close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

214.Безопасность жизнедеятельности (лабораторный практикум)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лабораторный практикум
Воронеж 2015
1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
В.Ф. Асминин А.А. Веневитин Д.Д. Репринцев
О.В. Бакланова Л.В. Брындина Д.С. Осмоловский
А.Д. Голев И.М. Казбанова А.В. Болучевский
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лабораторный практикум
Воронеж 2015
2
ББК 65.246
Б40
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 4 от 26 декабря 2014 г.)
Рецензенты: кафедра промышленной экологии и безопасности
жизнедеятельности ФГБОУ ВПО «ВГТУ»,
канд. техн. наук, доц. кафедры
безопасности жизнедеятельности
ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ В.И. Писарев
Б40 Безопасность жизнедеятельности [Текст] : лабораторный практикум /
В. Ф. Асминин, А. А. Веневитин, Д. Д. Репринцев, О. В. Бакланова,
Л. В. Брындина, Д. С. Осмоловский, А. Д. Голев, И. М. Казбанова,
А. В. Болучевский ; под общ. ред. В. Ф. Асминина ; М-во образования и науки
РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2015. – 123 с.
ISBN 978-5-7994-0684-4 (в обл.)
В лабораторном практикуме освещены программные вопросы дисциплины
«Безопасность жизнедеятельности», особое внимание уделено обучению студентов работе с
нормативно-техническими документами, идентификации опасных и вредных факторов
производственной среды и методам защиты от них.
Лабораторный практикум предназначен для студентов по всем направлениям
подготовки.
ББК 65.246
© Асминин В. Ф., Веневитин А. А., Репринцев Д. Д.,
Бакланова О. В., Брындина Л. В., Осмоловский Д. С.,
Голев А. Д., Казбанова И. М., Болучевский А. В., 2015
ISBN 978-5-7994-0684-4 © ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная
лесотехническая академия», 2015
3
Оглавление
Введение ................................................................................................................4
Лабораторная работа № 1. Исследование метеорологических условий
в производственных помещениях…………………………………………
5
Лабораторная работа № 2. Оценка условий труда на рабочем месте
по результатам измерения тепловой нагрузки среды (ТНС-индекса)….. 16
Лабораторная работа № 3. Исследование и контроль естественного
освещения в производственных помещениях……………………………
25
Лабораторная работа № 4. Исследование искусственного освещения
в помещениях………………………………………………………………
30
Лабораторная работа № 5. Исследование запыленности воздуха в
рабочих помещениях………………………………………………………
41
Лабораторная работа № 6. Измерение концентрации вредных веществ
в воздухе рабочей зоны индикаторными трубками……………………… 50
Лабораторная работа № 7. Исследование сопротивления защитного
заземления и грунта………………………………………………………
55
Лабораторная работа № 8. Измерение параметров вибрации машин
и механизмов………………………………………………………………
67
Лабораторная работа № 9. Акустические измерения и приборы……….
76
Лабораторная работа № 10. Исследование эффективности способов
и средств защиты от производственного шума…………………………
87
Лабораторная работа № 11. Определение температуры вспышки
нефтепродуктов в закрытом тигле………………………………………
97
Библиографический список………………………………………………. 106
Приложения ……………………………………………………………….. 107
4
Введение
Лабораторно-практический курс позволяет закрепить теоретические
знания по безопасности жизнедеятельности и получить практические навыки
по способам и методам защиты от опасных и вредных факторов.
Подборка лабораторных работ в лабораторном практикуме отвечает
программным требованиям курса «Безопасность жизнедеятельности». В
лабораторных работах нашли отражения практически все способы защиты от
негативных факторов производственной среды.
Лабораторные работы, представленные в этом лабораторном практикуме,
могут быть предложены вариативно в процессе изучения дисциплины
«Безопасность жизнедеятельности» в зависимости от направления и профиля
обучения студентов.
5
Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы – изучение параметров метеорологических условий,
приборов для их измерения и приобретение практических навыков оценки
состояния метеоусловий в производственных помещениях.
Задачи работы:
1. Изучить назначение, устройство и принцип действия приборов для
измерения параметров метеорологических условий.
2. Определить температуру, относительную влажность, скорость
движения и давление воздуха, интенсивность теплооблучения на рабочем
месте.
3. Сделать санитарно-гигиеническую оценку метеоусловий по
измеренным величинам параметров микроклимата рабочей зоны.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Метеорологические условия (или микроклимат) производственных
помещений – это физическое состояние воздушной среды, которое
определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры,
влажности, скорости движения и давления воздуха, а также температурой
окружающей поверхности.
СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений» для рабочих зон устанавливает нормы
температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха с учетом
периода года и категории работ.
Категории работ – разграничение работ на основе интенсивности
энергозатрат организма в процессе труда.
В этой связи все работы разделяют на три категории (табл. 1.):
легкие, средней тяжести, тяжелые.
В любой обстановке (производственной или бытовой) механизмы
терморегуляции организма человека стремится поддержать постоянную
температуру тела, равную +36,6 0С. Эта температура является результирующей
двух процессов: внутреннего производства теплоты в теле и внешнего
теплообмена.
6
Соответствие между количеством тепла, вырабатываемого организмом, и
охлаждающей или нагревающей способностью среды характеризует ее как
комфортную. Нарушение теплообмена ведет или к перегреву, или к
переохлаждению организма, что снижает работоспособность человека, а
значит, и производительность его труда, что может явиться причиной
несчастных случаев и заболеваний.
Таблица 1
Категорирование работ в зависимости от энергозатрат
(СанПиН 2.2.4.548-96.)
Категория работ
Энергозатраты ккал/ч
(Дж/с)
Легкая I
До 150 (172)
Средней
тяжести, IIа
150-200
(172-232)
Средней
тяжести, IIб
200-250
(232-293)
Тяжелая, III
Более 250 (293)
Характеристика работ
Работы, производимые сидя, стоя или
связанные с ходьбой, но не требующие
систематического физического напряжения
Работы, связанные с постоянной ходьбой,
выполняемые сидя или стоя, но не
требующие перемещения тяжестей
Работы,
связанные
с
ходьбой
и
перемещением небольших (до 10 кг) тяжести
Работы, связанные с систематическим
физическим напряжением, с постоянной
переноской, передвижением тяжестей массой
более 10 кг
Нормальное
тепловое
самочувствие
человека
обеспечивается
определенным сочетанием всех метеорологических параметров. Поэтому
СанПиН и ГОСТ 12.1.005-88 для рабочих зон производственных помещений
устанавливают оптимальные нормы температуры, относительной влажности и
скорости движения воздуха (табл. 2.). Оптимальные микроклиматические
условия – это такое сочетание параметров микроклимата, которое при
длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает
ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой
работоспособности.
Для производств, где по технологическим и другим инженерным
причинам оптимальные нормы обеспечить не удается, разрешается
устанавливать допустимые параметры воздушной среды (табл. 3). Допустимые
микроклиматические условия – это такое сочетание параметров микроклимата,
которое при длительном и систематическом воздействии на человека может
вызвать напряжение реакций терморегуляции и которое не выходит за пределы
7
физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает
нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные
теплоощущения, ухудшающие самочувствие и снижающие работоспособность.
СанПиН при этом учитывает не только периоды года, категорию работ, но
и характеристику помещений по тепловым избыткам. Последнее учитывается
только в теплое время года.
При этом все производственные помещения делятся на две группы: с
незначительными избытками явного тепла не более 23 ВТ/м3 (20 ккал/м3 ч) и
значительными избытками – более 23 ВТ/м3. Явное тепло – это тепло,
поступающее в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов,
нагретых материалов, людей и других источников тепла, а также в результате
солнечной радиации.
Нормальные метеорологические условия производственной среды и
санитарно-гигиенические качества воздуха обеспечиваются на предприятиях
системой вентиляции или специальными установками для кондиционирования
воздуха, а также правильно спроектированной и исправно действующей
системой отопления.
Оценка метеорологических условий заключается в измерении
температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха и в
сопоставлении полученных данных с оптимальными или допустимыми
санитарными нормами.
Таблица 2
Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости
движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений
(СанПиН 2.2.4.548-96)
Сезон года
Холодный и
переходный
период года
Теплый период
года
Категория
работ
Температура,
0
С
Относительная
влажность, %
Легкая I
Средней
тяжести IIа
Средней
тяжести IIб
Тяжелая III
Легкая I
Средней
тяжести IIа
Средней
тяжести IIб
Тяжелая III
20-23
60-40
Скорость движения воздуха, м/с,
не более
0,2
18-20
60-40
0,2
17-19
16-18
22-25
60-40
60-40
60-40
0,3
0,3
0,2
21-23
60-40
0,3
20-22
18-21
60-40
60-40
0,4
0,5
8
Таблица 3
Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости
движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений в холодный и
переходный период года (СанПиН 2.2.4.548-96)
Категория
работ
Температура,
0
С
Относительная
влажность, %
Скорость движения воздуха,
м/с, не более
Легкая I
Средней
тяжести IIа
Средней
тяжести IIб
Тяжелая III
19-25
75
0,2
Температура
воздуха вне
постоянных
рабочих мест, 0
15-26
17-23
75
0,3
13-24
15-21
13-19
75
75
0,4
0,5
13-24
12-19
3. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРОВ И МЕТОДИКА
ИЗМЕРЕНИЯ
1. Атмосферное давление в данной работе измеряется барометроманероидом.
Анероид в переводе с греческого означает «безводный». Барометранероид – один из основных приборов, используемый метеорологами для
составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит
от изменения атмосферного давления.
Приёмной частью анероида служит круглая металлическая гофрированная
(гофрированная означает ребристая) коробка, внутри которой создано сильное
разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и
тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления верхнее
основание коробки поднимается и пружина разгибается. Перемещение конца
пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по
шкале, показывая величину давления в миллиметрах ртутного столба.
Нормальное атмосферное давление – 100,8 кПа (755 мм рт. ст.).
Рис. 1. Принцип работы барометра-анероида
9
Для непрерывного наблюдения за колебаниями атмосферного давления
применяется самопишущий прибор – барограф М-22.
2. Температура воздуха. При исследовании температуры закрытых
помещений чаще всего определяется их температурный режим. Под этим
термином понимают показатели температуры воздуха помещения на различных
уровнях и в различных направлениях.
Для объективной оценки измерения его проводят в трех точках: у
внутренней стены, в центре помещения, у холодной стены. В работе для этой
цели применяются ртутные или спиртовые термометры, установленные на
вертикальных стойках на уровне 0,2 м; 1 м и 1,5 м от пола. Стойки
устанавливают по диагонали помещения у внутренней (тепловой) стены на
расстоянии 1 м от источников тепла и стен здания.
Для систематического наблюдения за ходом температуры в течение
продолжительного времени используют термографы.
3. Влажность воздуха – содержание в воздухе водяных паров
(характеризуется различными величинами).
Абсолютная влажность е – упругость (или парциальное давление)
водяных паров, находящихся в воздухе, выраженное в мм. рт. ст.
Иногда абсолютной влажностью называют весовое количество водяного
пара в 1 м3 парогазовой смеси, так как эта величина численно почти полностью
совпадает с упругостью и при температуре Т = 16,5 0С точно равна ей.
Относительная влажность воздуха – процентное отношение абсолютной
влажности к максимальной
R =
е
Е
⋅ 100 % ,
(1)
где R – относительная влажность воздуха, %;
е – абсолютная влажность воздуха;
Е – упругость насыщенных водяных паров при температуре «сухого»
термометра Т С .
Относительная влажность измеряется психрометрами Августа и Ассмана.
Основные части психрометра – два термометра. Термометр, установленный
справа, называется «сухим» и показывает температуру воздуха. Термометр,
установленный слева, называется «смоченным», так как его резервуар
непрерывно смачивается дистиллированной водой. Вода находится в
специальном стаканчике и подается к резервуару при помощи полоски батиста,
один конец которой оборачивает резервуар смоченного термометра, а другой
опущен в стаканчик и тянет воду как фитиль.
10
Принцип действия психрометра основан на зависимости интенсивности
испарения влаги в окружающий воздух от влажности этого воздуха.
Более совершенным является психрометр Ассмана, у которого резервуары
обоих ртутных термометров помещены в металлические трубки, защищающие
их от теплового излучения. Чтобы исключить влияние скорости движения
окружающего воздуха, через эти трубки пропускают исследуемый воздух со
скоростью около 4 м/с. Движение воздуха обеспечивается вентилятором,
который вмонтирован в корпус психрометра и приводится в движение
пружинным двигателем или электромотором.
Прибором пользуются следующим образом: при помощи
пипетки увлажняют обертку влажного термометра, держа
психрометр вертикально головкой вверх во избежание
заливания воды в гильзы и головку прибора, заводят
ключом механизм прибора или включают электромотор
привода вентилятора в сеть и помещают его в рабочую
зону помещения (высота от пола 1-2 м). Через 3-5 минут во
время работы вентилятора производят отсчет. Записывают
показания сухого и влажного термометров.
Зная показания сухого и влажного термометров,
относительную влажность находят по психрометрическим
таблицам или по соответствующим графикам.
Относительную влажность воздуха можно
Рис. 2. Аспирационный вычислить по формуле (1). При этом абсолютная
психрометр Ассмана:
влажность е вычисляется по формуле (2) для
1 – головка, 2 –
термометр, 3 – трубка психрометра Ассмана:
защитная е = Е − 0,5 ⋅ (Т С − Т В ) ⋅
Р
,
755
(2)
где Е – упругость насыщенных водяных паров при температуре «влажного»
термометра Т В , мм. рт. ст. (табл. 4);
α – психрометрическая постоянная – коэффициент, зависящий от
скорости движения воздуха (табл. 5);
Т С – показания «сухого» термометра психрометра, 0С;
Т В – показания «влажного» термометра психрометра, 0С;
Р – атмосферное давление в момент измерения влажности, мм. рт. ст.
11
Т
10
11
12
13
14
15
16
17
Таблица 4
Упругость водяных паров в мм. рт. ст. при разной температуре
Упругость
Упругость
Упругость
Т
Т
9,14
14,93
24,96
18
26
9,77
16,32
26,47
19
27
20
28
10,43
17,36
28,87
21
29
11,14
18,47
29,74
22
30
11,88
19,63
31,51
23
31
12,67
20,86
33,37
24
32
13,51
22,05
33,32
25
33
14,44
23,52
37,37
Таблица 5
Значения психрометрического коэффициента при разных скоростях
движения воздуха
скорость, м/с
коэффициент α
скорость, м/с
коэффициент α
0,13
0,8
0,00130
0,00080
0,16
2,3
0,00120
0,00070
0,20
3,0
0,00110
0,00069
0,30
4,0
0,00100
0,00067
0,40
0,00090
Для непрерывного наблюдения за изменением относительной влажности
используют самопишущий прибор – гигрограф.
4. Скорость движения воздуха определяется специальными приборами –
анемометрами.
Принцип работы механических анемометров (крыльчатый и чашечный)
состоит в определении числа оборотов приемной вертушки прибора,
помещенной в установившийся воздушный поток, за определенный период
времени. Выбор типа анемометра определяется величиной измеряемой
скорости движения воздуха. Для измерения больших скоростей движения
воздуха используют чашечные (предел измерения от 1 до 30 м/с), средних и
малых – крыльчатые (от 1 до 10 м/с).
Чашечные анемометры (рис. 3) воспринимают движение воздуха
четырьмя алюминиевыми полушариями; крыльчатые – колесом с пластинками,
вращающимися под давлением потока воздуха. Это движение передается
стрелкам, движущимся по градуированным циферблатам, по которым
производят отсчет.
12
Принцип работы электронного индукционного анемометра основан на
тахометрическом принципе преобразования скорости воздушного потока в
частоту электрического сигнала с помощью металлической крыльчатки,
угловая скорость вращения которой линейно зависит от скорости набегающего
воздушного потока. При этом её лопасти пересекают магнитное поле катушки
индуктивности, что используется для формирования последовательности
импульсов напряжения, частота следования которых также линейно связана со
скоростью воздушного потока. Средняя скорость воздушного потока
вычисляется как частное от деления суммы числа импульсов напряжения
первичного преобразователя, образованной за время измерения, на сумму числа
импульсов тактового генератора, являющуюся числовым выражением
длительности измерительного интервала. Начало и окончание каждого
измерения задаются оператором кратковременным нажатием на кнопку
управления.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
После ознакомления с сущностью работы, устройством, принципом
действия приборов, требованиями техники безопасности при выполнении
лабораторной работы студент должен поставить в известность об этом
преподавателя и получить разрешение на выполнение экспериментальной
части.
Рис. 3. Анемометр индукционный АZ 8906 и анемометр ручной
чашечный МС-13
13
Порядок проведения работы
1. Установить категорию работ и соответствующие ей оптимальные или
допустимые параметры метеорологических условий в лаборатории.
2. Определить экспериментально параметры микроклимата в учебной
лаборатории:
а) давление воздуха с помощью барометра-анероида;
б) среднюю температуру воздуха по показаниям термометров, укрепленных
на стойках;
в) относительную влажность воздуха психрометром Ассмана, осуществив
при этом следующую последовательность операций:
- смочить матерчатый колпачок термометра дистиллированной водой;
- включить электромотор вентилятора психрометра в сеть или завести
пружину вентилятора прибора на 5-6 оборотов, создавая скорость
движения воздушного потока 4 м/с;
- через 2-3 мин снять показания с «сухого» и «влажного» термометра;
- по психрометрическому графику (таблице) определить относительную
влажность воздуха;
- вычислить относительную влажность воздуха по формуле (1);
- сопоставить результаты расчета и эксперимента.
3. Сравнить результаты измерений температуры, относительной
влажности и скорости движения воздуха с оптимальными и допустимыми
величинами по СанПиН 2.2.4.548-96. Данные занести в протокол № 1.
Таблица 6
Психрометрическая таблица
14
ПРОТОКОЛ №1
Оценки параметров микроклимата для _______________________периода
года, для __________________________ категории тяжести работ
Фактическая
Единица Оптималь ДопустиПривеличина
Параме
измереная
мая
мечатры
измерен
ния
величина величина
ние
расчетная
ная
0
С
Т
%
R
м/с
V
мм.рт.ст.
Р
4. Определить скорость воздушного потока в трубе чашечным и
крыльчатым анемометром. При этом необходимо соблюдать следующую
последовательность операций:
- снять показания (С1) до начала опыта со стрелок анемометров, начиная с
циферблата «тысяча», затем с циферблата «сотни» и далее – с большого
циферблата. Если стрелка стоит между цифрами, то записывается
значение меньшей цифры;
- включить вентилятор;
- через 2 мин работы приборов в установившемся воздушном потоке снять
показания (С2) со шкал приборов в указанной выше последовательности;
- определить число делений в секунду по формуле N = (С2 − С1 ) / t ;
ПРОТОКОЛ№2
Определение скорости движения воздуха
Скорость
Показания
ПоказаДлитель Число
движения
прибора
Наимения
воздуха по
ность
оборонование прибора после проветарировочно
опыта t ,
тов в
прибора до начала дения опыта
му графику
с
1 с, N
С2
опыта С1
V, м/с
Примечание
- по графикам, прилагаемым к анемометрам, найти скорость ( V )
воздушного потока в м/с.
Показания приборов и расчетные данные заносятся в протокол № 2.
15
5. ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
По окончании работы необходимо оформить отчёт и подготовить ответы
на контрольные вопросы:
1. Какими параметрами определяются метеорологические условия
(микроклимат) производственных помещений?
2. Какая существует взаимосвязь между самочувствием человека и
состоянием микроклимата производственной среды?
3.
Какими
нормативными
документами
регламентированы
метеорологические условия производственной среды?
4. По каким показателям определяется категория работ?
5. Что такое оптимальные и допустимые параметры метеорологических
условий производственных помещений?
6. Какими приборами измеряются параметры метеорологических условий,
единицы измерения?
7. Какие приборы используются для непрерывного наблюдения за
колебаниями параметров метеоусловий?
8. Каковы пределы измерения крыльчатого и чашечного анемометров?
9. Какие санитарно-гигиенические мероприятия позволяют создавать и
поддерживать микроклимат рабочей зоны в соответствии с требованиями
ГОСТ и санитарных норм?
Замечания и дополнения по работе:
Примечание: При отсутствии одного из указанных анемометров используют
индукционный анемометр.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
16
Лабораторная работа № 2
ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ТРУДА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ СРЕДЫ
(ТНС-ИНДЕКСА)
Цель работы: изучить методику оценки условий труда на рабочем месте
по совокупности метеорологических параметров, включая показатель тепловой
нагрузки среды (ТНС-индекс), и определения класса условий труда.
Задачи работы:
1. Изучить назначение, устройство и принцип действия приборов для
измерения метеорологических параметров.
2. Определить ТНС-индекс для нагревающего и охлаждающего
микроклимата. Рассчитать среднюю радиационную температуру.
3. Сделать санитарно-гигиеническую оценку условий труда на рабочем
месте.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Метеоусловия (или физический микроклимат) в производственном
помещении, на рабочих местах определяются в основном следующими
параметрами: температурой t (0С), относительной влажностью φ (%),
скоростью движения воздуха V (м/c) и тепловым излучением источников
Q (Вт/м2 = 1,43 Кал/см2·мин) с температурой поверхности выше 37 0С.
Теплоощущение человека зависит от характера теплообмена его
организма с окружающей средой и механизма терморегуляции.
