CC BY
99
№ 9 вереснь 2011
низкопрочных бетонах [Текст] / Н. И. Нетеса, Д. В. Паланчук // Будівельні конструкції: Міжвідом. наук.-техн. збір. наук. пр. - К. : ДП НДІБК, 2009. - Вип. 72. - С. 453 - 456.
7. Нисневич М. Утилизация попутных продуктов горения угля в промышленности строительных материалов [Электрон. ресурс] / М. Нисневич, Г. Сиротин // Строительные материалы. - 2003. - № 9. - C. 39 - 41. - Режим доступа: http://www.first-realty.com.ua/art/4/ 147.html.
8. Рунова Р. Ф. Технологія модифікованих будівельних розчинів [Текст] / Р. Ф. Рунова, Ю. Л. Носовський. - К. : КНУБА, 2007. - 256 с.
9. Сергеев А.М. Использование в строительстве отходов энергетической промышленности [Текст] / А. М. Сергеев. - К. : Будівельник, 1984. - 120 с.
УДК 69.004.2
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ ОГНЕУПОРЩИКОВ
М. В. Анненкова*, аспирант
*Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, г. Макеевка
Ключевые слова: корреляционно-регрессионный анализ, профессиональная
заболеваемость, коэффициент детерминации, мультиколлинеарность, вредные и опасные факторы
Актуальность. Исследование уровня воздействия вредных и опасных факторов на здоровье огнеупорщиков, задействованных в ремонтно-строительных работах по горячему ремонту коксовых печей, на сегодняшний день остается актуальной задачей. Длительность одного случая заболевания на коксохимическом заводе в среднем превышает установленные показатели, что связано, вероятно, с более тяжелыми условиями труда, низкой механизацией технологических процессов, нерациональным планированием рабочего дня, отсутствием благоприятных микроклиматических условий, худшей организацией профилактических работ и оказания медицинской помощи [1 — 4].
Цель статьи. Разработка методики оценки состояния здоровья огнеупорщиков с учетом комплексного воздействия факторов производственной среды и математической модели уровня возникновения профессиональных заболеваний на основе гигиенических характеристик условий труда на рабочих местах при выполнении ремонтно-строительных работ по горячему ремонту коксовых печей.
Материал и результаты исследований. Степень воздействия вредных и опасных факторов на здоровье огнеупорщиков при выполнении ремонтно-строительных работ по горячему ремонт коксовых печей оценивались по данным произошедших случаев профессиональных заболеваний, которые были получены из отчетов о состоянии охраны труда на Ясиновском и Днепродзержинском КХЗ за четыре года. В течение этого периода исследовались количественные показатели заболевших путем статистической обработки полученных данных на исследуемых предприятиях. Исследования проводились по основному перечню выполняемых ремонтно-строительных операций для зимнего и летнего периода соответственно. Рабочие — огнеупорщики были условно разделены на 30 бригад с абсолютно характерными для каждой бригады работами, едиными рабочими зонами при выполнении данных работ и одинаковыми показателями наличия вредных и опасных производственных факторов в этих рабочих зонах.
Фактический уровень возникновения профессионального заболевания рабочего при выполнении /-го процесса определяется формулой:
N
Рф1 = Nr 100 %, С1)
где N/ - общее количество огнеупорщиков, задействованных в i-м трудовом процессе;
N - среднее количество огнеупорщиков, заболевших за исследуемый период.
Были проведены экспериментальные исследования количественных показателей вредных и опасных факторов для каждой характерной бригады. Нами были изучены следующие наиболее значимые производственные факторы: загазованность воздуха рабочей зоны (цианистый
47
Вісник ПДАБА
водород, окись углерода, сероводород, сернистый ангидрид); запыленность; температура воздуха; влажность; скорость движения воздуха в рабочей зоне; лучистая энергия; уровень шума [5].
