоны за счет более быстрого включения вытяжной вентиляции; в дальнейшем параметры микроклимата поддерживаются с помощью датчика концентрации вредных веществ и датчика температуры. Схема системы вентиляции обеспечивает более качественное удаление вредных веществ из рабочей зоны.
Summary. Important indoor environment for people working in repair shops. Unsatisfactory microclimate may be the result of the occurrence of various diseases, and even death. The most bad climate is observed in areas where conduct electric welding processes. Welding production is harmful to the human body. From the analysis it follows that the climate system must analyze the concentration of suspended particles, temperature, gas composition of the environment in the working area. The purpose of the proposed ventilation system is to reduce the concentration of harmful substances in the working area and the greater precision of the automated control system installation. The proposed automated system based on the detection of light radiation with the appearance of an electric arc in the time of welding and turning on the exhaust fan at a certain time, allowing you to speed up the excretion of harmful substances from the working zone through more quickly activate the exhaust ventilation; further parameters of microclimate are supported by the sensor of the concentration of harmful substances and the temperature sensor. The scheme of the ventilation system ensures better removal of harmful substances from the working zone.
Ключевые слова: микроклимат, ремонтные мастерские, электросварка, вентиляция, автоматизирования система управления, электрическая дуга, датчик, температура.
Keywords: microclimate, repair shops, welding, ventilation, automatic control system, electric arc, the sensor temperature.
Среди множества факторов, формирующих здоровье населения, большую роль играют условия труда. Исследования Всемирной организации здравоохранения и Международной организации труда свидетельствуют об определяющем влиянии условий труда на состояние здоровья работающего населения и продолжительность жизни человека.
Важную роль играет микроклимат помещений для людей, работающих в ремонтных мастерских. Гигиеническое нормирование производственного микроклимата предусматривает систему стандартов безопасности труда и распространяется на рабочую зону, под которой понимается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или временного пребывания работающих. За сутки человек потребляет 15 кг воздуха. Неудовлетворительный микроклимат может явиться следствием возникновения различных болезней и даже гибели людей [1].
Наиболее плохой микроклимат наблюдается в помещениях, где проводят электросварочные процессы, которые широко используются во многих отраслях производства при сборке различных изделий и конструкций. Сборка изделий производится в многопролетных сборочно-сварочных цехах большого объема или в небольших помещениях. Цеха могут быть размещены как в отдельно стоящих одноэтажных зданиях, так и пролетах блокированных корпусов, где одновременно выполняются и другие операции.
Сварочное производство является вредным для организма человека. Сварочные процессы отличаются интенсивными тепловыделениями (лучистыми и конвективными), пыле-выделениями, приводящими к большой запыленности производственных помещений токсичной мелкодисперсной пылью, и газовыделениями, действующими отрицательно на организм работающих [2].
Высокая температура сварочной дуги способствует интенсивному окислению и испарению металла, флюса, легирующих элементов. Окисляясь кислородом воздуха, эти пары образуют мелкодисперсную пыль, а возникающие при сварке и тепловой резке конвективные потоки уносят газы и пыль вверх, приводя к большой запыленности и загазованности производственных помещений. Сварочная пыль - мелкодисперсная, скорость витания ее частиц -не более 0,08 м/с, оседает она незначительно, поэтому распределение ее по высоте помещения в большинстве случаев равномерно, что чрезвычайно затрудняет борьбу с ней.
Процент исследований проб воздуха рабочей зоны с превышением ПДК на пары и газы достигает 17,8%, на пыль и аэрозоли — 22,9%. Процент исследований с превышением ПДК веществ 1 и 2-й группы опасности намного выше паров и газов (69,7%, пыль и аэрозоли 23,8%) [1].
Основными компонентами пыли при сварке и резке сталей являются выделения окислов марганца, вызывающие органические заболевания нервной системы, легких, печени и крови; соединения кремния, вызывающие силикоз; соединения хрома, способные накапливаться в организме, вызывая головные боли, заболевания пищеварительных органов, малокровие; окись титана, вызывающая заболевания легких. Кроме того, на организм неблагоприятно воздействуют соединения алюминия, вольфрама, железа, ванадия, цинка, меди, никеля и других элементов. Поражающее воздействие пыли, в основном, определяется дисперсностью частичек пыли, их формой и твердостью, волокнистостью, удельной поверхностью. Токсичные включения, входящие в состав сварочного аэрозоля, и вредные газы при их попадании в организм человека через дыхательные пути могут оказывать на него неблагоприятное воздействие и вызывать ряд профзаболеваний. Мелкие частицы пыли (от 2 до 5 мкм), проникающие глубоко в дыхательные пути, представляют наибольшую опасность для здоровья, пылинки размером до 10 мкм и более задерживаются в бронхах, также вызывая их
заболевания.