Система терморегуляции организма человека – одна из важнейших; она
предназначена для поддержания постоянной температуры тела (≈ 36,6 0С)
независимо от температуры окружающей среды. Правильная терморегуляция в
организме может осуществляться только при определенном состоянии внешней
среды, т.е. при определенных сочетаниях температуры, влажности и
подвижности, а также в зависимости от наличия или отсутствия источников
избыточного инфракрасного (теплового) излучения.
Микроклиматические условия в производственных помещениях
регламентируются соответствующими документами, однако не представляется
возможным предусмотреть абсолютно все возникающие ситуации. Чаще всего,
для того чтобы дать достаточно полное представление о возможном тепловом
воздействии на организм человека, метеорологические показатели (t, φ, V,
ТНС-индекс) должны оцениваться комплексно.
17
Согласно ГОСТ 12.1.005-88, в рабочей зоне производственного
помещения могут быть установлены оптимальные и допустимые
микроклиматические условия (см. табл. 2, 3 лабораторной работы № 1).
Параметры микроклимата при оптимальном и допустимом классах условий
труда могут оцениваться как по параметрам микроклимата производственных
помещений, так и по индексу тепловой нагрузки среды – ТНС-индексу или, как
он еще называется, температурному индексу WBGT (Wet Body Global
Temperature).
ТНС-индекс – это эмпирический интегральный показатель
(выраженный в °С), отражающий сочетанное влияние температуры
воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на
теплообмен человека с окружающей средой.
Если параметры окружающей среды распределены в рабочем
пространстве неравномерно, то ТНС-индекс рекомендуется определять на
уровне головы (г), живота (ж) и лодыжек (л):
ТНС − индекс =
ТНС г + 2ТНС ж + ТНС л
4
ТНС-индекс рекомендуется использовать для интегральной оценки
тепловой нагрузки среды на рабочих местах, на которых скорость движения
воздуха не превышает 0,6 м/с, интенсивность теплового облучения 1000 Вт/м2
при условии облучения не менее 25 % поверхности тела человека, одетого в
комплект летней одежды с теплоизоляцией 0,5÷0,8 кло (1 кло = 0,155 0С м2/Вт).
Микроклимат по степени его влияния на тепловой баланс человека
подразделяется на нейтральный, нагревающий и охлаждающий.
Под нагревающим микроклиматом понимают сочетание параметров
микроклимата (температура воздуха, влажность, скорость его движения,
относительная влажность, тепловое излучение), при котором имеет место
нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в
накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины
(> 0,87 кДж/кг) и/или увеличении доли потерь тепла испарением пота (> 30 %)
в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных
дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).
Для оценки нагревающего микроклимата в помещении (вне зависимости
от периода года при наличии источников теплового излучения), а также на
открытой территории в теплый период года при солнечной нагрузке ТНСиндекс определяется по формуле
18
ТНС-индекс = 0,7 tвл + 0,1 tс + 0,2tш ,
(1)
где tвл, tс, tш – соответственно температуры, измеренные влажным, сухим
и шаровым термометрами. Коэффициент поглощения теплового излучения
шарового термометра – 0,95.
Классы условий труда по показателю ТНС-индекса (°С) для
производственных помещений с нагревающим микроклиматом независимо от
периода года и открытых территорий в теплый период года определяются по
табл. 1.
Таблица 1
Класс условий труда
Вредный
Опасный
Общие
Категоэнерго- Опти- Допусти1
2
3
4
рия
(экстремый
траты, мальный
степе- степе степе степе
работ*
мальн.)
Вт/м2
ни
ни
ни
ни
1
2
3.1
3.2
3.3
3.4
4
26,5- 26,7- 27,5- 28,71 а 68 (58-77)
22,2 – 26,4
> 31,0
26,6 27,4 28,6 31,0
25,9- 26,2- 27,0- 28,01 б 88 (78-97)
21,5 – 25,8
> 30,3
26,1 26,9 27,9 30,3
113 (9825,2- 25,6- 26,3- 27,4II а
20,5 – 25,8
> 29,9
129)
25,5 26,2 27,3 29,9
145(13024,0- 24,3- 25,1- 26,5II б
19,5 – 23,9
> 29,1
160)
24,2 25,0 26,4 29,1
177(16121,9- 22,3- 23,5- 25,8III
18,0-21,8
> 27,9
193)
22,2 23,4 25,7 27,9
* В соответствии с приложением 1 к СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические
требования к микроклимату производственных помещений» или по формуле
Q = 4*ЧСС-255, где Q – общие энерготраты, Вт/м2; ЧСС – среднесменная
частота сердечных сокращений, определяемая как средневзвешенная величина
с учетом времени, затраченного на выполнение различного вида работ и отдых.
Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров микроклимата,
при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к
образованию общего или локального дефицита тепла в организме
(<0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры «ядра» и/или «оболочки»
тела (температура «ядра» и «оболочки» тела – соответственно температура
глубоких и поверхностных слоев тканей организма).
19
Внутри помещения (при отсутствии источников теплового излучения)
или снаружи без солнечной нагрузки ТНС-индекс определяется по формуле
ТНС-индекс = 0,7 tвл + 0,3tш ,
(2)
где tвл, tш – соответственно температуры, измеренные влажным и
шаровым термометрами
Класс условий труда при работе в производственных помещениях с
охлаждающим микроклиматом независимо от периода года определяется по
табл. 2 применительно к работающим, одетым в комплект «обычной одежды» с
теплоизоляцией 1 кло.
Таблица 2
Класс условий труда
Вредный**
ОпасОбщие
Категоный
энерго- Оптималь1
2
3
4
Допустимый
рия
ный
траты,
степе- степе- степе- степе- (экстработ*
2
рем.)
Вт /м
ни
ни
ни
ни
1
2
3.1
3.2
3.3
3.4
4
I а 68(58-77) по СанПиН* по СанПиН* 18
16
14
12
I б 88(78-97) по СанПиН* по СанПиН* 17
15
13
11
113(98Па
по СанПиН* по СанПиН* 14
12
10
8
129)
145(130Пб
по СанПиН* по СанПиН* 13
11
9
7
160)
177(161Ш
по СанПиН* по СанПиН* 12
10
8
6
193)
*В соответствии с приложением 1 к СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические
требования к микроклимату производственных помещений».
Тепловое состояние человека по степени напряжения реакций
терморегуляции, влияния на показатели работоспособности и здоровья
подразделяется на оптимальное, допустимое, недопустимое. По аналогии
подразделяются условия труда по показателям микроклимата. Нормирование
параметров микроклимата в производственных помещениях производится
согласно СаНПиН 2.2.4.548-96 и Р 2.2.2006-05.
Средняя радиационная температура (СРТ). Теплообмен между
окружающими предметами, поверхностями и организмом человека
осуществляется не только за счет радиации, но и за счет конвекционного тепла
20
и подвижности воздуха. Поэтому для оценки тепловой нагрузки лучистым
теплом с учетом данного фактора рассчитывают СРТ, по которой можно судить
об общей интенсивности радиационного тепла.
Согласно стандарту ISO 7726-85 (Е) для помещений с нагревающим
климатом определяется средняя радиационная температура с учетом показаний
шарового термометра, tш, 0С:
а) в условиях естественной конвекции
(t )
рад ср
[
= (t ш + 273) + 0,48 ⋅ 10 8 (t ш − t с )
4
б) в условиях форсированной конвекции
(t )
рад ср
[
]
5 / 4 1/ 4
]
= (t ш + 273 ) + 3,03 ⋅ 10 8 ⋅ V 0 , 6 (t ш − t с )
4
− 273
1/ 4
− 273
(4)
(5)
где V – скорость потока воздуха, м/с.
Если в результате измерений выяснится, что метеорологические условия
не соответствуют нормативам, то должны быть предложены рекомендации по
оздоровлению условий труда, а именно по совершенствованию
технологических процессов, снижению интенсивности теплового излучения,
тепло- и влаговыделений, по герметизации оборудования, его термоизоляции,
устройству местных отсосов и др.
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И ПРОВЕДЕНИЕ
ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение параметров метеоусловий, т.е. tвл , tс ,tш φ, V, осуществляется
в модельном пространстве, принимаемом за рабочее место в производственном
помещении с нагревающим микроклиматом. Источником избыточного
теплового излучения является мощная лампа накаливания с рефлектором.
Схема лабораторной установки изображена на рис. 1.
21
Рис. 1. Схема лабораторной установки для определения ТНС-индекса:
1 – шаровый термометр; 2 – психрометр аспирационный; 3 – рефлектор;
4 – актинометр; 5 – вентилятор
Для быстрого определения ТНС-индекса достаточно одно измерение в
точке максимального теплового воздействия. В реальных условиях, если
значения того или иного параметра, входящего в расчет ТНС-индекса, не
постоянны во времени, определяется его среднесменная величина.
Рис. 2. Актинометр ЛИОТ-Н
Измерение
интенсивности
теплового
излучения
производится
актинометрами (например, актинометр ЛИОТ-Н – инспекторский актинометр
Носкова), принцип действия которого основан на измерении термо-ЭДС,
22
возникающей вследствие разной величины поглощения излучения блестящими
и зачерненными секциями термоприемника.
Актинометр не следует долго держать открытым у источника тепла;
необходимо также оберегать его от толчков и сотрясений.
Данные о влиянии лучистой тепловой энергии на человека показаны в
табл. 3.
Таблица 3
Данные интенсивности теплооблучения и характера воздействия
на организм человека
Интенсивность
0,4-0,8
0,8-1,5
1,5-2,5
2,5-3
теплооблучения, кал/см2·мин
Переносимо при
долго
3-5 мин
40-50 с
20-30 с
непрерывном воздействии
В термических, литейных, крупных кузнечных цехах, участках сушки,
термообработки необходимо учитывать интенсивность теплового излучения.
С целью сохранения теплового баланса в организме человека при работе
и, следовательно, полной трудоспособности в данных производственных
условиях
рекомендуется
при
интенсивности
теплового
излучения
2
0,5 кал/см · мин и более применять воздушное душирование, а при
1,5 кал/см2 · мин устраивать водо-, воздушное душирование, холодное
экранирование и др.
3. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
1. Определяется интенсивность теплового излучения источника тепла –
лампы на расстоянии L от актинометра. Для этого, не включая вентилятора (5),
направляют лампу в сторону актинометра (4). Включают лампу и опускают
шторку прибора на 5-10 с, закрывают шторку теплоприемника и отмечают
показания в кал/см2·мин и Вт/м2 (1 кал/см2·мин = 698 Вт/м2). Результаты
измерений заносят в протокол (табл. 5).
Время экспозиции актинометра и расстояние L (20…35 см) задаются
преподавателем и измеряются секундомером и линейкой.
Перед измерением интенсивности теплового излучения при закрытой
шторке актинометра (4) с помощью корректора ставят стрелку в нулевое
положение, затем открывают шторку прибора и через 5-10 с снимают
показания, после чего сразу опускают шторку на место (актинометр нельзя
длительное время непрерывно держать под облучением).
23
2. Измеряются величины температур шарового термометра, сухого и
влажного термометров по аспирационному психрометру. Для этого включают
вентилятор (5), устанавливают в исходное положение лампу (3), снимают
показания термометров (1, 2) спустя 5-6 минут после включения лампы и
вентилятора. В этот же момент времени измеряют крыльчатым анемометром
скорость движения воздуха. Результаты всех измерений заносят в протокол
(табл. 4).
Таблица 4
Протокол измерений параметров микроклимата в модельном пространстве
Интенсивность
Температура в
Подвижность
теплового
модельной зоне,
№
воздуха, V Примечание
0
С
излучения, Q
опыта
м/с
Кал/см2·мин Вт/м2
tвл
tсух
tш
3. Измерения производятся побригадно с интервалом 5…8 мин. Для
последующих расчетов и оценок используются средние величины.
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
1. По результатам измерений температуры по сухому (tс), влажному (tвл)
и шаровому (tш) термометров рассчитывают величину ТНС-индекса по
формулам:
для нагревающего микроклимата – (1)
для ненагревающего микроклимата – (2).
Таблица 5
Данные для определения класса условий труда по результатам измерений
Фактические
Сезон Категор.
Класс
параметры микроклимата
Тип
(период) физич.
условий (tрад)ср
микроклимата
V,
ТНСφ,
0
года
работ
труда
t, С
м/с индекс
%
Нормативные
Оптимальн. 1
величины параметров микроклимата
Допустим. 2
для классов
условий труда
24
2. Принимают категорию физических работ для данного рабочего места
(по согласованию с преподавателем), предположительно размещенного в
исследуемом пространстве.
3. В табл. 5 заносят фактические параметры метеоусловий и
соответствующие нормативные значения (см. САНПиН 2.2.4.548-96
4. Рассчитывают среднюю радиационную температуру (tрад)ср по
формулам (4) и (5), результаты заносят в табл. 5.
5. Отчет должен содержать текстовую часть – цель работы, общие
положения (кратко), описание и схему лабораторной установки, а также
таблицы с результатами измерений и расчеты. Должны быть указаны
размерности величин; по усмотрению автора отчета могут быть приведены
пояснения, ориентированные на контрольные вопросы.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какое влияние оказывают параметры метеорологических условий на
теплоощущения человека и его здоровье?
2. Каковы условия нормальной терморегуляции организма человека?
3. Какие установлены типы микроклиматических условий в
производственных помещениях? Каковы их характеристики?
4. Что называется ТНС-индексом?
5.
Как
определить
ТНС-индекс
для
различных
типов
микроклиматических условий?
6. Какие приборы используются для определения ТНС-индекса?
7. Кратко опишите методику измерений тепловой нагрузки среды.
8. Как устанавливается класс условий труда по измерениям параметров
микроклимата на рабочем месте?
Замечания и дополнения:
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
25
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Цель работы. Ознакомиться с приборами и методами определения
качества естественного освещения на рабочих местах; освоить метод
нормирования и расчета естественного освещения.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Во всех помещениях с постоянным пребыванием в них людей для работы
в дневное время предусматривается естественное освещение солнечными
лучами (прямыми и отражёнными). Недостаточное освещение вызывает
зрительный дискомфорт, выражающийся в ощущении неудобства или
напряженности.
Длительное пребывание в условиях зрительного дискомфорта приводит к
отвлечению внимания, уменьшению сосредоточенности, зрительному и общему
утомлению. Неудовлетворительная освещенность в рабочей зоне может
являться причиной снижения производительности и качества труда, получения
травм.
Величина освещенности E в помещении от естественного света
небосвода зависит от времени года, времени дня, наличия облачности, доли
светового потока Ф , которая проникает в помещение. Эта доля зависит от
размера световых проёмов, светопроницаемости стекол, растительности и т. д.
Для оценки использования естественного света в производственных
помещениях введено понятие коэффициента естественной освещенности
КЕО (е) .
КЕО – это отношение освещенности Ев внутри помещения за счет
естественного света к наружной освещенности Ен от всей полусферы
небосклона, выраженное в процентах:
( е н ) ⋅ КЕО =
Ев
⋅ 100 .
Ен
(1)
Нормирование значения КЕО для зданий, расположенных в I, II, IV и
V поясах светового климата РФ (прил., табл. 3) определяется по формуле
е I , II , IV ,V = eнIII ⋅ m ,
где m – коэффициент светового климата (прил., табл. 1);
(2)
26
е нIII – нормированное значение
КЕО для зданий, расположенных в
III поясе светового климата (прил., табл. 2).
По
конструктивным
особенностям
естественное
освещение
подразделяется на:
- боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных стенах
здания;
- верхнее, осуществляемое через световые проемы в крыше здания;
- комбинированное – сочетание бокового и верхнего естественного
освещения.
Устройство и работа люксметра ТКА-люкс
В СОСТАВ ПРИБОРА ВХОДЯТ:
- фотометрическая головка,
- блок обработки сигнала.
Принцип работы прибора заключается в преобразовании фотоприемным
устройством излучения в электрический сигнал с последующей цифровой
индикацией числовых значений освещенности в лк.
Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности
измерения освещенности, вызванные пространственной характеристикой
фотометрической головки люксметра, при углах 5, 15, 30, 60 град
соответственно 0,5; 1,0; 5,0; 15,0 %.
27
Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности
измерения освещенности, вызванные изменением температуры окружающего
воздуха, – 3 % на каждые 10 ºС.
2. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с устройством люксметра.
2. Определить одновременно освещенность в базовой точке* помещения
Евнутри и освещенность светом открытого небосвода Енар – в пространстве вне
здания, в месте, не затененном зданием, деревьями. Произвести измерения для
условной рабочей поверхности, под которой понимается условно принятая
горизонтальная поверхность, расположения на высоте 0,8 м от пола.
Для этого фотоэлемент разместить горизонтально на столе. В
определенный момент времени, отсчитываемый по сверенным часам (или
сигналу третьего лица), измерить одновременно освещенность внутри и
снаружи помещения. Результаты замеров Е внутр , Е нар занести в табл. 1.
Номер опыта
1
2
3
4
5
6
7
8
Таблица 1
9
10
Евнутр
Енар
ебi
______________________________________________________________
*
В качестве базовой выбирается точка, хорошо освещаемая естественным
светом (от светового проема на расстоянии 1 м)
Обработка результатов наблюдений проводится по формулам (3)-(6):
ебi =
Е внутри ⋅i
E нар ⋅i
п
еб =
∑
i =1
⋅ 100 ,
(3)
e бi
,
(4)
п
где ебi – коэффициент естественной освещенности в базовой точке помещения
i − го замера;
еб – средняя величина КЕО ;
п – число замеров;
– коэффициент, устанавливаемый с учетом коэффициента Стьюдента (для
доверительной вероятности 0,95), для п = 10 к = 0,72 .
к
28
еб = еб + кS,
где
еб
(5)
– коэффициент естественной освещенности в базовой
точке
помещения;
S – среднее квадратичное отклонение
п
∑
S =
i =1
( е бi − е б ) 2
.
п −1
(6)
После этого делается вывод о достаточности естественного освещения в
базовой точке.
3.Определить КЕО в рабочей точке и сравнить с нормативной величиной.
В помещении лаборатории выбираются одна или несколько точек (по заданию
преподавателя), наиболее удаленных от световых проемов (окон), и проводятся
измерения естественной внутренней освещенности в базовой точке ( Ебаз ⋅i ) и
выбранной рабочей точке ( Е раб ⋅i ) одновременно. Результаты измерений
заносятся в табл. 2.
Номер опыта
1
2
3
4
5
6
7
8
Таблица 2
9
10
Е раб
Ебаз
еi
Обработка результатов измерений осуществляется по формулам (7)-(10):
Е раб ⋅i
еi = еб
Е баз ⋅i
п
∑
(7)
еi
,
(8)
е = ен + кS ,
(9)
ен =
i =1
п
п
S =
,
∑
i =1
( еi − ен ) 2
п −1
,
где еi − КЕО в рабочей точке помещения i − го замера;
(10)
29
ен – средняя величина КЕО в рабочей точке помещения;
е − КЕО в рабочей точке помещения.
Рассчитанное значение е сравнивают с нормативным (см. прил.) и делают
вывод о соответствии разряда выполняемой зрительной работы
гигиеническими нормами.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое коэффициент естественной освещенности?
2. Почему естественная освещенность в помещении характеризуется
относительными величинами?
3. Чем и как измеряется освещенность?
4. От чего зависят нормированные значения КЕО ?
5. В каких точках нормируется значение КЕО ?
6. От чего зависит площадь световых проемов при боковом освещении?
7. К чему приводит недостаточность освещения?
Замечания и дополнения:
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
30
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
ВВЕДЕНИЕ
Свет является естественным условием жизни человека, необходимым для
сохранения здоровья и обеспечения высокой производительности труда,
связанного с функционированием зрительного анализатора. Обеспечивая
непосредственную связь организма с окружающим миром, свет является
сигнальным раздражителем для органа зрения и организма в целом.
Полноценное освещение оказывает тонизирующее действие, улучшает
протекание основных процессов высшей нервной деятельности, стимулирует
обменные и иммунобиологические процессы, оказывает влияние на
формирование суточного ритма физических функций организма человека.
Основная информация об окружающем нас мире поступает через зрительное
восприятие. Бодрое, жизнерадостное настроение, повышенная активность
человека зависит от нормального освещения в помещении. Именно поэтому
обеспечение рационального освещения в помещениях и, в частности, рабочих
мест является одной из основных задач охраны труда.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы заключается в освоении методики измерения искусственной
освещенности рабочих мест и оценки влияния различных факторов на ее
величину.
Работа ставит следующие задачи:
1. Изучить устройство люксметра и методику измерения искусственной
освещенности рабочих мест в помещении.
2. Установить соответствие фактической освещенности нормируемому
значению.
3. Исследовать зависимость величины освещенности от следующих
факторов:
- типа светильников;
- высоты подвески светильника;
- цветового оформления интерьера.
31
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В целях создания гигиенически рационального освещения к нему
предъявляются определенные требования, отражающие как количественные,
так и качественные характеристики световой обстановки.
Освещенность рабочей поверхности должна быть достаточной для
проведения конкретного рабочего процесса и соответствовать характеру
зрительной работы.
При недостаточной освещенности и напряжении зрения состояние
зрительных функций находится на низком функциональном уровне, в процессе
выполнения работы развивается утомление зрения, понижается общая
работоспособность и производительность труда, возрастает количество брака,
повышается вероятность возникновения производственного травматизма.
Кроме того, низкая освещенность способствует развитию близорукости.
Необходимые уровни освещенности нормируются в зависимости от
точности выполняемых производственных операций, световых свойств рабочей
поверхности и рассматриваемого объекта, системы и вида освещения.