Из исследованных данных было установлено, что количественные показатели влияния того или иного фактора оцениваются самыми различными единицами измерения - загазованность в мг/м3, лучистая энергия в Вт/м2, влажность в % и т. д. [6]. Следовательно, для того, чтобы привести экспериментальные данные к единым размерностям, в качестве исходных данных для построения математической модели уровня возникновения профзаболеваемости, были приняты абсолютные показатели превышения вредных и опасных факторов рабочей зоны (абсолютные коэффициенты воздействия факторов KW, KQ, ... KD). Абсолютный коэффициент воздействия того или иного i-го фактора вычисляем по формуле:
(2)
где Сі - количественный показатель наличия вредного или опасного фактора в воздухе рабочей зоны;
СПдКі - предельно допустимая концентрация данного фактора в соответствии с нормативными показателями. Причем, если Кі < 1, то принимаем К = 1.
Для построения математической модели зависимости уровня заболеваемости от коэффициентов воздействия производственных факторов используем метод многофакторного корреляционно-регрессионного анализа. Суть выбранного метода заключается в построении математической модели и определении ее статистической надежности для проведения анализа связи между несколькими независимыми переменными (производственными факторами) и исследуемой зависимой переменной (уровнем профзаболеваний).
Модель множественной линейной регрессии в общем виде:
Р = Е Л, Х,, (3)
где А, - коэффициенты уравнения множественной регрессии;
Х, - производственные факторы.
При построении модели множественной линейной регрессии необходимым условием является взаимная независимость входных параметров.
Для проверки этого условия были рассчитаны матрицы парной корреляции между производственными факторами и уровнем заболеваемости соответственно для летнего и зимнего периодов выполнения горячих ремонтов (табл. 1, 2).
Т а б л и ц а 1
Матрица корреляции между производственными факторами для летнего периода года
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P
1 1.00
2 -0.21 1.00
3 -0.11 0.89 1.00
4 -0.08 0.75 0.59 1.00
5 0.04 0.72 0.45 0.70 1.00
6 -0.03 0.57 0.38 0.60 0.67 1.00
7 -0.14 0.06 0.24 -0.10 -0.19 -0.16 1.00
8 0.10 0.71 0.49 0.68 0.87 0.64 -0.14 1.00
9 0.04 0.54 0.29 0.73 0.67 0.68 -0.16 0.79 1.00
10 -0.10 0.36 0.35 0.31 0.17 0.09 0.05 0.37 0.28 1.00
P -0.04 0.77 0.66 0.78 0.73 0.76 -0.03 0.79 0.75 0.26 1.00
48
№ 9 вереснь 2011
Т а б л и ц а 2
Матрица корреляции между производственными факторами для зимнего периода года
1 3 4 5 6 7 8 9 10 P
1 1,00
2 1,00
3 -0,22 1.00
4 -0,10 0.09 1.00
5 0,16 0.23 0.57 1.00
6 0,07 0.40 0.50 0.64 1.00
7 -0,08 -0.15 -0.16 -0.11 -0.16 1.00
8 -0,02 0.47 0.51 0.84 0.63 -0.21 1.00
9 0,09 0.31 0.69 0.69 0.62 -0.22 0.80 1.00
10 0,04 0.34 0.04 0.08 0.09 -0.30 0.37 0.28 1.00
P -0,10 0.65 0.54 0.66 0.75 -0.30 0.80 0.75 0.27 1
Анализ матриц парной корреляции показал, что между производственными факторами существует очень тесная зависимость, оцениваемая значимыми коэффициентами корреляции. Такая зависимость, называемая мультиколлинеарностью, в методе множественного корреляционно-регрессионного анализа предполагает исключение для последующего построения модели одного из факторов, между которыми существует тесная зависимость. В соответствии с этим необходимо исключить из модели большую часть производственных факторов, что делает модель практически неинформативной.