Биологические свойства электросварочной пыли полно и хорошо описаны в работе К. В. Мигая [1], в которой анализируются три основных гигиенических показателя вредности пыли: растворимость, задержка при дыхании легочной тканью и фагоцитоз.
Сварочный аэрозоль представляет собой совокупность мельчайших частиц, образовавшихся в результате конденсации паров расплавленного металла, шлака и покрытия электродов. Вредные газообразные вещества, попадая в организм через дыхательные пути и пищеварительный тракт, вызывают иногда тяжелые поражения всего организма. К наиболее вредным газам, выделяющимся при сварке и резке, относятся окислы азота, вызывающие заболевания легких и органов кровообращения; окись углерода накапливаясь в помещении приводит к раздражению дыхательных путей, вызывает потерю сознания, одышку, судороги и поражение нервной системы; озон образуется при сварке в инертных газах, быстро вызывает раздражение глаз, сухость во рту и боли в груди; фтористый водород действует на дыхательные пути даже в небольших концентрациях, вызывая раздражение слизистых оболочек. При сварке в среде защитных газов тарированными вольфрамовыми электродами в воздух выделяются окислы тория и продукты его распада, которые представляют радиационную опасность.
Другие элементы сварочного аэрозоля, а также так называемые сварочные газы, обладая сильным раздражающим действием, способны вызвать хронический бронхит. Установлено, что многие компоненты сварочного аэрозоля при длительном воздействии увеличивают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний и уменьшают продолжительность жизни.
Помимо аэрозолей и газов неблагоприятное влияние на работающих в сварочных производствах оказывает еще ряд явлений, не устраняющихся с помощью вентиляции, а в совокупности с вредными веществами ухудшающих условия труда. Это - лучистая энергия сварочной дуги, ультрафиолетовая и инфракрасная радиация, вызывающие ожоги открытых частей тела и иногда (особенно летом) перегрев организма; шум, который в сочетании с ультразвуковыми колебаниями, вызывает стойкое понижение слуха у работающих.
Необходимо учитывать, что в производственных условиях работники, как правило, подвергаются одновременному воздействию нескольких вредных веществ, в том числе и пыли. При этом их общее воздействие может быть взаимоусиленным, взаимоослабленным или „независимым".
Практика показывает, вытяжная вентиляция в совокупности с комплексом мероприятий технологического и организационного характера позволяет снизить концентрации вредных веществ до предельно допустимых и способствует значительному оздоровлению условий труда работающих в сварочных цехах.
Из проведенного анализа следует, что система микроклимата должна анализировать концентрацию взвешенных частиц, температуру, газовый состав среды в рабочей зоне.
Целью предлагаемой системы вентиляции является снижение концентрации вредных веществ в рабочей зоне и повышение точности работы автоматизированной системы управления установкой [3].
Автоматизированная система основана на регистрации светового излучения при появлении электрической дуги во время сварочных работ и включении вытяжного вентилятора на определенное время, что позволяет ускорить выведение вредных веществ из рабочей зоны за счет более быстрого включения вытяжной вентиляции; в дальнейшем параметры микроклимата поддерживаются с помощью датчика концентрации вредных веществ и датчика температуры. Схема системы вентиляции изображена на рисунке 1
Рисунок 1. Функционально-технологическая схема системы вентиляции сварочного цеха.