Искусственное освещение в помещениях регламентируется нормами
СНиП.
Характеристика зрительной работы определяется наименьшим размером
объекта различения.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной
освещенностью
Emin)
и
качественными
показателями
(показатели
ослепленности и дискомфорта, коэффициент пульсации освещенности).
При определении нормы освещенности следует учитывать ряд условий,
вызывающих необходимость повышения уровня освещенности, выбранного по
характеристике зрительной работы, например, при повышенной опасности
травматизма или при выполнении напряженной зрительной работы
I…IV разрядов в течение всего рабочего дня. В некоторых случаях следует
снижать норму освещенности, например, при кратковременном пребывании
людей в помещении.
Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть
двух видов – общее и комбинированное. Систему общего освещения
применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные
работы, а также в административных, конторских и складских помещениях.
Различают общее равномерное освещение (световой поток распределяется
равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест) и общее
локализованное освещение (с учетом расположения рабочих мест).
32
При выполнении точных зрительных работ наряду с общим освещением
применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют
комбинированным освещением.
По
функциональному
назначению
искусственное
освещение
подразделяют на рабочее, аварийное (освещение безопасности и
эвакуационное) и специальное, которое может быть охранным, дежурным и др.
Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормативного
производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является
обязательным для всех производственных помещений.
Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях,
когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с
этим нарушение нормативного обслуживания оборудования могут вызвать
взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т. д.
Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации
людей из помещения.
Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых
специальным персоналом.
Дежурное освещение – освещение в нерабочее время.
Человеческий глаз воспринимает лучистую энергию в пределах длин волн
от 0,38 до 0,77 мк. Этот участок спектра электромагнитных колебаний
называют видимым.
Видимое излучение, оцениваемое по световому ощущению, которое оно
производит на человеческий глаз, называется световым излучением, а
мощность такого излучения – световым потоком.
Пространственная плотность светового потока характеризуется силой
света, определяемой как
I = Ф / Ω,
где I – сила света;
Ф – световой поток;
Ω – телесный угол, в пределах которого световой поток равномерно
распределяется. Единица измерения телесного угла – стерадиан ( ср ).
33
Телесный угол – часть пространства, которая является объединением
всех лучей, выходящих из данной точки (вершины угла) и пересекающих
некоторую поверхность (которая называется поверхностью, стягивающей
данный телесный угол).
Ω = S /R2 ,
где S – площадь, вырезаемая телесным углом из сферы произвольного радиуса;
R – радиус сферы;
Единица силы света – кандела ( кд )
1кд = 1лм / 1ср .
Световой поток Ф, падающий на некоторую поверхность S,
распространяется на ней неравномерно. Поверхностная плотность светового
потока в данной точке называется освещенностью E.
Е = dФ / dS .
Единица измерения освещенности – люкс ( лк )
1лк = 1лм /1м2 .
Освещенность является важной характеристикой освещения. Вместе с тем
зрительное восприятие человека определяется плотностью светового потока,
отражаемого освещенным телом по направлению к наблюдателю: освещенный
предмет будет виден тем лучше, чем большую силу света излучает каждый
элемент освещаемой поверхности в направленности к глазу.
Отношение силы света dI, излучаемого элементом освещаемой
поверхности dS в данном направлении α , к площади проекции этой
поверхности dS cos α называется яркостью поверхности L .
L = dI / dS cosα ,
где α
– угол между нормалью к поверхности S и направлением к глазу.
2
Единица яркости – кд / м .
34
Яркость освещенных поверхностей зависит от степени освещенности, от
угла, под которым рассматривается поверхность, и от световых свойств
освещаемых поверхностей.
Способность освещаемой поверхности отражать, поглощать и пропускать
световой поток оценивается коэффициентами отражения α (не путать с углом),
поглощения β и пропускания γ, причем во всех случаях α + β +γ =1.
Поверхности, яркость которых в отраженном или пропущенном свете
одинакова во всех направлениях, называются диффузными.
Для искусственного освещения используются различные виды источников
света, которые подразделяются на две группы – лампы накаливания и
газоразрядные лампы.
В лампах накаливания видимое излучение возникает в результате нагрева
электрическим током вольфрамовой нити. В газоразрядных лампах излучение
возникает в результате электрического разряда в атмосфере инертных газов и
паров металлов, а также за счет явлений люминесценций, преобразующих
невидимое ультрафиолетовое излучения в видимый свет.
Широкое применение находят лампы накаливания. Их достоинства:
простота в изготовлении, удобство в эксплуатации, низкая инерционность при
включении, отсутствие необходимости в дополнительных пусковых
устройствах, надежность работы при колебаниях напряжения сети и при
различных метеорологических условиях окружающей среды. Недостатки ламп
накаливания: низкая световая отдача ( 7 − 20 лм / Вт ); сравнительно малый
срок службы (не более 2,5 тыс. ч), преобладание в спектре желтых и красных
лучей, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света. В
последние годы стали применяться галогенные лампы накаливания с йодным
циклом, обеспечивающим за счет повышения температуры спектр таких ламп,
более близкий к естественному. Срок их службы – до 3 тыс. ч.
Газоразрядные лампы имеют ряд преимуществ перед лампами
накаливания: большая световая отдача ( 40 − 110 лм / Вт ), значительный срок
службы (до 8-12 тыс. ч), возможность получения светового потока любого
спектра (путем подбора инертных газов, паров металлов, люминофора),
близкого к естественному.
Недостатки газоразрядных ламп: пульсация светового потока, что может
привести к появлению стробоскопического эффекта, заключающегося в
искажении зрительного восприятия; длительный период разогревания;
необходимость специальных пусковых приспособлений; зависимость
работоспособности от температуры окружающей среды.
35
Для освещения помещений и открытых площадок применяют лампы,
заключенные в специальную арматуру. Совокупность лампы и осветительной
арматуры носит название светильника. Назначение арматуры –
перераспределение излучаемого лампой светового потока в требуемом
направлении, предохранение глаз человека от слепящего действия ярких
элементов источника света, защита источника от механических повреждений и
воздействия окружающей среды, эстетическое оформление помещений.
Светильники характеризуются КПД, защитным углом и кривой
распределения силы света в пространстве.
Коэффициент полезного действия светильника – это отношение светового
потока светильника к световому потоку установленной в нем лампы.
Защитный угол – это угол, образуемый горизонталью, проходящей через
центр светящегося тела, и пограничной линией, соединяющей крайнюю точку
светящегося тела и противоположный край отражателя. Защитный угол служит
для прикрытия ярких частей лампы от глаз человека. В зависимости от
величины угла и назначения светильника устанавливают высоту подвеса
светильника.
Рис. 1. Защитный угол светильника: а) и б) – с лампами накаливания из
прозрачного и молочного стекла; в) – с двумя люминесцентными лампами
Кривая распределения силы света показывает распределение светового
потока в пространстве.
В зависимости от того, какая часть светового потока направлена в
верхнюю полусферу (потолок) или нижнюю полусферу (стена, пол), различают
светильники прямого, преимущественно прямого рассеянного, отраженного и
преимущественно отраженного света.
По назначению и распределению светильники делятся на два вида:
внутреннего и наружного освещения. Светильники внутреннего освещения
бывают для общего и местного освещения. Светильники наружного освещения
подразделяются на светильники ближнего (фонари) и дальнего (прожектора)
действия.
36
По исполнению светильники подразделяются на открытые (лампа не
отделена
от
внешней
среды),
закрытые,
влагонепроницаемые,
пыленепроницаемые, взрывобезопасные.
Тип светильника выбирают в зависимости от назначения помещения,
технологического процесса и требуемого светораспределения.
3. ОПИСАНИЕ ПРИБОРА И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ
Для измерения освещенности рекомендуется люксметр Ю-116. Люксметр
состоит из селенового фотоэлемента с насадками и стрелочного измерителя
магнитноэлектрической системы. На передней панели измерителя имеются
кнопки переключателя и табличка со схемой, связывающей действие кнопок и
используемых насадок с диапазоном измерений.
Прибор имеет две шкалы: 0-100 и 0-30. На каждой шкале точками
отмечено начало диапазона измерений: на шкале 0-100 точка находится над
отметкой «17»; на шкале 0-30 – над отметкой «5». Прибор имеет корректор для
установки стрелки в нулевом положении.
На боковой стенке корпуса измерителя расположена вилка для
присоединения селенового фотоэлемента.
Для уменьшения косинусовой погрешности применяется насадка на
фотоэлемент,
состоящая
из
полусферы,
выполненной
из
белой
светорассеивающей пластмассы, и непрозрачного пластмассового кольца,
имеющего сложный профиль. Насадка обозначена буквой «К», нанесенной на
ее внутреннюю сторону. Эта насадка применяется не самостоятельно, а
совместно с одной из трех других насадок, имеющих обозначение «М», «Р»,
«Т». Каждая из трех насадок совместно с насадкой «К» образует три
поглотителя с коэффициентом ослабления 10, 100, 1000 и применяется для
расширения диапазона измерений.
Шкалы прибора неравномерные, градуированы в люксах (единица
измерения освещенности): одна шкала имеет 100 делений, вторая – 30.
Начальные значения диапазона измерений на каждой шкале отмечены
точкой. Пределы допускаемой основной погрешности люксметра в диапазонах
измерений 5-30 и 17-100 (без насадок) соответствуют ± 10 % от измеряемой
величины.
Увеличение основной погрешности при переходе на диапазоны измерений
50-300; 170-1000; 500-3000; 1700-10000; 5000-30000; 17000-100000 лк
(с насадками) не превышает 5 % от измеряемой величины.
37
При измерении освещенности люксметром Ю-116 необходимо:
1. Установить измеритель люксметра в горизонтальное положение.
2. Проверить, находится ли стрелка прибора на нулевом делении шкалы,
для чего фотоэлемент отсоединить от измерителя люксметра и в случае
необходимости с помощью корректора установить стрелку прибора на нулевое
деление шкалы.
3. Измерения освещенности следует начинать с установки на фотоэлемент
насадок «К», «Т», потом «К», «Р» и «К», «М», при каждой насадке сначала
нажимают правую кнопку, а затем левую. Если при насадках, начиная с «К»,
«Т» и до «К», «М» и нажатой левой кнопке стрелка не доходит до 5 делений по
шкале 0-30, измерения нужно производить без насадок, т. е. открытым
фотоэлементом.
В соответствии с размещением рабочей зоны приемная пластина
фотоэлемента должна располагаться горизонтально, вертикально или наклонно
в том месте, на котором необходимо измерить освещенность.
Принцип отсчета значения измеряемой освещенности состоит в
следующем: против нажатой кнопки определяется выбранное с помощью
насадок (или без насадок) наибольшее значение диапазона измерений.
При нажатой правой кнопке, против которой нанесены наибольшие
значения диапазонов измерений, кратные 10, следует пользоваться для отсчета
показаний шкалой 0-100. При нажатой левой кнопке, против которой нанесены
наибольшие значения диапазонов измерений, кратные 30, следует пользоваться
шкалой 0-30.
Показания прибора в делениях по соответствующей шкале умножают на
коэффициент пересчета шкалы в зависимости от применяемых насадок: для
«К», «М» – на 10; «К» и «Р» – на 100; «К», «Т» – на 1000.
38
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
В ПОМЕЩЕНИИ
Порядок выполнения работы
1. В зависимости от типа помещения (указывается преподавателем)
установить нормированные значения освещенности для помещений жилых,
общественных и вспомогательных зданий (прил. 1), для производственных
помещений (прил. 2) и записать в протокол № 1.
2. Установить систему искусственного освещения исследуемого
помещения и записать в протокол № 1.
3. Измерить освещенность в десяти точках и среднее значение
фактической освещенности записать в протокол № 1.
4. По результатам исследования искусственной освещенности помещения
сделать вывод о соответствии освещенности нормированному значению и дать
соответствующие рекомендации по улучшению освещения.
Протокол № 1
Наименование
помещения
Разряд
работы
Система
освещения
Нормированное
Фактическая
значение
освещенность
освещенности
Исследование влияния типа светильника на величину освещенности
Объектами исследования в данной работе являются светильники с
лампами накаливания («Универсаль», «Люцета», «Молочный шар») и
люминесцентный светильник (рис. 2)
Рис. 2. Светильники: а) «Универсаль без затенителя»; б) «Люцетта»; в)
«Молочный шар»; г) Люминесцентный светильник
39
Для измерения освещенности установить измеритель люксметра по
центру оси исследуемого типа светильника, включить его и зафиксировать
величину освещенности. Результат измерения записать в соответствующую
графу протокола № 2. На основании результатов измерений сделать вывод о
влиянии типа светильника и источника света на величину освещенности.
Наименование
светильника
«Люцета»
Протокол № 2
ЛюминесМолочный
центный
«Универсаль»
шар
светильник
Мощность
лампы, Вт
Освещенность, лк
Исследование зависимости освещенности от высоты подвески
светильника
В данной работе зависимость величины освещенности от высоты
подвески источника света проводится на примере светильника «Универсаль».
С этой целью необходимо установить измеритель люксметра под светильником
и, изменяя высоту его подвески (см. протокол № 2), измерить освещенность.
Результаты измерений записать в протокол. Построить график зависимости
освещенности от высоты подвески светильника и сделать соответствующий
вывод.
Протокол № 3
Высота подвеска, см
140
120
100
80
60
40
20
Освещенность, лк
Исследование влияния цветового оформления интерьера
на величину освещенности
Для исследования влияния цветового оформления интерьера на величину
освещенности используется трехсторонний короб, стороны которого, имитируя
стены помещения, окрашены в разный цвет. Необходимо установить
измеритель люксметра на столе под светильником «Универсаль»,
подвешенным на высоте 120 см, и, меняя цвет внутренней поверхности
трехстороннего короба, измерить освещенность. Результаты измерений занести
в протокол № 3 и сделать вывод о зависимости освещенности от цвета
поверхности.
40
Цвет окрашенной поверхности
Освещенность, лк
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Белый
Зеленый
Протокол № 4
Красный Голубой
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Как нормируется искусственное освещение?
Виды освещения по конструктивному исполнению.
Виды освещения по функциональному назначению.
Основные светотехнические величины.
Источники искусственного освещения.
Что такое светильник?
Какие бывают светильники по назначению и конструктивному
исполнению?
Какие приборы используют для измерения освещенности?
Методика измерения освещенности.
Замечания и дополнения по работе:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
41
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА В РАБОЧИХ
ПОМЕЩЕНИЯХ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы – освоение методики определения концентрации пыли в
производственных помещениях, приобретение практических навыков оценки
состояния запыленности воздуха.
Работа ставит задачи:
1. Изучить установку, приборы и методику измерения концентрации
пыли;
2. Произвести количественную оценку запыленности воздуха весовым
методом;
3. Дать санитарно-гигиеническую оценку запыленности воздуха на
имитируемом рабочем месте.
2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПЫЛИ И МЕРАХ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЕ
Пыль состоит из мельчайших рассеянных в воздухе частиц твердого или
жидкого вещества, размеры которых колеблются в широком диапазоне:
наиболее мелкие частицы приближаются к молекулам, а наиболее крупные
имеют размеры в несколько сот микрон (мкм).
По дисперсности пыль подразделяют на:
- видимую (размер частиц более 10 мкм);
- микроскопическую (0,25-10 мкм);
- ультрамикроскопическую (менее 0,25 мкм).
По происхождению пыль можно подразделить на три группы:
органическая – растительного (древесная, льняная, мучная) или животного
(шерстяная, волосяная) происхождения; неорганическая (пыль металлов);
минеральная (цемент, гипс, известь); смешанная.
По воспламеняемости и взрывоопасности пыль разделяют на негорючую
(песчаная, асбестовая), горючую (древесная, хлопковая) с нижним пределом
воспламенения выше 65 мг/м3 и взрывоопасную (угольная, алюминиевая) с
нижним пределом до 65 мг/м3.
По химическому составу пыль может быть токсичной и нетоксичной
(раздражающей).
Причины выделения пыли на предприятиях можно подразделить на
первичные, или основные, и вторичные.
Возникновение пылей, образуемых при обработке, шлифовке древесины,
металла, при дроблении и размоле материалов и транспортировке их и т. п.,
42
относится
к
первичным
причинам
пылеобразования.
Вторичное
пылеобразование возникает, например, при уборке помещений, движении
людей и т. п.
Выделяемые производством пыли могут попадать в организм человека
через дыхательные пути, органы пищеварения и кожу. Наиболее опасна для
человека пыль с размером частиц 0,2-7 мкм, так как она проникает в легкие, не
задерживаясь в верхних дыхательных путях, и вызывает заболевания с
различными видами пневмокониоза (силикоз, асбестоз). Кроме того, при
длительном пребывании человека в пыльной среде возникают болезни кожи
(дерматиты) и слизистых оболочек (глаз, ушей).
Производственная пыль может вызвать повышенный износ трущихся
деталей механизмов, замыкание электрических цепей, накопление статических
электрических зарядов, загрязнение помещений и оборудования и т. д.
Одной из главных мер борьбы с пылью на производстве является
организация такого технологического процесса, который устраняет
образование пыли или снижает ее объем до допустимых норм. Составляющим
элементом борьбы с производственной пылью является применение средств
защиты, обеспечивающих оптимальные условия для трудовой деятельности.
В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 средства защиты от пыли делятся на
коллективные и индивидуальные. К коллективным средствам защиты от пыли
относятся:
- устройства вентиляции и очистки воздуха;
- устройства кондиционирования воздуха;
- устройства локализации вредных факторов.
К этому классу средств защиты относятся и такие мероприятия, как
изменение технологии производства на более прогрессивную, архитектурнопланировочные мероприятия, организация производственных процессов,
конструктивное исполнение оборудования и др.
Индивидуальными средствами защиты от пыли следует пользоваться в
тех случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена средствами
коллективной защиты.
В зависимости от назначения эти средства индивидуальной защиты
подразделяются на следующие классы:
- средства защиты органов дыхания;
- средства защиты глаз;
- изолирующие костюмы;
- специальная одежда;
- средства защиты головы;
- средства защиты рук, лица и др.
43
Выбор и назначение средств индивидуальной защиты человека
производится с учетом вредностей, характера производственного процесса,
вида рабочего места и физиологических особенностей работающих.
Руководствуясь
стремлением
предупредить
профессиональные
заболевания, отравления, связанный с ними производственный травматизм,
санитарными нормами и ГОСТ 12.1.005.88 установлены предельно допустимые
концентрации (ПДК) пылей в воздухе рабочих зон и классы опасности пылей
(табл. 1).
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе
рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных
дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более
40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать
заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых
современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные
сроки жизни настоящего и последующих поколений.
В случае превышения среднесменной ПДК фиброгенной пыли расчет
пылевой нагрузки обязателен.
Пылевая нагрузка (ПН) на органы дыхания работника – это реальная или
прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую
работник вдыхает за весь период фактического (или предполагаемого)
профессионального контакта с пылью.
Полученные значения фактической ПН сравнивают с величиной
контрольной пылевой нагрузки (КПН), под которой понимают пылевую
нагрузку, сформировавшуюся при условии соблюдения среднесменной ПДК
пыли в течение всего периода профессионального контакта с фактором.
По
степени
вредности
для
организма
человека
аэрозолей
преимущественно фиброгенного действия (АПДФ) вещества подразделяют на:
высоко фиброгенные (ПДК ≤ 2 мг/м3); умеренно фиброгенные (ПДК ≤ 2 мг/м3);
слабофиброгенные (ПДК > 2 мг/м3); органические пыли.
Требования санитарных норм и ГОСТов на воздух на всех рабочих
местах едины и обязательны независимо от их расположения (в
производственных помещениях, на открытых площадках, транспортных
средствах, в кабинах операторов и т. д.).
Запыленность воздуха определяется в основном весовым методом. Для
более точного определения запыленности применяется счетный метод. Для
грубой оценки запыленности применяется экспрессный метод (используются
фотопылемеры).
44
Весовой метод определения концентрации пыли в воздухе
Сущность определения содержания пыли в воздухе рабочей зоны
весовым методом заключается в том, что определенный объем запыленного
воздуха пропускается через высокоэффективный фильтр и по увеличению
массы фильтра к объему профильтрованного воздуха рассчитывается массовая
концентрация пыли по формуле
m − m1
п= 2
,
(1)
V0
где n – концентрация пыли, мг/м3;
m1 – масса фильтра до отбора пыли, мг;
m2 – масса фильтра после отбора пыли, мг;
V0 – объем воздуха, прошедшего через фильтр и приведенного к
нормальным условиям (при температуре tн = 20 оС и барометрическом давлении
Рн=760· 133,322 Па), м3.
Необходимость приведения экспериментального объема воздуха к
нормальным условиям вызвана сильной зависимостью физических свойств
воздуха от температуры и давления. Этот объем находится по формуле
V ( 273 + t Н ) Р
V0 = Т
,
(2)
( 273 + t ) РН
где VТ – объем воздуха, прошедшего через фильтр при температуре t и
давлении Р, взятых по приборам для условий эксперимента, м3;
Р – барометрическое давление для условий эксперимента, Па;
t – температура анализируемого воздуха в момент эксперимента, 0С.
Экспериментальный объем воздуха VТ определяется по следующей
формуле:
g ⋅τ
VТ =
,
(3)
1000
где g – объемная скорость прокачивания воздуха через фильтр, л/мин;
τ – время отбора пробы, мин;
1000 – коэффициент перевода в м3.