Коэффициенты парной корреляции между уровнем заболеваемости, уровнем содержания цианистого водорода, влажностью воздуха рабочей зоны для летнего периода незначимы. Поэтому эти два производственных фактора можно исключить из модели. Для зимнего периода незначим коэффициент парной корреляции только для содержания цианистого водорода.
На основании полученных данных обработки результатов экспериментов, предложено учитывать комплексное влияние производственных факторов обобщенным коэффициентом влияния вредных и опасных факторов.
Обобщенный коэффициент Кобщ характеризует комплексное воздействие на здоровье работников основных факторов рабочей среды и позволяет прогнозировать уровень возникновения профессиональных заболеваний при изменении уровня этих факторов.
Обобщенный коэффициент влияния вредных и опасных факторов определяется по формуле:
К
общ
(
1 -
S
1/ \ /Ki
n
100 %,
V /
где К - коэффициент воздействия вредного и опасного фактора; n — количество вредных и опасных факторов.
(4)
Предположительно, что если Кобщ стремится к 0, то вероятность возникновения профзаболеваний незначительна или вообще отсутствует. Это соответствует случаю, когда на огнеупорщиков не воздействуют производственные факторы: уровень защиты очень высок. Если Кобщ стремится к 100 %, то вероятность возникновения профессиональных заболеваний очень велика: практически отсутствуют средства защиты рабочих.
Рассматривая полученные экспериментальные данные как многофакторную модель, оценим степень влияния каждого из факторов на уровень заболеваемости рабочих— огнеупорщиков. Очевидно, что каждый исследуемый производственный фактор оказывает свое некое влияние на организм рабочего со своим абсолютно определенным весом или степенью воздействия. Так, например, вес влияния такого производственного фактора как влажность воздуха рабочей зоны заведомо меньший, чем вес влияния запыленности, и т. д. Другими словами, все абсолютные коэффициенты необходимо уравновесить для приведения математической модели к единым весовым характеристикам. На графиках рисунка 1 показаны изменения уровней влияния различных производственных факторов при выполнении технологических процессов по горячему ремонту коксовых печей.
49
Вісник ПДАБА
Рис. 1. Изменения уровней влияния факторов при выполнении технологических процессов
Система математической модели уровня возникновения профзаболеваний у огнеупорщиков при горячем ремонте коксовых печей с учетом весовых характеристик вредных и опасных факторов будет иметь вид функциональной зависимости:
Р f(ЬгазКгаз ’ ЬПКП ’ bt°Kt0 ’ bWKW ’ bVKV ’ bQKQ ’ bDKD ) ■
(5)
где Ъгаз, ЬП, bt, bW, bV, b q, bD - веса влияния производственных факторов (вредные газы, запыленность, температура, влажность, скорость движения воздуха, лучистая энергия, шум). Причем сумма всех весов должная равняться 100 %;
Кгаз, КП, Кt, Кт КV, ^^q, Кг, - коэффициенты воздействия факторов. Причем коэффициент воздействия вредных газов вычисляем как среднее значение из показателей наличия всех вредных газов в воздухе рабочей зоны:
К = ■
К
+ + К„ е+ +.
. + К.
п
2
2
(6)
Решая функциональную зависимость (5), получаем веса влияния производственных факторов, ( табл. 3.)