На рисунке 1 обозначены: —► - направление движения воздуха, 1 - электродвигатель приточного вентилятора, 2 - калорифер, 3 - датчик температуры приточного воздуха, 4 - датчик температуры внутри помещения, 5 - датчик температуры приточного воздуха, 6 - фотодатчик, 7 - датчик загазованности, 8 - электродвигатель вытяжной вентиляции, 9 - вытяжной зонт, 10 - устройство управления, 11 - исполнительные механизмы
Устройство работает следующим образом. В момент возникновения электрической дуги при сварочных работах срабатывает фотодатчик 3, подающий сигнал на устройство автоматического управления 8, которое включает вытяжной вентилятор 6 на определенное время. В процессе сварки происходит превышение концентрации вредных веществ и (или) температуры, срабатывает датчик концентрации вредных веществ 4 и (или) датчик температуры 5, которые подают сигнал на устройство автоматического управления 8, включающее вытяжной вентилятор 6; воздух удаляется через вытяжной зонт 2 по вытяжному воздуховоду 1 и выходит наружу. В дальнейшем параметры микроклимата поддерживаются устройством автоматического управления 8 при помощи датчика концентрации вредных веществ 4 и датчика температуры 5.
а б
Рисунок 2. Изменение концентрации вредных веществ: а) в стандартной системе; б) в предлагаемой системе
Изменение концентрации вредных веществ в области органов дыхания сварщика при использовании замкнутой системы управления микроклиматом при использовании только датчика концентрации вредных веществ показано на рисунке 1а, при использовании допол-
нительного датчика освещения на рисунке 1б. Как видно из рисунка предложенная система снижает уровень вредных веществ в переходных процессах, путем своевременного включения вытяжной вентиляции.
Режим сварочных работ характеризуется короткими периодами горения дуги. Это приводит к тому, что часто система работает под управлением только одного фотодатчика, без использования датчика концентрации вредных веществ. При неполном удалении газов за период работы из рабочей зоны, они способны распространяться по помещению. Исходя из условия полного удаления вредных веществ, можно определить минимальное время работы вентилятора при срабатывании фотодатчика
_ Ураб
где Vрaб -объем рабочего места сварщика до вытяжного зонта, Qв - производительность вентилятора.
Предложенное конструктивное решение позволяет своевременно удалять вредные вещества из рабочей зоны, что в свою очередь обеспечивает оптимальный микроклимат.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Мигай, К.В. Влияние электросварочной пыли и газов на животных / К.В. Мигай // Гигиена труда и проф. заболевания. - 1961. - № 8. - С .712.
2. Агашков, Е.М. Классификация систем автоматического удаления вредных веществ из воздуха производственного помещения / Т.И. Белова, В.Е. Бурак, О.Б. Гераськова, Д.А. Кравченко // Вестник МАНЭБ. - 2010.- Т.15, № 4. - С. 116-118.
3. Патент № 2428636 Российская Федерация. Система приточно-вытяжной вентиляции животноводческого помещения / Белова Т.И., Маркарянц Л.М., Безик В.А., Белов А.С., Никитин А.М. - опубл. 10.09.2011.
4. Патент № 2479795 Российская Федерация. Система вентиляции промышленного предприятия / Агашков Е.М., Белова Т.И., Маркарянц Л.М., Безик В.А., Кравченко Д.А., Изотов М.С. -опубл. 28.11.2012.
5. Безик, В.А. Автоматика: методические указания / В.А. Безик, В.А. Лаптев; Брянская ГСХА. - Брянск: Изд-во БГСХА, 1999. - 48с.
6. Безик, В.А. Применение комбинированных устройств защиты / В.А. Безик, Л.М. Маркарянц, И.Э. Алексанян. // Актуальные проблемы энергетики АПК: материалы Международной научно-практической конференции / под ред. А.В. Павлова. - Саратов: Изд-во ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010 - С. 44-47.
7. Интернет-ресурс www.owen.ru
8. Интернет-ресурс www.melasensor.ru
9. Интернет-ресурс www.e-automation.ru
10. Маркарянц, Л.М. Снижение концентрации вредных веществ в ремонтных мастерских при использовании сварочного оборудования/ Л.М. Маркарянц, В.А. Безик, А.М. Никитин // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 2 - С. 88-91.
11. Маркарянц, Л.М. Автоматизированная система вентиляции сварочного участка предприятия / Л.М. Маркарянц, В.А. Безик, А.М. Никитин// Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - № 4 - С. 33-34.
12. Патент № 2534506 Российская Федерация. Система вентиляции сварочного участка промышленного предприятия / Маркарянц Л.М., Безик В. Никитин А.М. - опубл. 01.10.204.