3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Установка ОТ-1 предназначена для моделирования и имитации состава
воздушной среды в рабочей зоне производственного помещения с запыленным
воздухом и последующего определения концентрации пыли весовым способом.
Для отбора проб и проведения анализа в лабораторных условиях
применяются следующие приборы: весы, секундомер, термометр, барометранероид.
45
3.1. Техническая характеристика
В установке ОТ-1 реализация поставленной задачи осуществляется
следующим образом.
1. Способ измерения величины уровня вредного производственного
фактора – концентрация пыли в воздухе рабочей зоны – весовой с помощью
фильтров АФА-В – 10.
2. Способ создания регулируемого уровня концентрации пыли в воздухе –
посредством дозатора и вентилятора в пылевой камере.
3. Способ забора проб на запыленность воздуха – аспиратором типа АК-1.
4. Питание от сети переменного тока напряжением 220 В с частотой
50 Гц.
5. Масса – 50 кг.
3.2. Устройство и принцип действия
Установка ОТ-1 состоит (рис. 1) из пылевой камеры 1 и примыкающего к
ней приборного отсека 2, выполненных в общем корпусе. Пылевая камера
служит емкостью для моделирования и имитации состава воздушной среды в
рабочей зоне производственного помещения с запыленным воздухом. Передняя
стенка 3 камеры – откидная, уплотняемая и представляет собой дверь с
ручкой 6, которая при вращении позволяет плотно притянуть дверь к камере.
На внутренней стенке двери в гнезде 7 крепится бункер-дозатор 12 с пылью 11
для регулируемой дозировки порции пыли. Его конструкция быстросъемная,
что обеспечивает возможность замены вида пыли при проведении
лабораторной работы. Поворотом ручки 14 дозатора 12 (рис. 2) на один щелчок
вводится порция пыли в бункер. Величину порции пыли можно регулировать
поворотом гайки 13. Пыль 11 в камере 1 (рис. 1) развеивается вентилятором 5,
двигатель которого вынесен в приборный отсек. На правой стенке камеры
закреплен фонарь 10, пусковая кнопка которого сблокирована с вентилятором.
Луч фонаря направляется вдоль прозрачного окна 6. Это позволяет визуально
контролировать наличие пыли в камере. На передней стенке камеры имеется
отверстие 9 для взятия проб запыленного воздуха с помощью патрона
(аллонжа) 15 с фильтром 16 (рис. 3). В нерабочем положении заборное
отверстие 9 закрывается специальной пробкой, а патрон 15 устанавливается в
верхней части приборного отсека 2. В приборном отсеке расположен
аспиратор 4 типа АК-1 для взятия пробы воздуха, органы управления
электропитанием установки, электроаппаратура и двигатель вентилятора.
46
Аспиратор состоит из воздуходувки и четырех ротаметров, служащих для
измерения расхода отсасываемого воздуха. Каждый ротаметр состоит из
стеклянной трубки и находящегося в ней поплавка. Трубки ротаметров
градуированы от 0 до 3 л/мин. На передней панели аспиратора имеются
штуцеры для присоединения резиновых трубок и ручки вентилей ротаметров
для регулирования объемной скорости отсасывания воздуха.
Рис. 1. Схема установки
Рис. 2. Бункер-дозатор
Рис. 3. Аллонж с фильтром для взятия проб
47
Электрической схемой установки предусмотрено питание лампы фонаряосветителя, двигателя вентилятора, световая сигнализация. Имеется
блокировка, исключающая включение вентилятора при открытой или неплотно
закрытой передней стенке камеры.
3.3. Техника безопасности при работе на установке ОТ-1
1. К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с ее
устройством и принципом действия.
2. Проверить заземление установки.
3. Проверить внешним осмотром целостность узлов, приборов и органов
управления, установку включить только после устранения обнаруженных
дефектов.
4. Работая на установке, не прикладывайте больших усилий к органам
управления, не ударяйте по стенкам и узлам.
5. Категорически запрещается регулировка, переключение тумблеров
лицом, не работающим на установке.
6. Запрещается применение открытого огня (например, горящих спичек
для освещения шкал приборов и т. п.).
7. В случае появления из установки дыма, неприятных запахов, особенно
горелого, стуков электродвигателя и других необычных шумов, немедленно
отключить питание установки от электросети и сообщить об этом
преподавателю или другому сотруднику лаборатории.
8. Двери камеры запыления оборудованы защитной автоматикой. При
неплотном их закрывании рукояткой электродвигатель не включается. Этим
исключается выброс пыли в помещение и на экспериментатора.
9. Ремонт электроаппаратуры и замену предохранителей производить при
отключенном электропитании.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
После ознакомления с сущностью работы, устройством и принципом
действия установки ОТ-1 и требованиями техники безопасности при
выполнении работы студент должен поставить об этом в известность
преподавателя и получить разрешение на выполнение экспериментальной части
лабораторной работы.
48
Порядок выполнения работы
1. Зарядить дозатор 12 пылью и установить в гнездо 7 при открытой
дверце пылевой камеры. Закрыть дверцу поворотом ручки до упора. (Вид пыли
задается преподавателем).
2. Взвесить чистый фильтр на весах (m1) с точностью до 0,1 мг.
3. Закрепить фильтр в аллонже и вставить аллонж в воздухозаборное
отверстие 9 пылевой камеры установки.
4. Включить вентилятор и повернуть ручку дозатора по часовой стрелке
на несколько щелчков до образования в камере визуально видимой
запыленности воздуха (наблюдение ведется через специальное окно 8).
5. Включить аспиратор и секундомер и прокачать запыленный воздух
через аспиратор в течение определенного времени. Скорость и время прокачки
задается преподавателем (ориентировочно 10 дм3/мин в течение 3-4 минут).
6. Выключить аспиратор и секундомер. Зафиксировать величину
объемной скорости g просасывания воздуха через фильтр и время прокачки τ.
7. Замерить температуру воздуха t и барометрическое давление Р в
помещении.
8. Извлечь фильтр из патрона, взвесить фильтр с пылью на весах (m2).
9. Рассчитать концентрацию пыли по формуле (1). Результаты измерений
и расчетов занести в протокол 1 по прилагаемой форме.
10. Откачать из камеры запыленный воздух аспиратором через
использованный фильтр в течение 3-5 мин (для очистки камеры от
исследованной пыли).
11. Открыть дверцу камеры, протереть стенки, установить дозатор с
другой пылью.
12. Для гигиенической оценки запыленности воздуха в рабочей зоне
определить предельно допустимую концентрацию пыли и класс опасности
(прил. 1). Экспериментально найденную концентрацию пыли сравнить с
предельно допустимой величиной, заполнить протокол № 2 по прилагаемой
форме и сделать вывод.
Протокол № 1
Определение концентрации пыли в воздухе рабочей зоны
№
Масса
Масса Время Объемная Темпера Бароме- Весовая
тура
тричес- запылен
опы
фильтра
пыли, отбора скорость
та
G, мг пробы, прокачки воздуха, кое дав- ность
ЧисС
τ, мин
воздуха,
t, оС
ление, воздуха,
того, пылью,
g, л/мин
Р, Па n, мг/м3
m1, мг m2, мг
49
Протокол № 2
Наименование
вещества
Оценка запыленности воздуха рабочей зоны
Превышение
Предельно
Замеренная
ПДК
Класс
допустимая
концентрация,
п
опасности концентрация,
с=
n, мг/м3
3
пПДК
nПДК, мг/м
5. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И ОТЧЕТ
ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Полученные результаты измерений и расчетов сравнивают с предельно
допустимой концентрацией пыли в опытах и делают вывод о соответствии
состояния воздушной среды по пылевому фактору требованиям нормативных
документов.
По окончании работы необходимо оформить отчет по лабораторной
работе.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется пылью?
2. В чем заключается гигиеническая вредность пыли?
3. Что такое предельно допустимая концентрация вредного вещества
(ПДК)?
4. Что такое пылевая и контрольная пылевая нагрузка?
5. В чем заключается сущность весового метода определения
концентрации пыли?
6. Для каких целей служат ротаметры в аспираторе?
7. Сколько ротаметров в аспираторе и каковы их пределы измерения?
8. Что такое класс опасности пыли?
9. В каких нормативных документах содержатся сведения о предельно
допустимых концентрациях пыли?
10. Какие санитарно-технические мероприятия позволяют снижать
концентрацию пыли на рабочих местах до уровня ПДК?
Замечания и дополнения по работе:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________________________ 50
Лабораторная работа № 6
ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ
РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ИНДИКАТОРНЫМИ ТРУБКАМИ
Цель работы – изучить методику ускоренного измерения концентраций
вредных веществ в воздухе рабочей зоны индикаторными трубками, получить
практические навыки работы с универсальным газоанализатором УГ-2.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В производственных условиях на человека могут оказывать вредные
воздействия выделяющиеся в воздух рабочей зоны производственные яды,
различающиеся по характеру и опасности воздействия. Содержание вредных
веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых
концентраций (ПДКр.з.) и подлежит систематическому контролю в целях
предупреждения возможности превышения ПДКмр.рз или ПДКсс.рз
(предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей
зоны максимально разовые или среднесменные соответственно).
Для быстрого решения вопроса о степени загрязнения воздушной среды
вредными веществами применяют экспрессные методы, осуществляемые, в
частности, с применением индикаторных трубок (линейно-колористический
метод). Сущность метода заключается в изменении окраски индикаторного
порошка в результате реакции с вредным веществом (газом или паром) в
анализируемом воздухе, просасываемом через трубку. Измерение
концентрации вредного вещества производится по длине изменившего
первоначальную окраску слоя индикаторного порошка в трубке (линейноколористическая индикаторная трубка). В настоящее время в нашей стране и за
рубежом выпускают индикаторные порошки (в ампулах), рассчитанные на
обнаружение более чем 40 различных загрязняющих воздух веществ (прил.,
табл. 1), концентрация которых находится в пределах 0,5 ПДК и выше [1].
Перед проведением измерений для каждого производственного участка
должны быть определены вещества, которые могут выделяться в воздух
рабочей зоны. Замеры должны проводиться в зоне дыхания при характерных
производственных условиях.
51
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
В работе используется модель, имитирующая производственное
помещение (рис. 1).
Рис. 1. Лабораторная установка для определения концентрации вредных
веществ в воздухе индикаторными трубками
В многосекционную камеру 1 помещена бюкса 2 с анализируемым
веществом; для отбора проб имеются штуцера 3, к которым поочередно
подсоединяют соединительный резиновый шланг 6. Загрязненный газами или
парами вредного вещества воздух просасывается через вспомогательную 4 и
индикаторную 5 трубки с помощью воздухозаборного устройства 7.
Индикаторные трубки 5 готовятся студентами непосредственно перед
проведением анализа воздуха или заранее, но с условием их герметизации
(воском, парафином, пластилином); измерение следует начинать не позднее
1 мин после разгерметизации трубки.
Применение вспомогательных трубок (фильтрующих, осушительных,
окислительных) является обязательным независимо от состава воздуха, если
соответствующие материалы (порошки) имеются в комплекте прибора с
индикаторным порошком (табл. 1).
Воздухозаборное устройство (рис. 2) представляет собой резиновый
сильфон с неподвижным нижним и подвижным верхним днищами и пружиной
внутри. Сильфон помещен в стальной кожух, в верхней части которого имеется
втулка с фиксатором положения штока, с помощью которого можно сжать
сильфон до определенного положения; при свободном ходе штока вверх после
освобождения фиксатора в сильфон через соединительную трубку засасывается
установленный объем воздуха. В комплекте воздухозаборного устройства УГ-2
имеется два 4-гранных штока, позволяющих дозировать объем воздуха от
30 см3 до 400 см3.
52
Рис. 2. Воздухозаборное устройство:
1 – резиновый сильфон; 2 – пружина; 3 – резиновая трубка; 4 – втулка
фиксатора; 5 – шток; 6 – углубление в штоке; 7 – фиксатор; 8 – корпус
3. ПОДГОТОВКА ГАЗОАНАЛИЗАТОРА К РАБОТЕ
3.1. Проверить на герметичность воздухозаборное устройство. Для этого
сильфон сжать штоком на максимальную глубину, пережать резиновый шланг
подвода воздуха и заблокировать фиксатор штока. Неподвижное положение
штока в течение 1,5-2 мин свидетельствует о герметичности сильфона и
подводящего канала.
3.2. Поместить навеску анализируемого вещества в бюксу, бюксу
установить в камеру.
3.3. Подготовить 5-6 индикаторных и вспомогательные трубки в
соответствии с табл. 1 для данного анализируемого вещества,
загерметизировать все трубки.
3.4. Собрать установку согласно рис. 1; перед присоединением
индикаторной трубки к шлангу подобрать нужный шток (дозируемый объем
воздуха указан в табл. 1), вставить его в отверстие, сдавить сильфон до
защелкивания фиксатора в верхнем углублении на штоке.
4. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Измерить по приборам параметры микроклимата в помещении.
Измерение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводят
при следующих параметрах:
53
барометрическое давление – от 90 до 104 кПа (630 ÷ 780 мм рт. ст.);
относительная влажность – 30 ÷ 80 %;
температура – от 288 до 303 К (15 ÷ 30 0С).
4.2. Произвести измерения концентрации вредного вещества в воздухе
камеры через один из штуцеров, начиная с минимального значения объема
просасываемого воздуха. В табл. 1 указаны объемы просасываемого воздуха,
соответствующие различным концентрациям в воздухе вредных веществ. С
помощью шкалы этикетки, прилагаемой к комплекту индикаторных порошков,
определить концентрацию вредного вещества, после чего повторить
определение (при необходимости откорректировать объем просасываемого
воздуха). Расхождение результатов не должно превышать ± 30 %. Затем
проводят отбор воздуха и определение концентраций для всех остальных точек
камеры. При размытости границы разделения окрасок слоев индикаторного
порошка отсчет концентрации вредного вещества по шкале проводят по
средней линии размытых границ. Находят среднее арифметическое значение
измерений (С)
C = ∑i =1 Ci / n .
n
(1)
4.3. Результат измерения концентрации вредного вещества приводят к
нормальным условиям
Сн =
С × (273 + t ) × 101,3
× Кв ,
293 × p
(2)
где t и p – температура (0С) и давление (кПа) воздуха в зоне измерений
соответственно;
Кв – коэффициент, учитывающий влияние температуры и влажности
окружающего воздуха на показания индикаторных трубок.
Для условий учебной лаборатории Кв = 1÷1,05.
4.4. Определяют абсолютную погрешность измерений Δ, мг/м3,
Δ = Сн · (δ/100),
где δ – относительная погрешность измерений, %,
⎡1
⎤
δ = ⎢ ∑i =1 C i − C ⎥ × 100 / C .
⎦
⎣n
n
(3)
4.5. При одновременном содержании в исследуемом воздухе одного или
нескольких веществ разнонаправленного действия полученное значение Сн
сравнивается с ПДК и делается вывод о степени загазованности воздуха (прил.,
табл. 2).
4.6. При наличии в исследуемом воздухе двух и более вредных веществ
однонаправленного действия проверяется правило аддитивности:
СН,1/ПДК1 + СН,2/ПДК2 + СН,3/ПДК3 + … + СН,n/ПДКn ≤ 1.
54
5. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет о лабораторной работе оформляют на листах формата А4 (с одной
или двух сторон), наличие титульного листа обязательно.
№
точек
возду
хоотбора
Объем
просасываемого
возд.,
см3
Продолжи
тельность
анализа,
мин
Концент
рация,
мг/м3
Вещество
Форма журнала измерений
Параметры
Приме
воздуха в
чание
камере
0
t, C
р, кПа
В отчете приводят математические формулы и образцы расчетов по ним,
приводят результаты расчетов и выводы.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие методы применяются для контроля за состоянием воздушной
среды производственных помещений?
2. Какие достоинства и недостатки характерны для экспрессного метода
контроля (индикаторными трубками)?
3. Расскажите об устройстве прибора УГ-2 и порядке его использования
для измерения концентраций вредных веществ в воздухе.
4. Дайте определение понятию предельно допустимой концентрации
вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз). Какие нормы установлены
ГОСТ 12.1.005-88 ПДКрз для веществ, относящихся к 1÷4 классам
токсичности?
5. Какие классы токсичности установлены ГОСТ 12.1.005-88? Приведите
примеры вредных веществ, относящихся к разным классам токсичности.
6. Какие средства индивидуальной защиты могут быть использованы в
производственных помещениях?
Замечания и дополнения по лабораторной работе:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________
55
Лабораторная работа № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
И ГРУНТА
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы заключается в изучении защитного заземления как средства
защиты от поражения электрическим током, освоении методики и
практических навыков измерения величины сопротивления заземляющих
устройств и грунта.
Работа ставит задачи:
1. Изучить назначение, устройство и принцип действия защитного
заземления.
2. Ознакомиться с приборами и методикой измерения сопротивления
защитного заземления и грунта.
3. Произвести количественную оценку сопротивления защитного
заземления и грунта.
4. Дать заключение по результатам измерений пригодности к
использованию исследуемого защитного заземления.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАЩИТНОМ ЗАЗЕМЛЕНИИ
Корпуса электрических машин, трансформаторов, переносного
электроинструмента, светильников и другие металлические части
электрооборудования, изолированные от токоведущих частей, при разрушении
изоляции оказываются под напряжением относительно земли. Если человек,
стоя на земле или на токопроводящем полу, прикоснется к этому
оборудованию, то через его тело потечет ток. Предупреждение поражения
электрическим током при этом достигается устройством защитного заземления,
представляющего собой преднамеренное электрическое соединение с землей
или с ее эквивалентом металлических частей, которые могут оказаться
под напряжением. В этом случае, согласно правилу Кирхгофа, ток, попадая на
металлические части электроустановки, потечет по разветвленной цепи: через
заземление и через тело человека, причем сила тока в разветвлениях обратно
пропорциональна их сопротивлению. Чем меньше сопротивление,
оказываемое защитным заземлением растекающемуся по нему току
(сопротивление заземления), тем большая доля тока замыкания на землю
пройдет через заземление, тем меньше будет ток, протекающий через тело
человека. Подбирая заземление таким образом, чтобы оно обладало по
56
возможности меньшим сопротивлением, можно снизить силу тока,
проходящего через тело человека, до безопасной величины. В этой связи
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) регламентируют предельно
допустимые значения сопротивлений заземляющих устройств (табл. 1).
Таблица 1
Наибольшие допустимые сопротивления заземляющих устройств в
электроустановках
Наибольшее допустимое
Характеристика установок
сопротивление заземляющего
устройства, Ом
Электроустановки напряжением до 1000В
Защитные заземляющие устройства
электроустановок сети с изолированной нейтралью
при мощности потребителя:
до 100 кВ А
10
более 100 кВ А
4
Заземляющее устройство (рис. 1) состоит из заземляющих проводников и
заземлителя.
2
1
3
Рис. 1. Схема заземляющего устройства:
1 – заземляемое оборудование; 2
3 – заземлитель
–
заземляющий
проводник;
Заземляющие проводники – это металлические проводники, при помощи
которых осуществляется электрическое соединение заземляемых частей
электроустановок с заземлителем.
Заземлитель представляет собой металлический проводник (электрод) или
группу проводников, находящихся в непосредственном контакте с грунтом
(землей).
57
Для заземления электроустановок используются естественные и
искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей могут быть
использованы металлические конструкции, имеющие хорошее соединение с
землей, за исключением трубопроводов горючих жидкостей или горючих и
взрывчатых газов. Искусственные заземлители представляют собой стальные
трубы длиной от 1,5 до 3 м, диаметром 35-60 мм с толщиной стенки не менее
3,5 мм; угловую и полосовую сталь; металлические стержни и т. п.
Конструктивное
исполнение
заземления
должно
обеспечивать
достаточную механическую прочность и долговечность. Все элементы
заземляющего устройства соединяют между собой только при помощи сварки,
и лишь на корпусах электрооборудования допускается болтовое соединение.
Каждый заземляемый объект должен быть присоединен к заземлителю
или заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления.
Последовательное подключение к заземляющему устройству нескольких
установок запрещается. Заземляющие проводники должны быть предохранены
от механических и химических воздействий.
Оценка надежности заземляющих устройств осуществляется путем
периодического контроля их состояния (табл. 2).
Таблица 2
Сроки контроля состояния заземляющих устройств электроустановок
потребителей
Содержание контроля
Сроки
1
2
Одновременно
с
осмотром
1. Внешний осмотр заземляющего электрооборудования РУ, ТП, РП, а
устройства
также
цеховых
и
других
электроустановок
2.
Измерение
сопротивления 1. После монтажа и капитального
заземляющих устройств:
ремонта.
а) подстанций
2. В первый год эксплуатации.
3. В дальнейшем не реже 1 раза в
3 года.
б) цеховых электроустановок
Не реже 1 раза в год
3.
Измерение
сопротивления
естественных
и
искусственных
После каждого ремонта заземлителей
заземлителей и проверка надежности
их соединения.
4. Проверка наличия цепи между
После ремонта или перестановки
магистралью
заземления
и
оборудования
заземленным оборудованием.
58
Окончание табл. 2
1
2
7. Измерение полного сопротивления
1. При капитальных ремонтах и
петли фаза-нуль в электроустановках
реконструкциях сети.
напряжением до 1000 В с глухо2. 1 раз в 5 лет.
заземленной нейтралью
1.
При
каждом
ремонте
8. Проверка состояния пробивных оборудования.
предохранителей в сети до 1000 В
2.
При
предположении
о
срабатывании предохранителя.