Т а б л и ц а 3
Веса влияния производственных факторов на уровень профзаболеваемости
Производственный фактор Вес фактора, %
лето зима средневзвешенное значение
Загазованность воздуха рабочей зоны 28,0 31,0 % 29,1 32,1 % Вгаз = 29,9 %
Запыленность воздуха рабочей зоны 50,1 52,2 % 51,4 51,6 % ЬП = 51,3 %
Температура 5,5....6,5 % 4,8....5,2 % Bt = 5,5 %
Влажность воздуха 2,3 3,1 % 2,4....3,3 % bW = 2,7 %
Скорость движения воздуха 3,5 4,1 % 4,8....5,4 % bV = 4,5 %
Лучистая энергия 6,5....6,8 % 5,3....5,7 % bQ = 6,0 %
Уровень шума 0,2....0,3 % 0,1 0,2 % bD = 0,1 %
ИТОГО Eb =100 %
50
№ 9 вереснь 2011
□ Загазованность
□ Запыленность
□ Температура
□ Влажность воздуха
■ Скорость движения воздуха
□ Лучистая энергия
□ Уровень шума
Рис. 2. Гистограмма весов влияния производственных факторов
Из полученной гистограммы можно сделать вывод, что наиболее значимыми внешними производственными факторами по степени их влияния на организм рабочих—огнеупорщиков являются запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны с весами 51,3 и 29,9 % соответственно. Следующими факторами по степени влияния являются: лучистая энергия, температура воздуха, скорость движения воздуха и влажность с весовыми характеристиками от 3 до 6 %. И наименее значимым производственным фактором является воздействие шума, вес которого не превышает 0,2 % от общего комплексного влияния всех факторов. Таким образом, при использовании комплексной математической модели оценки уровня воздействия производственных факторов на здоровье огнеупорщиков необходимо коэффициенты воздействия каждого фактора увеличивать на соответствующие их веса.
Для последующей оценки уровня воздействия производственных факторов на здоровье огнеупорщиков во внимание принято долевое участие каждого исследуемого фактора. Неоднозначность производственных факторов уравнивается путем увеличения коэффициентов воздействия Кп на их величину веса bn.
Таким образом, формула (4) обобщенного коэффициента с учетом весовых характеристик вредных и опасных факторов примет вид:
К
общ
(
1 -
S
100 %.
(7)
V J
На основании регрессионной математической обработки экспериментальных данных функциональная зависимость уровня возникновения профессиональных заболеваний от обобщенного коэффициента принимает вид:
- в летний период Р = 1,56 • е°’05Кобщ (8)
- в зимний период Р = 0,95 • е°’06Кобщ (9)
Коэффициентами детерминации с учетом полученных новых функциональных
зависимостей для летнего и зимнего периода равны r2 = 0.87 и r2 = 0.90 соответственно. Результаты исследований приведены на рисунках 3 и 4.
51
Вісник ПДАБА
♦ Экспериментальные данные Данные по модели
60
о.
0 50
а
01
>s
і 40 §
Й 30
0 §
01 ТО CD
« 20
0
VO то
т
£ 10
01 CD О
а >
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Кобщ, %
♦ Экспериментальные данные Данные по модели
б
Рис. 3. Изменения уровня заболеваемости в зависимости от обобщенного коэффициента Кобщ: а — для летнего периода; б —для зимнего периода
а
52
№ 9 вереснь 2011
60
sp
О.
t 50
О
§
0J
со
СО 40 и
О
VO
S 30 л
X
0J
со
g. 20 >
10
10
-Зимний период =Летний период
20 30 40 50
Кобщ, %
60
70
80
0
0
Рис. 4. Функциональные зависимости уровней профзаболеваний на протяжении календарного года
На основании полученной зависимости степень влияния вредных и опасных факторов на вероятность возникновения профзаболеваний можно разделить на 3 категории:
1) Нормальный уровень. Уровень возникновения профзаболевания не превышает 10 %:
в летний период ту'норм vобщ < 36 % (10)
в зимний период ТУ-норм **~общ < 39 % (11)
2) Средний уровень. Уровень возникновения профзаболевания находится в пределах от 10 до 30 %:
- в летний период 36 % < K ощ < 59 % (12)
- в зимний период 39 % < K%щ < 57 % (13)
3) Критический уровень. Уровень возникновения профзаболевания превышает 30 %:
- в летний период ту-крит общ > 59 % (14)
- в зимний период ту-крит общ > 57 % (15)
Экспериментальные данные можно привести к усредненным обобщенным коэффициентам с учетом времени воздействия вредных и опасных факторов:
К =
vобщ
Кобщг tі
i_____
n
1
(16)
где ti - время воздействия і-го фактора.