Примечание:
ВЛ
–
воздушная
линия
электропередачи;
РУ – распределительное устройство; ТП – трансформаторный пункт;
РП – распределительный пункт.
Поскольку защитное заземление предназначено для снижения до
минимума величины напряжения на корпусе электрооборудования,
эффективность работы защитного заземления определяется, прежде всего, его
сопротивлением. В свою очередь, это сопротивление зависит от удельного
сопротивления грунта. Поэтому для расчета защитного заземления и
разработки его конструкции необходимо знать сопротивление растеканию тока
заземлителя и удельное сопротивление грунта.
Сопротивление заземляющего устройства является его важнейшим
параметром, поэтому измерение должно выполняться весьма тщательно.
Сопротивление заземляющего устройства должно измеряться в периоды
наименьшей проводимости земли: зимой при наибольшем ее промерзании,
летом при наибольшем ее просыхании.
3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Из всех известных методов измерения сопротивления заземляющих
устройств наибольшее распространение получили:
1) методы амперметра-вольтметра, определяющие сопротивление
заземляющего устройства по величине растекающегося электрического тока и
падению напряжения на заземляющем устройстве;
компенсационные методы, основанные на уравновешивании
2)
падений напряжений на заземляющем устройстве и заданном калиброванном
сопротивлении.
Все перечисленные методы независимо от принципа, положенного в
основу измерения, базируются на измерении параметров электрической цепи,
создаваемой в земле заземляющим устройством Rx, вспомогательным
59
заземлителем Rв и зондом Rз. Вспомогательный заземлитель (токовый
электрод Rв) необходим для создания замкнутой цепи электрического тока в
земле. Для определения падения напряжения на заземляющем устройстве
необходим еще один электрод, называемый зондом или потенциальным
электродом Rз, помещенный в зону нулевого потенциала в земле (вне зоны
растекания тока заземляющего устройства).
Рис. 2. Схема измерения сопротивления заземления методом амперметра
и вольтметра
Метод амперметра-вольтметра реализуется следующим образом: между
заземляющим устройством Rx и вспомогательным токовым электродом Rв
пропускают переменный ток I, измеряемый амперметром А. Между
заземлителем Rx и электродом Rв в землю забивают еще один потенциальный
электрод-зонд Rз и замеряют напряжение U вольтметром V.
Схема запитывается от сети переменного тока через трансформатор Тр.
Переменным резистором R увеличивают значения протекающего в цепи тока с
фиксацией показаний амперметра и вольтметра, затем вычисляют
сопротивление заземления по формуле (1):
Rх = U/I.
(1)
Выполняют не менее трех измерений и за величину Rх принимают
среднеарифметическое значение.
Преимуществами такого способа измерения сопротивления заземляющего
устройства являются точность и возможность определения очень малых
сопротивлений (до сотых долей Ом), а недостатками – наличие двух
измерительных приборов и трансформатора, невозможность непосредственного
отсчета.
60
4. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИЗМЕРИТЕЛЯ
СОПРОТИВЛЕНИЯ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ
Измеритель сопротивления М-416 рассчитан для работы при температуре
окружающего воздуха от – 25 оС до + 60 оС и относительной влажности до
95 % при температуре + 35 оС. Он имеет четыре диапазона измерения: 0,1 – 10;
0,5 – 50; 2-200; 10-1000 Ом.
Питание прибора – сухие элементы напряжением 4,5 В. Потребляемый
ток – не более 90 мА.
На лицевой панели прибора расположены ручка переключения диапазона
и реохорда R1, кнопка включения, четыре зажима для подключения
исследуемого объекта.
Прибор состоит из трех функциональных узлов:
а) источник постоянного напряжения;
б) преобразователь постоянного тока в переменный;
в) измерительное устройство с усилителем.
Источник постоянного напряжения служит для питания преобразователя
напряжения и усилителя измерительного устройства.
Преобразователь (генератор) преобразует постоянное напряжение
источника питания прибора в переменное и обеспечивает питание
измерительных цепей опорным напряжением.
Измерение сопротивления заземления основано на компенсационном
методе с применением вспомогательного заземлителя Rв и потенциального
электрода Rз (зонда).
Вспомогательный заземлитель и зонд представляют собой стальные
стержни диаметром не менее 5 мм, забиваемые в грунт на глубину не менее
0,5 м.
Измерительное устройство обеспечивает возможность компенсации
напряжения на измеряемом сопротивлении, индикацию момента компенсации и
отсчета измеряемой величины.
Прибор работает следующим образом (рис. 3): переменный ток поступает
во внешнюю цепь через первичную обмотку трансформатора и зажимы (1 и 4).
Вторичная обмотка соединена с переменным (изменяет свое сопротивление при
вращении ползунка) образцовым резистором R, который и выполняет
компенсацию. При компенсации (равенстве напряжений, которые
сравниваются) ток в цепи индикатора будет равен нулю. В приборе
переменный резистор снабжен шкалой, которая позволяет определить
измеряемое сопротивление.
61
Рис. 3. Структурная схема прибора М-416
Для подключения исследуемого объекта, вспомогательного заземлителя и
зонда на приборе имеется четыре зажима, обозначенных цифрами 1, 2, 3, 4.
Для грубых измерений сопротивления заземления и измерений больших
сопротивлений зажимы 1 и 2 соединяются перемычкой, и прибор подключается
к исследуемому объекту по трехзажимной схеме (рис. 4).
Рис. 4. Подключение прибора по трехзажимной схеме
При необходимости выполнения точных измерений перемычку с зажимов
1 и 2 снимают, и прибор подключают к исследуемому объекту по
четырехзажимной схеме (см. рис. 5). Это позволяет исключать возможную
ошибку из-за влияния сопротивления соединительных проводов и контактов.
62
Рис. 5. Подключение прибора по четырехзажимной схеме
При определении удельного сопротивления грунта подключение прибора
осуществляется аналогично измерению сопротивления заземления по
трехзажимной схеме. При этом к зажимам 1 и 2, соединенным перемычкой,
вместо измеряемого сопротивления Rх присоединяется электрод Rх/ в виде
металлического стержня или трубы заведомо известного размера. В местах
забивки стержня, вспомогательного заземления и зонда растительный или
насыпной слой должен быть удален.
Удельное сопротивление грунта на глубине L забивки стержня (трубы)
подсчитывается по формуле
ρ1 = 2,73 Rх/ · L , (Ом·м )
lg 4 L
d
/
где: Rх – показания измерителя сопротивления, Ом;
L – глубина забивки стержня (трубы), м;
d – диаметр стержня (трубы), м.
(2)
Определять удельное сопротивление грунта можно и другим способом.
На испытуемом участке грунта (земли) по прямой линии забивают четыре
стержня на расстоянии α друг от друга (рис. 6). Глубина забивки стержней не
должна превышать 1/20 расстояния α. Зажимы 1 и 4 подсоединяются к крайним
стержням, а зажимы 2 и 3 – к средним; перемычку между зажимами 1 и 2
снимают.
63
Рис. 6. Измерение удельного сопротивления грунта по четырехзажимной
схеме подключения прибора
Удельное сопротивление грунта определяется по формуле
ρ 2 = 2 π Rх// α, ( Ом · м),
(3)
где Rх// – показания измерителя сопротивления, Ом;
α – расстояние между стержнями, м.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Перед началом выполнения необходимо подготовить прибор к работе, для
чего:
1. Установить прибор на ровной поверхности. Открыть крышку;
2. Установить переключатель в положение «КОНТРОЛЬ 5Ω», нажать
кнопку и, вращая ручку «РЕОХОРД», добиваться установления стрелки
индикатора на нулевую отметку. На шкале реохорда при этом должно быть
показание 5±0,3 Ом.
После этого необходимо приступить к измерению сопротивления
защитного заземления и грунта.
5.1. Измерение сопротивления исследуемого защитного заземления:
а) подключить исследуемый заземлитель Rх, вспомогательный
заземлитель Rв и зонд Rз к прибору по трехзажимной схеме (рис. 4);
б) установить переключатель диапазона в положение «ХI»;
в) нажать кнопку питания и, вращая ручку реохорда, добиться
максимального приближения стрелки индикатора к нулю;
64
г) снять показания индикатора (результат измерения равен произведению
показания шкалы реохорда на множитель). Если измеряемое сопротивление
окажется больше 10 Ом, переключатель установить в положение «Х5», «Х20»
или «Х100» и повторить операцию «в»;
д) дать оценку пригодности исследуемого защитного заземления к
эксплуатации, сравнив его сопротивление с допустимым значением (табл. 1).
5.2. Определение удельного сопротивления грунта
Для определения удельного сопротивления грунта необходимо:
а) измерить сопротивление электродов при трехзажимной схеме
подключения прибора. При этом к зажимам 1 и 2 (соединить перемычкой)
прибора вместо Rx присоединяется дополнительный электрод (Rх/) c заведомо
известными размерами и представляющий собой трубу длиной L = 2 м,
диаметром d = 0,05 м. Вспомогательный заземлитель Rв/ и зонд Rз/
расположены от дополнительного электрода на расстояниях, указанных на
рис. 4. Измерение величины осуществляется в порядке, описанном в п. 5.1;
б) вычислить значение удельного сопротивления грунта ρ по формуле (2);
в) повторить измерение при четырехзажимной схеме подключения
прибора, для чего разомкнуть клеммы 1 и 2 (рис. 6). Расстояние между
электродами d = 10 м;
Порядок измерения сопротивления Rх// аналогичен измерению Rх и Rх/.
Вычисление удельного сопротивления грунта ρ2 произвести по формуле (3);
г) сравнить полученные величины удельного сопротивления грунта ρ1 и
ρ2, оценив точность измерений по предлагаемым схемам;
д) по таблице прил. 1 определить вид грунта.
В случае неисправности прибора М-416 измерения произвести прибором
Ф4103-М1, при этом учесть, что зажимы 1, 2, 3, 4 прибора М-416
соответствуют зажимам Т1, П1, Т2, П2 прибора Ф4103-М1. Для проведения
измерений необходимо:
1. Установить сухие элементы в отсек питания с соблюдением
полярности, при отсутствии их подключить измеритель к внешнему источнику
c помощью шнура питания;
2. Установить измеритель на ровной поверхности и снять крышку, при
необходимости закрепить ее на боковой поверхности корпуса;
3. Проверить напряжение источника питания. Для этого закоротить
перемычкой зажимы Т1, П1, П2, Т2, установить переключатели в положение
КЛБ и «0,3», а ручку КЛБ – в крайнее правое положение. Нажать кнопку ИЗМ.
Если при этом лампа КП не загорается, напряжение питания в норме;
65
4. Проверить работоспособность измерителя. Для этого в положении КЛБ
переключателя установить ноль ручкой УСТ. 0, нажать кнопку ИЗМ, ручкой
КЛБ установить стрелку на отметку «30».
ВНИМАНИЕ! Не забывайте устанавливать переключатель в положение
ОТКЛ. после окончания работ для предотвращения разряда внутреннего
источника питания. Для блокировки включения измерителя закрывайте
крышку.
6. ПОРЯДОК РАБОТЫ
Измерение сопротивления заземляющих устройств
1. Измерение сопротивления заземляющих устройств (ЗУ) выполнять по
схеме, приведенной на рис. 4, для чего подсоединить провода к
соответствующим зажимам.
2. Проверить уровень помех в поверяемой цепи. Для этого установить
переключатели в положение ИЗМ II и «0,3» и нажать кнопку ИЗМ. Если лампа
КПм не загорается, то уровень помех не превышает допустимый и измерения
можно проводить. Если лампа КПм загорается, то уровень помех превышает
допустимый для диапазона 0-0,3 Ом (3 В) и необходимо перейти на диапазон
0-1 Ом, где допустимый уровень помех 7 В. Если в этом случае лампа не
загорается, можно проводить измерения на всех диапазонах (кроме 0-0,3 Ом).
ВНИМАНИЕ! Запрещается подключать провода к зажимам Т1, Т2 и
проводить измерения, если лампа КПм загорается на диапазоне 0-1 Ом, во
избежание выхода измерителя из строя. При кратковременном повышении
уровня помех выше допустимого провести повторный контроль по истечении
некоторого времени.
3. Установить необходимый диапазон измерений, затем провести
установку нуля и калибровку по п. 4. Перевести переключатель РОД РАБОТ в
положение ИЗМ II и отсчитать значение сопротивления. Если стрелка под
воздействием помех совершает колебательные движения, устранить их
вращением ручки ПДСТ f.
4. При необходимости, перейти на диапазон измерения больших
сопротивлений, переключив ПРЕДЕЛЫ Ω в необходимое положение.
Установить ноль и откалибровать измеритель по п. 4. Затем перевести
переключатель РОД РАБОТ в положение ИЗМ II и отсчитать значение
сопротивления.
Измерение удельного сопротивления грунта
1. Подключить измеритель в схему измерения в соответствии с рис. 6.
2. Провести измерение по методике п. 6.
66
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Конструктивные особенности защитного заземления.
В чем состоит защитное действие заземления? Принцип работы.
Как осуществляется подключение электроустановки или нескольких
электроустановок к заземляющему устройству?
Какова периодичность проверки сопротивления заземляющего
устройства?
Каковы допустимые значения сопротивлений защитного заземления и
от чего они зависят?
Как осуществляется контроль надежности заземляющего устройства?
От каких параметров зависит эффективность заземления?
Методы определения сопротивления заземляющих устройств.
Суть метода амперметра-вольтметра.
В каких случаях используют трех- и четырехзажимные схемы
измерений?
Методика измерения сопротивления заземлителя прибором М-416.
Методика определения удельного сопротивления грунта с помощью
прибора М-416.
Дополнения и замечания по лабораторной работе:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________
67
Лабораторная работа № 8
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ МАШИН
Цель работы:
1) изучить методику и приборы для измерения вибраций элементов
машины, приобрести практические навыки измерений;
2) научиться оценивать параметры вибрации путем их сравнения с
санитарно-гигиеническими нормативами.
Задачи работы:
1. Изучить основные теоретические положения о вибрации как
физическом явлении и параметры, характеризующие вибрацию;
2. Ознакомиться с устройством лабораторной установки, комплектом
приборов для измерения основных параметров вибрации;
3. Измерить основные параметры вибрации на экспериментальной
установке, сопоставить их с предельно допустимыми по санитарногигиеническим нормативам и сделать соответствующие выводы.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ВИБРАЦИИ КАК
ФИЗИЧЕСКОГО ЯВЛЕНИЯ
Механическая система, состоящая из элементов, обладающих массой и
упругими свойствами, в результате динамического воздействия силы может
быть приведена в колебательное движение, сопровождающееся вибрацией.
Вибрация – это сложный колебательный процесс, возникающий при
периодическом смещении центра тяжести тела или системы тел от положения
равновесия. Вибрации в технике имеют широкое распространение и играют как
положительную, так и отрицательную роль, приводящую к разрушению
конструкции, профессиональным заболеваниям работников.
Классификация вибраций:
А. По источнику возникновения – транспортная, транспортнотехнологическая, технологическая:
1 категория – транспортная вибрация, воздействующая на человека на
рабочих местах самоходных и прицепных машин, при движении по дорогам,
при строительстве дорог. К источникам транспортной вибрации относятся
сельскохозяйственные и промышленные тракторы, грузовые автомобили,
снегоочистители.
2 категория – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на
операторов машин с ограниченным перемещением только по специально
подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных
68
площадок и горных выработок. К источникам транспортно-технологической
вибрации относятся экскаваторы, промышленные и строительные краны,
напольный производственный транспорт.
3 категория – технологическая вибрация, воздействующая на человека на
рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не
имеющие источников вибрации. К источникам технологической вибрации
относятся металло- и деревообрабатывающие станки, электрические машины,
насосные агрегаты, вентиляторы, оборудование для бурения скважин и т. д.
Б. По направлению действия вдоль осей – х, у, z:
По направлению действия вибрацию подразделяют на вертикальную,
распространяющуюся по оси Z, перпендикулярной к опорной поверхности;
горизонтальную, распространяющуюся по оси X, от спины к груди,
горизонтальную, распространяющуюся по оси Y, от правого плеча к левому
плечу. Направления координатных осей показаны на рис. 1, а, б.
Рис. 1. Общая вибрация: а) положение стоя; б) положение сидя.
а) Локальная вибрация при обхвате торцевых поверхностей
б) Локальная вибрация при обхвате сферических поверхностей
69
В. По частотному спектру – низкочастотные (8-16 Гц),
среднечастотные (31,5-63 Гц), высокочастотные (125 и более Гц);
Г. По временным характеристикам – постоянные и непостоянные:
1) постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр за
время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза (на 6 дБ);
2) непостоянную вибрацию, изменяющуюся по контролируемым
параметрам более чем на 6 дБ.
Д. По характеру воздействия на человека – общая и локальная:
- общая, передающаяся через опорные поверхности на тело сидящего или
стоящего человека;
- локальная, предающаяся через руки человека, на ноги сидящего
человека и на предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями
рабочего стола.
Вибрации характеризуются следующими основными параметрами:
частотой колебаний f, Гц;
амплитудой смещения колеблющейся поверхности (от положения
равновесия) А, мм;
виброскоростью V, мм/с;
виброускорением W, мм/с2.
V = ω ⋅ x = 2π ⋅ f Α ,
(1)
W = (2π ⋅ f )2 Α ,
(2),
где ω = 2 π f – угловая частота,
f = 1/Т,
Т – период одного колебания.
В связи с тем, что абсолютные значения параметров вибрации
изменяются в очень большом диапазоне, в практике используют их
относительные логарифмические значения – уровни этих величин. Единица
измерения уровня какой-либо величины – децибел (дБ).
Таким образом, уровень виброскорости определяется как
(3)
Lv = 20 lg ⋅ V / V0 (дБ),
а уровнь виброускорения
Lw = 20 lg⋅ W / W0
(дБ),
(4)
где V, W – измеренные величины колебательных скорости (мм/с) и
ускорения (мм/с2);
V0 = 5 ⋅ 10 −5 мм/с – пороговое значение виброскорости;
2
W0 = 3 ⋅ 10 −1 мм/с – пороговое значение виброускорения.
70
В табл. 2 и 3 (прил.) приведены величины предельно допустимых
виброскоростей и уровней виброскорости, установленных для общих и
локальных вибраций с частотами от 2 до 63 Гц и от 8 до 2000 Гц
соответственно.
Для предотвращения заболевания вибрационной болезнью вибрации,
передаваемые на руки или тело человека, не должны превышать предельно
допустимых
величин,
установленных
нормативными
документами
(Р.2.2.755-99, ГОСТ 12.1.034-81).
2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Измерения параметров вибрации должны проводиться в соответствии со
стандартами. Требования к измерительным приборам, датчикам, методам
обработки результатов измерения определены ГОСТ 16519-78 «Машины
ручные. Методы измерения вибрационных параметров».
Измерения вибраций проводят на лабораторном стенде (рис. 1). В
качестве источника вибраций используется электродвигатель, на валу которого
установлены металлические диски со смещенным центром тяжести,
выполняющие роль дисбалансов. Электродвигатель включается в сеть через
регулятор напряжения, позволяющий изменять частоту вращения вала и,
следовательно, частоту вынужденных колебаний.
Измерения вибраций могут производиться в нескольких точках,
произвольно
выбранных
на
колеблющихся
поверхностях
корпуса
электродвигателя, его основании и отдельно расположенной платформы.
В работе используются виброизмерительный прибор ВИП-2,
представленный на рис. 2, позволяющий определить амплитуды перемещения
колеблющейся плоскости в направлении любой из осей х, у или z.
Прибор
ВИП-2
состоит
из
магнитоэлектрического
датчика
(вибропреобразователя),
вторичного
измерительного
прибора
и
соединительного кабеля.
71
Рис. 2. Виброметр ВИП-2
Технические характеристики виброметра ВИП-2:
Параметры
Значение
Рабочий диапазон частот
10 - 1000 Гц
Диапазон измерения:
0.1 - 100 мм/с
- действующих значений виброскорости
2 - 1000 мкм
- размаха виброперемещений
Пределы измерительных поддиапазонов:
1, 3, 10, 30, 100 мм/с
- по виброскорости
10, 30, 100, 300, 10000 мкм
- по виброперемещению
Относительный коэффициент поперечного преобразования вибропреобразователя
не превышает 10 %
Основная относительная погрешность измерения
параметров вибрации в нормальных условиях не
превышает:
10 - 200 Гц
- 25 % при измерении размаха виброперемещения в
20 - 1000 Гц
частотном диапазоне
- 15 % при измерении виброскорости в частотном
диапазоне
Магнитоэлектрический датчик воспринимает колебания вибрирующего
объекта, которые передаются подвесной системе, представляющей собой
катушку индуктивности, расположенную в поле постоянного магнита. При
колебаниях катушки в магнитном поле в ней возникает ЭДС с параметрами,
соответствующими характеру вибрации; таким образом механические
72
колебания преобразуются в электрические сигналы, передаваемые на
интегрирующую электрическую цепь прибора, шкала которого отградуирована
в мм/с (mm/s) для измерения виброскорости и микрометрах (µm) для измерения
амплитуды смещения. Следует помнить, что датчик измеряет размах смещения,
поэтому для получения величины амплитуды необходимо величину,
отмечаемую на шкале прибора, разделить на 2, т.е. Α = Χ 2 .
На передней панели вторичного прибора кроме стрелочного
микроамперметра имеются переключатели «Род работы» и «Пределы
измерения»,
а
также
два
разъема:
один
для
подключения
магнитоэлектрического датчика, второй – для подключения электроннолучевого осциллографа.
Переключатель «Род работы» имеет 4 положения:
1) «Откл» – питание прибора отключено;
2) «Контр. Питания» – контролируется наличие и величина питания;
3) «μm» – измерение размаха вибросмещения в микрометрах;
4) «mm/s» – измерение среднеквадратичного значения виброскорости
вибраций в мм/с.
Переключатель «Пределы измерения» имеет 5 положений:
1 ;
3 ;
10 ;
30 ;
100
10
30
100
300
1000
Значения, указанные в числителе, показывают пределы измерения по
виброскорости в мм/с, а цифры знаменателя показывают пределы измерения
вибросмещения (Х) в микрометрах (µm).
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Подключить магнитоэлектрический датчик к вторичному прибору
ВИП-2.
2. Включить в сеть регулятор напряжения. Установить заданное
преподавателем напряжение (в пределах 50-160 В).
3. Насадка магнитоэлектрического датчика приводится в соприкосновение
с вибрирующим объектом в одной из точек и удерживается в ней в течение
времени измерения с легким усилием.
4. После проверки рабочего напряжения на вторичном приборе
переключатель «Род работы» установить в положение «mm/s», а переключатель
«Пределы измерения» – на нужный диапазон. Например, при положении
переключателя на отметке 30/300 отклонение стрелки прибора на всю длину
шкалы соответствует виброскорости 30 мм/с. Переключатель «Род работы»
73
установить в положение «µm», в этом случае отклонение стрелки прибора на
всю длину шкалы соответствует размаху смещения 300 мкм. Подбирая нужный
диапазон переключателем «Пределы изменения», добиваются, чтобы стрелка
не находилась в крайних положениях шкалы. Считывание показаний
производится по верхней шкале, если установлен диапазон, кратный 10, и по
нижней, если установлен диапазон, кратный 3.
5. Производятся последовательно измерения V, мм/с и Х, мм в трех
точках платформы в осях X, У, Z.
6. Электронным тахометром измеряется частота вращения вала
электродвигателя n, об/мин. Частота вращения определяется по формуле
f =
n −1 .
,c
60
Рис. 3. Схема лабораторной установки для измерения
вибрации: 1 – основание источника вибраций; 2 – тахометр; 3
напряжения; 4 – источник вибраций – электродвигатель
5 – магнитоэлектрический датчик прибора ВИП-2; 6 –
7 – измерительный прибор ВИП-2
параметров
– регулятор
в корпусе;
платформа;
Согласно ГОСТ 12.1.034.81, если в одном из направлений (Х, У, Z)
измеряемый параметр превышает соответствующие параметры в других
направлениях более чем в 4 раза (на 12 дБ), то допускается проведение
измерения только в этом направлении. В других случаях оценки параметров
вибрации необходимо выполнять по наибольшим из замеренных величин. По
измеренным величинам амплитуды и частоты вибрации определяются
расчетные значения виброскорости, виброускорения и их уровни, а по
измеренным величинам виброскорости и соответствующей амплитуды
колебаний проверяется значение частоты (fрасч) и сравнивается с измеренной
величиной (fизм).
74
Все результаты измерений заносим в протокол (табл. 1).
Таблица 1
Результаты измерений параметров вибраций
Точки Виброскорость
измеV, мм/с
рения
изме- расчет
ренная
ная
Размах Ампли
смеще- туда,
ния, Х,
А,
мкм
мкм
Уровень
Частота
Частота
колебат.
враще- вибраций f, с-1
скорости, Lv,
ния эл.
двигатедБ
ля, n,
изме- расчет- расчет норма
об./мин ренная
ная
(табл)
Аx,i
Аy,i
Аz,i
Таблица 2
Нормативное значение амплитуды вибраций, виброскорости и уровней
виброскорости для общих технологических вибраций
Диапазоны граничных частот, Гц
1,4-2,8 2,8-5,6 5,6-11
11-22
22-44 44-88
Показатель
Среднегеометрическая частота полос, Гц
2
4
8
16
31,5
63
Уровень
108
99
93
92
92
92
виброскорости, дБ
Виброскорость, мм/с
13
4,5
2,2
2
2
2
Таблица 3
Нормативные значения амплитуды вибраций, виброскорости и уровней
виброскорости для локальных вибраций
Диапазоны граничных частот, Гц
До 11 11224591180- 355- 710140022
45
90
180
355
710
1400
2800
Показатель
Среднегеометрическая частота активных полос, Гц
8
16
32
63
125 250 500 1000
2000
Уровень виброскорости, 120
120 117 144 111 108 105
102
99
Lv дБ
Виброскорость, U мм/с
50
50
35
25
18
12
9
6,3
4,5
75
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет о лабораторной работе оформляют на листах формата А4 (с одной
или двух сторон), наличие титульного листа обязательно.
Отчет должен содержать записи о целях работы, краткую теоретическую
часть, краткое описание и схему лабораторной установки, особенности
выполнения работы.
Результаты измерений приводятся в таблицах с указанием размерностей
величин.
Должны быть приведены образцы расчетов по формулам с
необходимыми пояснениями и выводы по работе.
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Приведите примеры вредного воздействия различных вибраций на
работников и примеры полезного использования вибраций в производственных
(технологически) процессах.
2. Дать определение вибрации и перечислить основные физические
характеристики вибрации.
3. Как рассчитывают и как нормируют уровни колебательной скорости
при вращении?
4. Дайте описание прибора для измерения вибраций ВИП-2 и порядка
выполнения измерений с его помощью. Принцип действия виброметра ВИП-2.
5. Как определить частотный диапазон измеряемых вибраций?
6. Основные источники возникновения вибрации.
Замечания и дополнения по лабораторной работе:
_______________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________
76
Лабораторная работа № 9
АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цели работы:
1) изучить методику и приборы для измерения уровня звука и звуковой
мощности источника шума, приобрести практические навыки измерений;
2) выполнить акустические расчёты и сравнить результаты измерения с
нормативными.
Задачи:
1. Изучить основные теоретические положения о шуме как физическом
явлении и параметрах, характеризующих его;
2. Ознакомиться с устройством работы приборов ОКТАВА-110А и
ЦИУШ-8921/8922, применяемых для измерения основных акустических
параметров;
3. Произвести необходимые измерения и расчёты, сопоставить их с
санитарно-гигиеническим нормативам и сделать соответствующие выводы.
2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Шум – беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности,
звукового давления и частоты, оказывающих негативное влияние на органы
слуха человека.
Интенсивностью звука I (Вт/м2) называется поток энергии,
переносимый звуковой волной в единицу времени через площадку в 1 м2,
нормальную направлению движения волны [3]. Порог ощущений человеком
звуковой энергии (в диапазоне слышимых частот 16 Гц – 20 кГц) составляет
величину I0 =10 -12(Вт/м2) при частоте 1000 Гц. Это соответствует пороговому
звуковому давлению
P0 = I0 ⋅ ρ ⋅ c = 10−12 ⋅1,21⋅ 343≅ 2 ⋅10−5 , Па,
(1)
где ρ – плотность воздуха (кг/м3);
с – скорость распространения звуковой волны в воздухе (м/с).
Звуковое давление Р (Па) – переменное избыточное давление,
возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны.
Единица измерения – паскаль (Па).
77
На практике используют уровни интенсивности звука LI (дБ) и
звукового давления
L I = 10 ⋅ lg
I
I0
, LP = 20 ⋅ lg
P
, дБ,
P0
(2)
где I – действительная интенсивность звука, Вт/м2;
Р – действительное давление звука, Па.
По временным характеристикам шум подразделяется на постоянный и
непостоянный. Постоянный шум – это шум, уровни звука которого
изменяются в течение рабочей смены не более чем на 5 дБ.
Чувствительность слуха падает с понижением частоты звука. Результаты
объективных измерений приближаются к субъективному восприятию с
помощью корректированного уровня звукового давления. Коррекция
заключается в том, что вводят зависящие от частоты звука поправки к уровню
соответствующей
величины.
Эти
поправки
стандартизированы
в
международном масштабе. Наиболее употребительна коррекция «А».
Скорректированный уровень звукового давления LP(А) называют уровнем звука
и измеряют в децибелах.
P
LР( А) = 20 ⋅ lg А , дБА,
(3)
P0
где РА – значение звукового давления с учетом коррекции «А», Па.
Поправки, применяемые для определения коррекции «А», дБ,
стандартизированы и приведены в табл. 1.
Таблица 1
Поправки, применяемые для определения коррекции «А», дБ
Номинальная
63
125
250
500 1000 2000 4000 8000
частота, Гц
Поправка по
0
+1,2 +1,0 -1,1
характеристике -26,2 -16,1 -8,6 -3,2
«А», Δ, дБ
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКА
ЗВУКА
Звуковое поле вокруг источника шума (оборудования) в реальных
условиях представляет собой сложную картину, так как зависит от множества
факторов (условий работы установки и измерений, акустического окружения,
направленности и др.). Поэтому измерение уровня звукового давления и уровня
звука в одной точке не позволяет должным образом охарактеризовать шум
78
источника (оборудования). Уровень звука измеряют в нескольких точках на
полусферической поверхности в обычном помещении, где стены, посторонние
предметы и другие источники звука вносят искажения в результаты измерения.
Поэтому при расчётах вводят соответствующие поправки. Один из подобных
приёмов называют методом с использованием измерительной поверхности над
звукоотражающей плоскостью.
Если измерения проводят на условной полусферической поверхности,
окружающей источник шума (рис. 1), то уровень его звуковой мощности Lw
определяют по формуле
Lw = LIf + 10lgS/S0, дБА,
(4)
где LIf – средний на измерительной поверхности уровень
интенсивности звука с учетом коррекций на фоновый шум и акустические
условия окружающей среды, дБА;
S – площадь измерительной поверхности, м2 ( S = 4πr 2 / 2 );
S0 = 1, м2; r = 1 м.
Средний на измерительной поверхности уровень интенсивности звука с
учетом коррекций на фоновый шум и акустические условия окружающей
среды
(5)
LIf = L'I – K1 – K2, дБА,
где: L'I – средний уровень звука при работающем источнике шума, дБА;
K1 – коррекция на фоновый шум, учитывает влияние шума других
источников, дБА;
K2 – показатель акустических условий помещения, учитывает влияние на
уровень интенсивности звука звукоотражающих и звукопоглощающих свойств
ограждающих конструкций и других предметов (потолка, стен, шкафов и т. д.),
дБА.
Коррекция на фоновый шум
K1 = –10lg(1–10–0,1∆L), дБА,
(6)
где ∆L = L'I – L"I . L"I – средний уровень интенсивности звука при
неработающем источнике звука (фоновый шум). Если ∆L > 10 дБА, коррекцию
принимают K1 = 0.
Показатель акустических условий K2 определяют по графику прил. 1.
Средний уровень интенсивности звука при работающем источнике шума
L1' = 10 lg(
1
N
∑
N
1
'
10 0 ,1 Li ) , дБА,
(7)
где Li' – уровень интенсивности звука, измеренный в i-й точке измерения
при работающем источнике шума, дБА;
N – число точек измерения.
79
Средний уровень интенсивности звука при неработающем источнике
звука (фоновый шум)
L"I = 10lg(
1
N
∑
N
''
10 0,1Li ), дБА,
1
(8)
где Li″ – уровень интенсивности звука, измеренный в i-й точке измерения
при выключенном источнике шума, дБА;
N – число точек измерения.
Координаты точек измерений 1 – 10 на полусферической поверхности
принимают согласно ГОСТ Р 51402-99 [1] по табл. 2, при этом радиус
полусферы r = 1 м.
Таблица 2
Координаты точек измерений на полусферической поверхности
Координаты основных
Координаты основных
Номер
Номер
измерительных точек, м
измерительных точек, м
точки
точки
x
y
z
x
y
z
1
-0,99
0
0,15
6
0,89
0
0,45
2
0,50
-0,86
0,15
7
0,39
0,57
0,75
3
0,50
0,86
0,15
8
-0,66
0
0,75
4
-0,45
-0,77
0,45
9
0,33
-0,57
0,75
5
-0,45
0,77
0,45
10
0
0
1,0
80
Z 8 10 7(9) 4(5) 6 1 2(3) X 3 4 7 1 10 8 600
6 600
X 9 5 2 Y
Рис. 1. Положение микрофона для измерения Li', Li″ на полусферической
поверхности
4. АКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Акустические измерения – это измерения механических величин,
связанных с колебанием частиц среды относительно положения, которое
занимали бы частицы среды при отсутствии акустического колебания.
В работе изучаются стандартные натурные акустические измерения
согласно ГОСТ 23941-2002 следующих характеристик:
– уровня интенсивности звука, измеренного шумомером с частотной
характеристикой «А» в контрольных точках LI, дБА;
– уровня звуковой мощности источника шума Lw, дБ.
Измерения проводят ориентировочным методом по ГОСТ Р 51402-99.
Объём помещения V = 70 м3, измерительное расстояние 1 м. Базовые
стандартные измерения по шумометрии в октавных полосах частот –
31,5 Гц ÷ 8 кГц.
Измерения предлагается проводить двумя приборами:
- прибором отечественного производства «ОКТАВА-110А»;
- прибором иностранного производства «ЦИУШ – 8921».
81
Измеритель «ЦИУШ – 8921». Цифровой измеритель уровня шума имеет
автоматический и ручной выбор пределов измерений в шести диапазонах
измерений от 30 до 130 дБ. Прибор соответствует стандартам ANSI S1.4 и
1ЕС 6S1 и имеет разрешение 0,1 дБ.
Через порт RS232 сохраненные данные могут быть обработаны на ПК.
1 2 3 4
5
6 7
9 8
16 10 15
11
12
14
13
Рис. 2. Передняя панель измерителя шума «ЦИУШ – 8921»: 1 –
микрофон; 2 – ЖК дисплей; 3 – Вкл./Выкл. (ON/OFF); 4 – запись значений
(REC); 5 – фиксирует максимальное значение (MAXHLD); 6 – выбор
функционального режима измерения А или С (С/А); 7 – фильтр фона
(BA MODE); 8 – выбор периода накопления сигнала (F/S); 9, 10 – настройка
диапазона измерений (DOWN), (UPPER); 11 – гнездо для адаптера питания
(DC 9V); 12 – калибровка (CAL); 13 – аналоговый выход переменного тока
(AC OUT); 14 – аналоговый выход постоянного тока (DC OUT); 15 – порт
подключения интерфейса RS 232 (RS 232); 16 – подсветка (BACKLIT)
Подготовка прибора и порядок работы на нём
1. Для включения питания прибора нажмите кнопку «ON/OFF».
Дождитесь, пока значения на дисплее не обнулятся.
При включении прибора по умолчанию выбран режим измерения (А). В
различных режимах прибор реагирует как ухо человека, увеличивая и
уменьшая амплитуду частотного спектра. Режим измерения «С» удобен для
измерения плоской амплитудно-частотной характеристики, где практически
отсутствуют колебания амплитуды частотного спектра.
82
2. Выберите один из двух периодов накопления сигнала, «Быстро –
(FAST)» или «Медленно – (SLOW). При включении прибора по умолчанию
установлен режим «Быстро». Для установки одного из режимов нажмите
кнопку «F/S». Текущий режим высвечивается в правом углу дисплея в виде
значков «FAST» или «SLOW».
Теперь прибор готов к измерениям. Результаты измерений заносятся в
протокол № 1.
Измеритель
«ОКТАВА-110А».
Прибор
позволяет
проводить
разнообразные акустические измерения, мониторинг шума окружающей среды
и оценку уровней шума на различных рабочих местах. Прибор имеет все
требуемые нормативами корректирующие фильтры. Для каждого набора
установок можно сохранить временную историю измерения в памяти прибора.
В памяти прибора также регистрируются максимальные и минимальные
значения уровня шума за время наблюдения. Большая энергонезависимая
память, интерфейсы, программное обеспечение позволяют организовать обмен
информацией с ЭВМ.
Подготовка прибора и порядок работы на нём
Перед началом работы необходимо закрутить по резьбе микрофонный
капсюль на предусилитель. Затем вставить предусилитель во входной разъем
прибора ОКТАВА-110А. Все операции по подсоединению/отсоединению
микрофона и предусилителя должны проводиться при выключенном приборе.
После этого необходимо вставить аккумуляторные батареи в аккумуляторный
отсек на задней панели прибора ОКТАВА-110А в соответствии с полярностью.
Нормальное функционирование прибора обеспечивается при напряжении
питания от 4,2 В до 5,2 В. Напряжение на аккумуляторах можно
контролировать в последней строке окна-заставки прибора, которая появляется
сразу после его включения.
83
Рис. 3. Назначение клавиш прибора «Октава-110А»
Зарядка элементов питания осуществляется во внешнем зарядном
устройстве
преподавателем
или
лаборантом.
Включение
прибора
осуществляется удержанием клавиши ВКЛ/ВЫКЛ в течение 1-2 с. Далее
нажмите клавишу МЕНЮ, и вы перейдете в окно «ВЫБОР ПРИБОРА». В этом
окне вы увидите все возможные режимы измерений, установленные на
приборе, из которых клавишами ↑↓ необходимо выбрать режим измерений
«ЗВУК» и нажать клавишу ДА/ОК. После чего мы попадаем в меню
«Настройка». Все необходимые настройки выполнены по умолчанию, однако
необходимо удостовериться, чтобы в четвертой строке стояла настройка
«Спектр-Нет», а в 5 и 6 строках «ВЫКЛ». Если в 4, 5, 6 строках стоят иные
настройки, необходимо их изменить с помощью клавиш ↑↓ ←→.
После выхода из меню «Настройка» в основное состояние (с помощью
клавиши «Меню») на экране появится окно, соответствующее выбранному
типу представленных данных «Спектр-Нет», которое имеет следующий вид:
84
Д2
SLOW
50.0
Leq
___50.0__
МИН: 50.0
МАКС: 50.0
1-я строка – установленный диапазон
2-я строка – временная характеристика и частотная
коррекция
3-я строка – уровень звука (крупно) на
характеристике, указанной выше
4-я строка – эквивалентный уровень звука с
частотной коррекцией, указанной в строке 2
5-я строка – минимальный уровень звука на
характеристике, указанной в строке 2
6-я строка – максимальный уровень звука на
характеристике, указанной в строке 2
PK – Пиковый уровень звук, SEL – уровень
звуковой экспозиции, чч: мм: сс – длительность измерений. Все временные
характеристики измеряются одновременно, после чего по очереди выводятся на
дисплей.
Запуск и остановка измерений производится клавишей СТАРТ/СТОП, в
течение 20 с. Повторное нажатие клавиши СТАРТ/СТОП останавливает
процесс измерений без сброса данных и длительности измерений. Клавиша
Сброс производит общее обнуление блока детекторов, индикации данных и
длительности измерений. Клавиша Запись/Store позволяет записать результаты
измерений в память шумомера. Клавиша Память/DATA позволяет
просматривать ранее сохраненные измерения.
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для измерения выбираются источники шума, уровень звукового давления
которых на низких частотах превышает уровень шума помех в лаборатории.
Источник устанавливается на горизонтальной поверхности с возможностью
измерений на условной полусферической поверхности, имеющей радиус
τ =1 м.
Измерительные приборы готовятся к работе согласно инструкции,
описанной выше. Уровни звука измеряются до и после включения источника
звука в точках на условной полусферической поверхности с координатами
согласно табл. 1.
Результаты измерений заносятся в протокол № 1.
85
Номера исследуемых точек
Уровень интенсивности звука
при работающем источнике
звука
по ЦИУШ–8921, Li', дБА
Уровень интенсивности звука
при выключенном источнике
звука
по ЦИУШ–8921, Li″, дБА
Уровень интенсивности звука
при работающем источнике
звука
по «ОКТАВА-110А», Li', дБА
Уровень интенсивности звука
при выключенном источнике
звука
по «ОКТАВА-110А», Li″,
дБА
1
2
3
4
5
6
7
Протокол № 1
8
9 10
После выполнения измерений и расчетов из п. 3 необходимо сравнить
расчетное значение среднего уровня звука при работающем источнике шума
(L'I , дБА) с предельно допустимым уровнем (табл. 1 прил.) в зависимости от
вида трудовой деятельности. Далее необходимо сделать вывод о классе условий
труда (табл. 2 прил.).
6. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА
Отчёт составляется по установленной форме и должен содержать
следующее:
– цель работы;
– краткую теоретическую часть с расчётными формулами;
– рис. 1 с координатами точек измерений;
– краткое описание приборов и техники измерений;
– протокол № 1 и обработку результатов измерений;
– расчетную часть с вычисленной мощностью источника звука Lw, дБА;
– вывод о соответствии уровня шума на рабочем месте (L'I, дБА) классу
условий труда.
86
7. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Шум как физическое явление, его характеристики.
2. Что такое уровень звука и уровень звукового давления?
3. Что такое коррекция «А» и для чего она введена?
4. Методика определения уровня звуковой мощности источника шума
(машины) на полусферической поверхности, количество и координаты точек
измерений.
5. Что учитывают коррекции среднего уровня звука K1 и K2 при расчете
уровня звуковой мощности источника звука? Как определяется коррекция К2?
6. Что такое акустические измерения?
7. Какие величины измеряются и рассчитываются в лабораторной
работе?
8. Расскажите об устройстве шумоизмерительных приборов и
назначении клавиш.
9. Опишите принцип работы шумоизмерительных приборов.