Таким образом, получим следующие значения усредненного коэффициента:
- в летний период Кобщ = 51,3 %,
- в зимний период Кобщ = 51,2 % ,
что соответствует уровню заболеваемости 20 %.
Выводы. На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод, что предложенная методика оценки состояния здоровья огнеупорщиков с учетом комплексного воздействия
53
Вісник ПДАБА
факторов производственной среды и разработанная математическая модель уровня возникновения профессиональных заболеваний на основе гигиенических характеристик условий труда на рабочих местах при выполнении ремонтно-строительных работ по горячему ремонту на коксовых печах дают возможность реального прогнозирования уровня возникновения профессиональной заболеваемости при исследовании всех фактов рабочей среды.
Для оценки комплексного влияния вредных и опасных факторов производственной среды предложен обобщенный коэффициент, учитывающий уровень суммарного воздействия исследуемых факторов. Доказано, что уровень заболеваемости на 90 % зависит от обобщенного коэффициента влияния вредных и опасных факторов. Нормальный уровень заболеваемости (менее 10 %) соответствует значению обобщенного коэффициента 36 и 39 % летом и зимой соответственно, средний уровень заболеваемости (от 10 до 30 %) соответствует значению обобщенного коэффициента 36 ^59 % летом и 39 ^57 % зимой, критический уровень заболеваемости (более 30 %) соответствует значению обобщенного коэффициента 59 % летом и 57 % зимой.
Путем обработки полученных экспериментальных даннях как многофакторной модели оценена степень влияния каждого из факторов на уровень заболеваемости рабочих— огнеупорщиков. Определены наиболее значимые производственные факторы по степени их воздействия на организм рабочих—огнеупорщиков. Самыми весомыми из них являются запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны с весами 51,3 и 29,9 % соответственно. Следующими факторами по степени влияния являются: лучистая энергия, температура воздуха, скорость движения воздуха и влажность с весовыми характеристиками от 3 до 6 %. И наименее значимым производственным фактором является воздействие шума, вес которого не превышает 0,2 % от общего комплексного влияния всех факторов.
ИСПОЛЬЗОВАНЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Анненкова М. В. Огляд питання професійних захворювань у робітників коксохімічних підприємств Донбаського регіону. / Вісник ІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. - Краснодон.- 2009. — С. 132 — 135.
2. Анненкова М. В. Урахування професійної захворюваності при проектуванні та модернізації промислових підприємств // Вісник ПромБудНДІПроект. - 2009. — С. 230 — 234.
3. Анненкова М. В. Исследование условий труда огнеупорщиков при горячем ремонте коксовых печей. Мат. I Всеукр. науч.-практ. конф. «Современные строительные материалы, конструкции и инновационные технологии возведения зданий и сооружений» // Вестник ДонНАСА. - 2010. - № 5(85). - С. 334 - 339.
4. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация: ГОСТ 12.0.003-74*. - Введен 1976-01-01. - М.: Стройиздат, 1976. -
12 с.
5. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда: Учебное пособие / Под ред. В. Ф. Кириллова. - М. : Медицина, 2001. - 400 с.
6. Белоусова М. В. Гарантии и компенсации работникам, занятым на работах с вредными и опасными условиями труда / М. В. Білоусова // Газета «Налоги». - 2007. - № 48. - С. 15 - 18.
УДК 628.16
ОСНОВЫ ФОРМАЛИЗОВАННОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА МЕМБРАННОГО
РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФЕМЕНОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА
Н. П. Нечитайло, к. т. н. доц., К. В. Солодовникова, магистр, А. О. Белая, маг.
Ключевые слова: водоподготовка, баромембранные технологии, мембрана,
селективность, удельная производительность, объемный поток, феменологический коэффициент
Введение. Одним из приоритетных направлений развития современной науки и техники является разработка экологически чистых процессов добычи, обработки и переработки
54