Замечания и дополнения по лабораторной работе:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________
87
Лабораторная работа № 10
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ
ЗАЩИТЫ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ШУМА
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель: изучение основных характеристик шума, способов и средств
защиты от него на производстве, а также ознакомление с принципами
нормирования шума.
Задачи:
1. Изучить основные характеристики шума и пути его снижения.
2. Изучить принципы нормирования шума на производстве.
3. Приобрести навыки измерения шума и ознакомиться с устройством
шумомера ЦИУШ-8921.
4. Произвести необходимые измерения и расчеты для исследования
акустической эффективности средств снижения шума.
2.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. Понятие о шуме
Шум как физическое явление представляет собой волновые колебания
упругой среды, воспринимаемые органами слуха человека. Колебания,
распространяющиеся в воздушной среде, называются воздушным шумом.
Упругие колебания, распространяющиеся в твердых телах, носят название
структурного шума.
Шум как физиологическое явление – неблагоприятный фактор внешней
среды, вызывающий возбуждение слухового анализатора механической
энергией звуковых волн, которые субъективно воспринимаются человеком как
непринятые ощущения, мешающие его нормальной работе и отдыху.
Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется
звуковым полем. Звуковые волны характеризуются частотой и амплитудой
колебаний. Благодаря различной частоте колебаний один звук можно отличить
от другого. Ухо человека способно воспринимать звуковые волны частотой от
16-20 Гц до 16000-20000 Гц (ниже по частоте – инфразвук, выше – ультразвук).
Амплитуда колебаний характеризует величину звукового давления: чем
больше амплитуда, тем больше звуковое давление и громче звук.
Диапазон нормируемых частот разбит на восемь октавных полос со
среднегеометрическими частотами (fcг) 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и
8000 Гц. Значения верхней fв, нижней fн и среднегеометрической fср частот
каждой октавной полосы связаны между собой соотношениями: fв = 2fн;
88
fсг =
fв fн .
Область слышимости звуков ограничивается не только
определенными частотами, но и определенным значением звукового давления
(Р) и интенсивности звука (I). Интенсивностью звука или силой звука
называется количество энергии, переносимой звуковой волной за 1 с через
площадку в 1 м2, нормальную направлению движения волны.
В диапазоне звуковых частот наименьшая интенсивность звука, при
которой возникает слуховое ощущение, называемое пороговой. Эта величина
зависит от частоты и имеет минимальное значение при частоте около 1000 Гц,
которое принято называть пороговой интенсивностью (I0 = 10-12 Вт/м2). По мере
увеличения интенсивности звука при указанной частоте громкость звука
возрастает, но до определенного предела, после которого наступает болевое
ощущение. Отношение звуковых интенсивностей на пороге болевого
ощущения и на пороге слышимости составляет порядка 1012. Таким образом,
интенсивность звуков, с которыми приходится иметь дело на практике борьбы
с шумом, изменяется в очень широких пределах – на 12 порядков. Кроме того,
по закону Вебера-Вехнера, раздражающее действие шума на человека
пропорционально логарифму интенсивности звука.
Поэтому для оценки слухового ощущения введено понятие – уровень
интенсивности звука (Li), который характеризует превышение интенсивности
звука по отношению к пороговой интенсивности звука. Уровень интенсивности
звука измеряется в децибелах (дБ) и определяется выражением
I
Li = 10lg
дБ.
(1)
Io ,
Интенсивность звука I пропорциональна квадрату звукового давления Р2.
Поэтому уровень звукового давления (Lp)определяется из выражения
Lp=10lg P2
2
0
P
=20lg
P
, дБ.
Po
(2)
Суммарный уровень звукового давления нескольких одинаковых
источников шума в точке, равноудаленной от них, определяется по формуле
L1,2 =L1+10lgN, дБ,
(3)
где L1 – уровень звукового давления одного источника, дБ;
N – количество одинаковых источников шума.
Уровень звукового давления двух неодинаковых источников шума
определяется из выражения
L1,2 = L1+∆L, дБ,
(4)
где L1 – уровень звукового давления более мощного источника, дБ;
∆L – коррекция, зависящая от разностей уровней звукового давления этих
источников, дБ.
89
Зависимость (графическая или табличная) октавных уровней звукового
давления от частоты называется отчастотным спектром шума. Измерения
спектров шума в восьми октавных полосах проводят для сравнения шума
машин, нормирования, анализа и научно-исследовательских целей. Пример
графического представления спектра шума деревообрабатывающего станка Ц-6
представлен на рис. 1.
Рис. 1. Спектральная характеристика шума деревообрабатывающего станка
Ц-6 на рабочем ходе до и после применения ВДПСТ различного
радиуса и толщины
Шумы принято классифицировать по их спектральным и временным
характеристикам. В зависимости от характера спектра шумы бывают
тональными, в спектре которых имеется выражение дискретные тона, и
широкополосными – с непрерывным спектром шириной более октавы.
Например, шум дисковой пилы является тональным, а шум водопада,
городского транспорта – широкополосным.
По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные,
уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется во времени не
более чем на 5 дБ, и непостоянные, для которых это изменение более 5 дБ.
Непостоянные шумы делят на колеблющиеся во времени, прерывистые и
импульсные.
Для нормирования шума используют несколько показателей: предельный
спектр шума, уровень интенсивности звука в дБА и в некоторых случаях
90
максимальный уровень интенсивности звука. Первый метод нормирования
является основным для постоянных шумов. В этом методе нормируются уровни
звуковых давлений в восьми стандартизированных октавных полосах.
Шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней,
значения которых устанавливаются в зависимости от характера работы и
помещений и приведены в ГОСТ 12.1.003-88(9). Совокупность восьми
допустимых уровней звукового давления называется предельным спектром.
Каждый из спектров имеет свой индекс ПС, например, ПС-75 (постоянные
рабочие места в производстве, помещениях), где цифра 75 – допустимый
уровень звукового давления (дБ) в октавной полосе со среднегеометрической
частотой 1000 Гц.
Второй метод нормирования уровня интенсивности звука или просто
уровень звука, измеренного по шкале А шумомера в дБА, используется для
ориентировочной оценки постоянных и непостоянных шумов, не принимая во
внимание их спектральный состав (частотная характеристика чувствительности
А имитирует кривую чувствительности уха человека). Уровень звука (дБА)
связан с индексом предельного спектра зависимостью
LIA = ПС+5, дБА.
(5)
2.2. Основные пути и способы снижения шума
Борьба с шумом осуществляется тремя основными путями:
1. Устранением причин шума или снижением его в источнике
возникновения;
2. Снижением шума на путях его распространения:
а) применением звукоизоляции;
б) применением звукопоглощения;
в) экранированием и др.;
3. Применением средств индивидуальной защиты.
Снижение шума в источнике достигается различными способами,
например, заменой механизмов ударного действия безударными, применением
в конструкциях малозвучных материалов (замена металлических шестерен на
текстолитовые), регулировкой механизмов (устранение зазоров, натяжение
приводной цепи) и т. п.
Звукоизоляция источников шума осуществляется устройством различных
преград на пути распространения шума (перегородки, кожухи). При встрече
звуковой волны с преградой часть энергии звука поглощается, часть ее
отражается и часть проникает через преграду (рис. 2).
91
Акустическая эффективность преград характеризуется безразмерными
коэффициентами поглощения (α), отражения (β) и звукопроводности (τ):
α=
I
In
I
β = от ; τ = np ,
I
I
I
где I – полная звуковая энергия (или интенсивность шума), падающая на
преграду;
In – поглощенная звуковая энергия;
Iот – отраженная звуковая энергия;
Iпр – проникающая через преграду звуковая энергия.
Рис. 2. Лучевая картина прохождения звука через преграду
Сумма этих коэффициентов всегда равна 1:
(α+β+ τ) = 1.
Степень отражения и поглощения энергии шума зависит от частоты звука
и свойств материала преграды (пористости, плотности, толщины). В
зависимости от соотношения коэффициентов α и β преграда может быть
звукоизолирующей или звукопоглощающей. Например, такие материалы, как
листовой металл, бетон, кирпич, стекло, фанера почти полностью отражают
звук, а пористые материалы (звукопрозрачные) – войлок, пенополиуретан,
минеральная вата и др. специальные материалы – почти полностью поглощают
звук. Возможно также комбинирование этих материалов (например, в
конструкциях кожухов, акустических экранов). Ослабить шум, создаваемый
отдельным агрегатом, можно с помощью изолирующего кожуха, в котором
заключается весь агрегат или его шумящие узлы.
92
В сравнительно небольших помещениях (объемом 500-1000 м3) снижения
шума можно достигнуть покрытием внутренних поверхностей (стен, потолка)
специальными звукопоглощающими материалами. Звуковая волна, проникая в
толщу пористого материала, вызывает в нем колебание, трение частиц воздуха
в порах материала, в результате чего энергия звуковой волны частично
переходит в тепловую.
Использование защитных экранов позволяет получить акустическую тень
в ограниченном пространстве и значительно снизить уровень шума на рабочем
месте.
Применение средств индивидуальной защиты – пассивный путь
шумоглушения. Это целесообразно в тех случаях, когда активные способы либо
не обеспечивают желаемого акустического эффекта, либо являются
неэкономичными, а также в период разработки активных мероприятий по
шумоглушению.
К средствам индивидуальной защиты от шума относятся вкладыши
(«Беруши»), наушники (ВНИИОТ-4А), шлемы. Позволяющие снизить
воспринимаемый уровень шума до 40 дБ. В последнее время появились
звукоизолирующие костюмы.
2.3. Звукоизолирующие кожухи
Одним из эффективных способов уменьшения шума является заключение
источника в звукоизолирующий кожух.
В качестве материала для изготовления обшивки кожуха могут быть
использованы сталь, алюминиевые сплавы, фанера, ДСП, стеклопластик.
Звукоизолирующая способность кожуха (Rкож), дБ, определяется
плотностью материалов и конструктивным размерами его элементов (толщина,
площадь поверхности).
Снижение уровня шума ∆Lк1(теор), дБ, в расчетной точке после установки
кожуха на источник шума рассчитывается по формуле
∆Lк1(теор)= Rкож – 10lg
S кож
, дБ,
S ист
(8)
где Rкож – звукоизолирующая способность стенок кожуха, дБ;
Sкож – площадь поверхности кожуха, м2;
Sист. – площадь воображаемой поверхности, вплотную окружающей
источник шума, м2 (площадь сферы или полусферы, в которую
вписывается источник шума).
93
2.4.
Звукоизолирующие
кожухи,
облицованные
изнутри
звукопоглощающим материалом
Величина снижения уровня шума ∆Lк2(теор), дБ, кожухом, облицованным
изнутри звукопоглощающим материалом, определяется по формуле
∆Lк2(теор)=10lg (1+α100.1Rкож), дБ,
(9)
где α – усредненный коэффициент звукопоглощения по всем внутренним
поверхностям кожуха; α= 0,5 – 0,9;
Rкож – звукоизолирующая способность кожуха, определяемая по формуле
Rкож = 20lgfQ – 47,5, дБ,
(10)
где Q – поверхностная площадь стенки кожуха, кг/м2.
f – частота, Гц.
2.5. Акустические экраны
Если нет возможности полностью изолировать источник шума либо
самого оператора с помощью кожухов и кабин, частично уменьшить влияние
шума на человека можно путем создания на пути распространения шума
акустических экранов (рис. 3).
Экраны применяются для ограждения источников шума от соседних
рабочих мест либо для отгораживания частей помещения с малошумным
технологическим оборудованием от сильных источников шума.
Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с
частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные
и т. д.) обладают эффективностью также в зоне отраженного звука, начиная с
частоты 250 Гц.
Рис. 3. Акустическое экранирование: 1 – акустический экран,
2 – основание, МК (FM) –точка расположения микрофона (рабочее место),
ИШ – источник шума.
94
Экраны могут быть изготовлены из стальных, алюминиевых листов
толщиной 1,5-2 мм, из легких сплавов толщиной 2-3 мм, фанеры 5-15 мм,
органического стекла 5-10 мм и др. материалов.
Для звукопоглощающей облицовки экранов применяют технический
войлок, пенополиуретан, поропласт, каменную вату и др. специальные
материалы.
Теоретическая эффективность экранов ∆Lэ(теор) (снижение уровня звука)
прямоугольной и круглой формы для точек, лежащих на оси, ориентировочно
определяется по формуле
∆Lэ(теор)=20lg
r1 ⋅ r2
, дБА,
l1 ⋅ l 2
(11)
где l1;l2 – расстояние от плоскости экрана до источника шума и точки приема,
соответственно, м;
r1;r2 – расстояние от края экрана до источника звука и точки приема,
соответственно, м;
r1= l 2 + d 2 , м; r2 = l 22 + d 2 , м.
(12)
Для более эффективного использования экрана необходимо выбирать
значение l2 таким образом, чтобы выполнялось соотношение
l2 ≈ 0,25·аmin,
(13)
где amin – минимальный размер экрана.
Фактическое значение уровня звука ∆L, достигаемое кожухами и
акустическими экранами, рассчитывается по формуле
∆L = L–L1, дБА,
(14)
где L – уровень звука до применения средств снижения шума, дБА;
L1 – уровень звука после применения средств снижения шума, дБА.
3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Установка для исследования эффективности способов и средств защиты
от производственного шума состоит из серийно выпускаемого шумомера
ЦИУШ-8921/8922, электрического звонка, имитирующего источник шума, и
набора исследуемых кожухов и акустического экрана. Устройство шумомера
«ЦИУШ – 8921» и порядок работы с ним приведены в лабораторной работе
«Акустические измерения и приборы».
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
После ознакомления с теоретической частью работы, описанием
установки и устройством шумомера студент ставит в известность об этом
преподавателя и получает разрешение на выполнение экспериментальной части
лабораторной работы.
95
4.1. Исследование акустической эффективности звукоизолирующего
кожуха
1. Включить источник шума и измерить уровень звука Li, дБА.
2. Установить звукоизолирующих кожух (№ 1) и провести измерение
уровня звука Lк1, дБ (А).
3. Вычислить снижение уровня звука ∆Lк1, дБА, по формуле (14).
4. Рассчитать теоретическое снижение уровня звука ∆Lк1(теор) по
формуле (8). Значение звукоизоляции R определяется из выражения (10)
(f = 1000 Гц; для фанеры толщиной 0,004 м, Q = 2,28 кг/м2).
5. Результаты занести в протокол № 1.
Внимание! Включение источника шума производить на период времени
не более 15-20 секунд. При этом необходимо соблюдать режим тишины.
4.2.
Исследование
акустической
эффективности
кожуха,
облицованного звукопоглощающим материалом
1. Установить кожух № 2 и произвести измерение уровня звука Lк2, дБ (А).
2. Вычислить снижение уровня звука ∆Lк2; дБА, по формуле (14).
3. Рассчитать теоретическое снижение уровня звука ∆Lк2(теор) по
формуле (9). Значение R определяется из выражения (10), значение
коэффициента звукопоглощения α при f = 1000 Гц принимается равным 0,7.
4. Результаты занести в протокол № 1.
4.3. Исследование акустической эффективности экрана
1. Установить акустический экран на расстоянии от микрофона l2 =
0,25a min и провести измерение уровня звука Lэ, дБА.
2. Вычислить снижение уровня звука ∆Lэ, дБА, по формуле (14).
3. Рассчитать теоретическое снижение уровня звука ∆Lэ(теор), достигаемое
экраном по формуле (11).
4. Результаты занести в протокол № 1.
Протокол № 1
Оценка акустической эффективности средств защиты от шума
Уровень
звука
источника
Li, дБА
Кожух № 1
Уровень
звука
с кожухом
Lк1,
дБА
Снижение
уровня
звука
∆Lк1,
БА
Теор.
снижение
уровня
звука
∆Lк1(теор.),
дБА
Кожух № 2
Уровень
звука
с кожухом
Lк2, дБА
Снижение
уровня
звука
∆Lк2,
дБА
Теор.
снижение
уровня
звука
∆Lк2(теор),
дБА
Экран
Уровень
звука за
экраном
Lэ, дБА
Снижение
уровня
звука
∆Lэ,
дБА
Теор.
снижение
уровня
звука
∆Lэ(теор),
дБА
96
5. ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
По окончании работы необходимо оформить отчет и подготовиться к
собеседованию по теоретической части.
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое шум? Его воздействие на человека.
2. Что такое октавные полосы и частотный спектр шума?
3. Понятия об уровнях интенсивности звука и звукового давления.
Единицы измерения.
4. Как определить суммарный уровень звука от нескольких идентичных
источников шума; от двух различных источников шума?
5. Методы нормирования шума. Понятия об уровне звука в дБА и
предельном спектре.
6. Какие существуют пути снижения шума и какими техническими
средствами они осуществляются?
7. Понятие о звукоизоляции и звукопоглощении. Звукоизолирующие и
звукопоглощающие материалы.
8. Что такое акустический экран?
9. Как теоретически оценить акустическую эффективность экрана?
10. Как теоретически оценить акустическую эффективность
звукоизолирующего кожуха и кожуха со звукопоглощением?
11. Порядок измерения уровня звука шумомером ЦИУШ – 8921.
Замечания и дополнения по работе:
________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________
97
Лабораторная работа № 11
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
В ЗАКРЫТОМ ТИГЛЕ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы заключается в ознакомлении студентов с одной из
экспериментальных методик определения температуры вспышки при наличии в
них горючих и легковоспламеняющихся жидкостей.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с методикой определения температуры вспышки
нефтепродуктов в закрытом тигле и устройством аппарата для этой цели.
2. Определить экспериментально температуру вспышки исследуемой
горючей или легковоспламеняющейся жидкости.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Обеспечение пожарной безопасности на производственных объектах
немыслимо без знаний факторов, способствующих возникновению пожаров.
Эти факторы должны учитываться как при проектировании и организации
технологических процессов, так и при проектировании и эксплуатации зданий
и сооружений.
Взрыво- и пожароопасность зданий и помещений характеризуется
совокупностью условий, способствующих возникновению и развитию пожара
или взрыва и определяющих возможные их масштабы и последствия.
По взрывопожарной и пожарной опасности помещения подразделяются
на категории А, Б, В1-В4, Г и Д, а здания – на категории А, Б, В, Г, Д.
Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
принимаются в соответствии с табл. 1.
Таблица 1
Категории помещений по взрывопожарной опасности
(извлечения из НПБ 105-03)
Категория помещения
Характеристика веществ и материалов,
находящихся (обращающихся) в помещении
1
2
Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с
А
0
взрывопожароопасная температурой вспышки не более 28 С в таком
количестве, что могут образовывать взрывоопасные
парогазовоздушные смеси, при воспламенении
которых развивается избыточное давление взрыва в
помещении, превышающие 5 кПа
98
Окончание табл. 1
1
2
Горючие
пыли
или
волокна,
легкоБ
взрывопожароопасная воспламеняющиеся жидкости с температурой
вспышки более 280 °С, горючие жидкости в таком
количестве, что могут образовывать взрывоопасные
пылевоздушные смеси, при воспламенении
которых развивается расчетное избыточное
давление взрыва в помещении, превышающее
5 кПа
Горючие и трудногорючие жидкости, твердые
В1 – В4
горючие и трудногорючие вещества и материалы (в
пожароопасное
том числе и волокна), вещества и материалы,
способные
при
взаимодействии
с
водой,
кислородом воздуха или друг с другом только
гореть при условии, что помещения, в которых они
имеются в наличии или обращаются, не относятся к
категориям А или Б
Негорючие вещества и материалы в горячем,
Г
раскаленном или расплавленном состоянии,
процесс обработки которых сопровождаются
выделением лучистого тепла, искр и пламени;
горючие газы, жидкости и твердые вещества,
которые сжигаются или утилизируются в качестве
топлива
Негорючие вещества и материалы в холодном
Д
состоянии
В различных производственных помещениях могут применяться одни и те
же вещества, но помещения по взрывопожарной опасности могут относиться к
различным категориям. Так, при применении древесины на мебельном
комбинате шлифовальное отделение относится к категории Б, сборочный цех –
к категории В, отделение окраски – к категории А, котельная – к категории Г.
Наибольшую опасность представляют производства, в которых
используются горючие жидкости и вещества, образующие взрывчатые
паровоздушные смеси.
Определение категории производственных, складских помещений и
зданий имеет важное практическое значение, так как от категории
99
взрывопожарной опасности зависит конструктивно-планировочное решение
здания, выбор оборудования, а в ряде случаев и технологическая схема
производства.
Нормы пожарной безопасности (НПБ 105-03) [1] устанавливают методику
определения категории помещений и зданий (или частей зданий между
противопожарными стенами – пожарных отсеков) производственного и
складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности.
Требования норм пожарной безопасности должны учитываться в проектах
на строительство, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение,
при изменении технологических процессов и при эксплуатации наружных
установок.
Показатели пожаровзрывоопасности определяются экспериментальным
путем, причем, как правило, для определения каждого показателя необходима
своя экспериментальная установка. Для определения некоторых показателей
имеются и расчетные методы [1].
Исходя из возможностей имеющейся лабораторной базы, в данной
лабораторной работе определяется температура вспышки нефтепродуктов в
закрытом тигле (ТВЗ).
Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся
образованием сжатых газов.
Помещения категорий А и Б по взрывопожарной опасности относятся к
наиболее проблемным с позиции обеспечения в них пожарной безопасности. В
отличие от помещений категории В1-В4, Г, Д, они являются не только
пожароопасными, но и взрывоопасными.
Поэтому температура вспышки материалов, экспериментальное
измерение численного значения которой является целью лабораторной работы,
относится к одному из основных факторов при определении категорий А и Б
помещений по взрывопожарной опасности, что следует из табл. 1.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
В ЗАКРЫТОМ ТИГЛЕ
3.1. Необходимая аппаратура
Метод определения температуры вспышки нефтепродуктов в закрытом
тигле установлен ГОСТ 6356-75.
Сущность этого метода заключается в определении самой низкой
температуры горючего вещества, при которой в условиях испытания над его
100
поверхностью образуется смесь паров и газов с воздухом, способная
вспыхивать в воздухе от источника зажигания, но скорость ее образования еще
недостаточно высока для последующего горения. Для этого испытуемый
продукт нагревается в закрытом тигле с постоянной скоростью при
непрерывном перемешивании и испытывается на вспышку через определенные
интервалы температур.
При определении температуры вспышки в закрытом тигле применяются:
- аппарат для определения температуры вспышки нефтепродуктов в
закрытом тигле типа ТВ3; термометры типов ТИН I – 1, ТИН I – 2, ТН I – 2,
ТН 6 по ГОСТ 400-80. Термометр ТН 6 применяют при испытании продуктов с
температурой вспышки ниже 12 0С;
- секундомер (при выполнении лабораторной работы можно использовать
часы, имеющие секундомерную стрелку);
- барометр или барометр-анероид;
- экран, окрашенный с внутренней стороны черной краской, каждая
секция которого имеет ширину около 46 см и высоту 61 см;
- вытяжной шкаф.
3.2. Устройство аппарата для определения температуры вспышки в
закрытом тигле
Конструктивно аппарат ТВ3 (рис. 1) представляет собой два блока,
смонтированных на общем основании 1. Слева расположен блок управления 2.
Над кожухом блока управления находится рукоятка 3, в которой смонтирован
двигатель с приводом мешалки. На лицевой панели блока управления
расположены ручка регулировки нагрева 20, тумблер включения и выключения
нагрева 19 лампы «СЕТЬ» и «НАГРЕВ», ручки регулирования подачи газа.
Лампа «СЕТЬ» сигнализирует о подключении аппарата к сети. Лампа
«НАГРЕВ» загорается при включении регулятора нагрева (тумблер в верхнем
положении). При этом скорость нагрева регулируется ручкой «НАГРЕВ»,
расположенной над тумблером.
Ручки «ГАЗ», «ФИТИЛЬ» и «ЗАПАЛЬНИК» служат соответственно для
открытия (при повороте против часовой стрелки) или закрытия (при повороте
по часовой стрелке) газа и регулирования величины пламени газового фитиля и
величины пламени запальника.
На задней панели блока управления (рис. 2) расположены штуцер подвода
газа, сетевой шнур питания с двухполюсной вилкой, предохранители и зажим
«ЗЕМЛЯ».
101
4 5 6 7 8 9 3 10 11 2 12 13 14 15 16
1 17
18
20 19 Рис. 1. Аппарат ТВ3: 1 – основание; 2 – блок управления; 3 – рукоятка; 4 –
кнопка; 5 – прижим; 6 – устройство зажигательное; 7 – термометр; 8 – палец;
9 – ручка; 10 – поводок; 11 – тигель; 12 – крышка; 13 – мешалка; 14 – баня
воздушная; 15 – отражатель верхний; 16 – отражатель нижний; 17 – термоблок;
18 – колодка с герконом; 19 – тумблер; 20 – ручка регулировки нагрева
Рис. 2. Задняя панель управления: 1 – штуцер газовый; 2 – вилка
электрическая; 3 – зажим «ЗЕМЛЯ»
102
Справа от блока управления расположен термоблок 17 (см. рис. 1), в
корпусе которого смонтирована воздушная баня 14 с встроенным
нагревательным элементом, верхний 15 и нижний 16 отражатели. В воздушную
баню устанавливается тигель 11 с крышкой 12 и термометром 7. К крышке
тигля крепится прижим 5, на котором расположено зажигательное
устройство 6. На крышке тигля расположена ручка 9, которой осуществляется
открытие и закрытие заслонки, опускание фитиля в открытое окно крышки, а
также управление работой мешалки 13 через поводок 10 и магнитоуправляемый
контакт (геркон) 18.
На передней панели блока управления у органов управления нанесены
следующие надписи: «ГАЗ», «ФИТИЛЬ», «ЗАПАЛЬНИК», «ВКЛ», «ВЫКЛ»; у
сигнальных ламп – «СЕТЬ», «НАГРЕВ». На задней панели около
предохранителя указаны номинальные значения токов «5А», над
электровыводом ~ 220; над штуцером подвода газа «ГАЗ».
3.3. Подготовка к испытанию
3.3.1. Подготовка образца
Испытуемый образец нефтепродукта (дизельное топливо, масло и др.)
перед испытанием перемешивают в течение 5 мин встряхиванием в склянке,
заполненной не более чем на 2/3 ее вместимости (выполняется лаборантом
кафедры).
Образцы нефтепродуктов, имеющих температуру вспышки ниже 50 0С,
охлаждают до температуры, которая не менее чем на 17 0С ниже
предполагаемой температуры вспышки.
3.3.2. Образцы очень вязких нефтепродуктов перед испытанием
нагревают до достаточной текучести, но не выше температуры, которая на
17 0С ниже предполагаемой температуры вспышки.
Примечание. Сведения о предполагаемой температуре вспышки уточнить
у преподавателя или лаборанта.
3.3.3. Для защиты от движения воздуха аппарат с трех сторон окружают
экраном, он должен находиться в затемненном месте.
3.3.4. Испытуемый продукт наливают в тигель до метки с внутренней
стороны, не допуская смачивания стенок тигля выше указанной метки.
3.3.5. Тигель закрывают крышкой, устанавливают в нагревательную ванну
и зажигают фитиль, регулируя пламя так, чтобы форма его была близкой к
шару диаметром 3-4 мм.
103
3.4. Проведение испытания и обработка результатов
3.4.1. Включить аппарат в электрическую сеть (загорается лампочка
«СЕТЬ»). Нажав на кнопку 4 фиксатора, привести привод его по часовой
стрелке до упора. Аккуратно установить до упора термометр в специальное
гнездо. Тумблер включения нагрева установить в положение «ВКЛ». При этом
должна загореться лампочка «НАГРЕВ».
3.4.2. Перемешивание ведут таким образом, чтобы обеспечить частоту
вращения мешалки от 1,5 до 2,0 с-1, а скорость нагрева продукта – от 5 до 6 0С в
1 мин.
3.4.3. Измеряют барометрическое давление (см. лаб. работу № 5).
3.4.4. Испытание на вспышку проводят при достижении температуры на
каждый 1 0С для продуктов с температурой вспышки до 104 0С и на каждые
2 0С для продуктов с температурой вспышки выше 104 0С.
В момент испытания на вспышку перемешивание прекращают, приводят в
действие расположенный на крышке механизм, который открывает заслонку и
опускает пламя. При этом пламя опускают в паровое пространство за 0,5 с,
оставляют в самом нижнем положении 1 с и возвращают в верхнее положение.
3.4.5. За температуру вспышки каждого определения принимают
показания термометра в момент четкого появления первого (синего) пламени
над поверхностью продукта внутри прибора. Не следует принимать за
температуру вспышки окрашенный (голубоватый) ореол, который иногда
окружает пламя перед тем, как оно вызывает фактическую вспышку.
При появлении неясной вспышки она должна быть подтверждена
последующей вспышкой при повышении температуры на 1-2 0С. Если при этом
вспышка не произойдет, испытание повторяют вновь.
3.4.6. При применении газовой зажигательной лампочки последняя в
процессе испытания должна находиться в зажженном состоянии для
исключения возможности проникновения газа в тигель.
Если в процессе испытания зажигательная лампочка погаснет в момент
открытия отверстий крышки, то результат этого определения не учитывают.
Температуру вспышки вычисляют с поправкой на стандартное
барометрическое давление алгебраическим сложением найденной температуры
и поправки, приведенной в табл. 2.
104
Барометрическое давление
кПа
бары
84,8 – 88,4
0,848 – 0,884
88,5 – 92,1
0,885 – 0,921
92,2 – 95,7
0,922 – 0,957
95,8 – 99,4
0,958 – 0,994
103,2 – 106,8
1,032 – 1,068
Таблица 2
Поправки
мм рт. ст.
636 – 663
664 – 691
692 – 718
719 – 746
774 - 801
Плюс 4
Плюс 3
Плюс 2
Плюс 1
Плюс 1
За результат испытания принимают среднее арифметическое не менее двух
последовательных определений. Полученное значение температуры вспышки
(0С) округляют до целого числа.
4. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Выполнение лабораторной работы разрешается только в присутствии
преподавателя или лаборанта.
При подготовке аппарата к работе необходимо убедиться в том, что
аппарат надежно заземлен гибким проводником сечением не менее 5 мм2, и
проверить исправность соединительных электропроводов, вилок и розеток.
2. После окончания работы аппарат должен быть отключен от
электрической сети.
3. Перед началом эксплуатации после длительного (более пяти дней)
перерыва в работе аппарат следует предварительно прогреть, просушив
нагревательный элемент. Для этого тигель необходимо убрать из воздушной
бани. Установить ручку регулировки в положение 5, а тумблер включения
нагрева – в положение «ВКЛ». Убедиться, что аппарат не касается каких-либо
посторонних предметов. Не касаясь аппарата, подключить его к электросети.
Через тридцать минут отключить аппарат от сети.
Примечание. Выполняется под руководством лаборанта или
преподавателя.
5. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
В отчет должны быть включены сведения:
1) название лабораторной работы и исполнители (титульный лист);
2) цель и задачи работы;
3) общие сведения (в краткой форме) по взрывопожарной опасности
помещений и зданий и их категорирование;
105
4) краткая характеристика экспериментальной установки;
5) порядок проведения испытания и обработка
эксперимента.
результатов
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Сущность вспышки как вида горения жидкости и твердых веществ.
2. Понятие температуры вспышки.
3. Характеристика помещений по степени взрывопожарной и пожарной
опасности.
4. Устройство и принцип работы аппарата для определения температуры
вспышки экспериментальным путем в закрытом тигле.
5. Порядок определения температуры вспышки в лабораторных условиях.
Замечания и дополнения по работе:
________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_______________________________________________________
106
Библиографический список
1. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учеб. / под ред.
Э. А. Арустамова. – 14-е изд., перераб. и доп. – М. : Дашков и Ко, 2008. –
456 с.
2. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учеб. / С. В. Белов [и др.] ;
под общ. ред. С. В. Белова. – М. : Высш. шк., 1999. – 448 с.
3. Графкина, М. В. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учеб. /
М. В. Графкина, В. А. Михайлов, Б. Н. Нюнин ; под. ред. Б. Н. Нюнина. –
М. : Проспект, 2008. – 608 с.
4. Девисилов, В. А. Охрана труда [Текст] : учеб. / В. А. Девисилов. –
М. : Форум : Инфра-М, 2004. – 400 с.
5.
Обливин,
В.
Н.
Безопасность
жизнедеятельности
в
лесопромышленном производстве и лесном хозяйстве [Текст] : учеб. /
В. Н. Обливин, Л. И. Никитин, А. А. Гуревич ; под ред. А. С. Щербакова. –
Изд. 3-е, испр. и доп. – М. : МГУЛ, 2002. – 496 с.
6. Фролов, А. В. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда [Текст] :
учеб. пособие / А. В. Фролов, Т. Н. Бакаева ; под общ. ред. А. В. Фролова. –
Ростов-н/Д. : Феникс, 2005. – 736 с.
7. Шлендер, П. Э. Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учеб.
пособие / П. Э. Шлендер, В. М. Маслова, С. И. Подгаецкий ; под ред.
П. Э. Шлендера. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Вузовский учебник, 2012. –
303 с.
107
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложения к лабораторной работе № 1
Приложение 1
Барограф метеорологический М-22А
Барограф предназначен для непрерывной регистрации изменения
атмосферного давления в наземных условиях.
Прибор выпускается заводом-изготовителем отрегулированным для
записи давления в интервале от 950 до 1050 мбар (1 миллибар = 0,75 мм рт. ст))
при температуре окружающего воздуха от –10 до +45 0С.
Прибор изготовляется двух типов:
1. М-22АС – суточные, с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 26 часов.
2. М-22АН – недельные, с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 176 часов.
Основные узлы прибора:
а) приемник давления, состоящий из комплекта анероидных коробок;
б) передаточный механизм, состоящий из системы рычагов с осями и
тягами;
в) регистрирующая часть, состоящая из стрелки с пером и барабана с
часовым механизмом;
г) корпус.
Принцип работы прибора основан на свойстве анероидных коробок
реагировать на изменение атмосферного давления изменением своих
геометрических размеров по высоте за счет деформации мембран.
108
Регистрация измерения атмосферного давления производится на бланке
диаграммном, соответствующем требованиям специальных технических
условий на бланки для барографов метеорологических.
Бланк диаграммный разделен по вертикали горизонтальными
параллельными линиями с ценой деления, соответствующей одному мбару
(миллибар) (1 мбар = 0,75 мм рт. ст.) атмосферного давления, а по горизонтали
– вертикальными дугообразными линиями с ценой деления, соответствующей
15 минутам времени оборота барабана для суточных и 2 часам для недельных
приборов.
Приложение 2
Гигрограф метеорологический М-21
Гигрограф метеорологический М-21А предназначен для записи
изменений относительной влажности воздуха в наземных условиях.
Приборы изготовляются двух типов:
а) суточные М-21Ас с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 26 часов;
б) недельные М-21Ан с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 176 часов.
Прибор обеспечивает запись изменений относительной влажности
воздуха от 30 % до 100 % при температуре от – 35° до + 45 °С.
Общая чувствительность прибора, т. е. изменение его показаний в
интервале от 100 % до 30 % и от 30 % до 100 %, не должна быть более 10 % и
менее 5 % изменения влажности по аспирационному психрометру в том же
интервале.
Разность поправок прибора на одних и тех же точках при ходе на
повышение и понижение влажности должна быть не более 2 % при влажности
100 %, а при всех остальных значениях влажности – не более 6 %.
Погрешность записи времени на ленте при температуре окружающей
среды 20°±5 °С не более ±5 мин за 24 часа для суточных гигрографов и
±30 мин за 168 часов для недельных гигрографов.
109
Запись изменения относительной влажности воздуха должна
производиться на диаграммной ленте, соответствующей требованиям
специальных технических условий на ленты гигрографов метеорологических.
Принцип действия прибора основан на свойстве обезжиренного
человеческого волоса изменять свою длину с изменением влажности воздуха.
Прибор состоит из следующих основных узлов:
а) датчика влажности – пучка (35-40 шт.) обезжиренных человеческих
волос, защищенного от повреждений специальным ограждением;
б) передаточного механизма, состоящего из системы дуг с осями;
в) регистрирующей части, состоящей из стрелки с пером и барабана с
часовым механизмом;
г) корпуса, состоящего из основания и откидной крышки.
Изменение длины пучка волос, вызванное изменением относительной
влажности воздуха, преобразуется с помощью передаточного механизма в
перемещение стрелки по бумажной диаграммной ленте.
Вращение барабана с надетой на него лентой осуществляется часовым
механизмом (недельным или суточным), который помещается внутри барабана
и вращается вместе с ним вокруг центральной оси, неподвижно закрепленной
на основной плате прибора. Часовой механизм заводится специальным ключом.
Приложение 3
Термограф метеорологический М-16А
Термограф предназначен для регистрации во времени изменений
температуры воздуха в наземных условиях. Прибор обеспечивает регистрацию
изменения температуры воздуха с погрешностью ± 1 0С в одном из следующих
диапазонов:
от минус 45 до плюс 45 0С;
от минус 35 до плюс 45 0С;
от минус 25 до плюс 55 0С.
110
Приборы изготовляются двух типов:
1. М-16АС – суточные, с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 26 часов;
2. М-16АН – недельные, с продолжительностью одного оборота барабана
часового механизма 176 часов.
Основные узлы прибора:
а) датчик температуры – биметаллическая пластина;
б) передаточный механизм, состоящий из рычага, тяги, регулятора и оси;
в) регистрирующая часть, состоящая из стрелки с пером и барабана с
часовым механизмом;
г) корпус.
Принцип действия прибора основан на свойстве биметаллической
пластины изменять радиус изгиба с изменением температуры окружающего
воздуха.
Регистрация изменения температуры воздуха производится на бланке
диаграммном, соответствующем требованиям специальных технических
условий на бланки.
Бланк диаграммный разделен по вертикали горизонтальными
параллельными линиями с ценой деления 1 0С, а горизонтальными –
вертикальными дугообразными линиями с ценой деления, соответствующей 15
мин времени оборота барабана для суточных и 2 часа – для недельных
термографов.
111
Приложение к лабораторной работе № 3
Таблица 1
Коэффициент светового климата
Коэффициент светового климата т N
Номер группы административных районов
1
2
3
4
5
1
0,9
1,1
1,2
0,8
1
0,9
1,1
1,2
0,8
1
0,9
1,1
1,1
0,8
1
0,85
1
1,1
0,8
1
0,85
1
1,1
0,75
1
0,9
1,2
1,2
0,75
Ориентации световых
проемов по сторонам
горизонта
Световые проемы
В наружных стенах
зданий
В зенитных фонарях
С
СВ, СЗ
З, В
ЮВ, ЮЗ
Ю
-
Примечание: С – северная; СВ – северо-восточная; СЗ – северо-западная; В – восточная; З – западная;
Ю – южная; ЮВ – юго-восточная; ЮЗ – юго-западная ориентация.
Таблица 2
Нормированные значения КЕО при естественном и совмещенном освещении,
енIII %
Характеристика
зрительной работы
Наивысшей
точности
Очень высокой
точности
Высокой точности
Наименьший
Разряд
размер
зрительной
объекта
работы
различия, мм
Естественное
освещение
При верхПри
нем или
боковом
комбиниро освещении
ванном
освещении
-
Совмещенное
освещение
При верхПри
нем или
боковом
комбини- освещении
рованном
освещении
6,0
2,0
Менее 0,15
I
От 0,15 до
0,30
От 0,30 до
0,50
Св. 0,5 до 1,0
Св. 1,0 до 5,0
Более 5,0
II
-
-
4,2
1,5
III
-
-
3,0
1,2
IV
V
VI
4
3
3
1.5
1
1
2,4
1,8
1,8
0,9
0,6
0,6
VII
3
1
1,8
0,6
Средней точности
Малой точности
Грубая (очень
малой точности)
Работа со светящи- Более 5,0
мися материалами
и изделиями в
горячих цехах
Общее наблюдение
за ходом производственного процесса:
постоянное
периодическое
при постоянном
пребывании людей
в помещении
VIII
3
1
1,8
0,6
1
0,3
0,7
0,2
112
Таблица 3
Группы административных районов по поясам светового климата
Номер пояса
светового
климата
I
II
III
IV
V
Административный район
Московская, Смоленская, Владимирская, Калужская,
Тульская,
Рязанская,
Нижегородская,
Свердловская,
Пермская, Челябинская, Курганская, Новосибирская,
Кемеровская области, Мордовия, Чувашия, Удмуртия,
Башкортостан, Татарская, Красноярский край (севернее
630с.ш.), Республика Саха (Якутия) (севернее 630 с. ш.),
Чукотский национальный округ, Хабаровский край
(севернее 550 с. ш.)
Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, Воронежская,
Липецкая,
Тамбовская,
Пензенская,
Самарская,
Ульяновская, Оренбургская, Саратовская, Волгоградская
области,
Республика
Коми,
Кабардино-Балкарская
Республика, Северо-Осетинская Республика, Чеченская
Республика, Ингушская Республика, Ханты-Мансийский
нац. Округ, Алтайский край, краснодарский край (южнее
630 с. ш.), Республика Саха (Якутия) (южнее 630 с. ш.),
Республика Тува, Бурятская Республика, Читинская область,
хабаровский край (южнее 550 с. ш.), Магаданская область.
Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская,
Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская,
Костромская, Кировская область, Карельская Республика,
Ямало-Ненецкий нац. округ, Ненецкий нац. округ.
Архангельская, Мурманская область
Калмыцкая республика, Ростовская, Астраханская область,
Ставропольский край, Дагестанская Республика, Амурская
Область, Приморский край
113
Приложения к лабораторной работе № 4
Приложение 1
Нормированные значения освещенности при искусственном освещении для
помещений жилых, общественных и вспомогательных зданий
Помещения
Плоскость (Г –
горизонтальная,
В – вертикальная)
нормирования
освещенности,
высота плоскости
над полом, м
Искусственное
освещение
освещенность
рабочих
поверхностей, лк
1
Здания управления, конструкторских и проектных
организаций, научно-исследовательских учреждений:
1. Кабинеты и рабочие комнаты, проектные кабинеты
2. Проектные залы и комнатные, конструкторские,
чертежные бюро
3. Машинописные и машиносчетные бюро
4. Читальные залы
5. Макетные, столярные и ремонтные мастерские
6. Конференц-залы, залы заседаний
7. Лаборатории органической и неорганической химии,
препараторские
2
3
Г-0,8
300
Г-0,8
Г-0,8
Г-0,8
Г-0,8
Г-0,8
500
400
300
200
300
Общеобразовательные школы и школы-интернаты,
профессионально-технические, средние специальные и
высшие учебные заведения:
1. Классные комнаты, аудитории, учебные кабинеты,
лаборатории, лаборантские
2. Кабинеты технического черчения и рисования
В-на середине
доски,
Г-0,8 на рабочих
столах и партах
500
300
В-на доске
Г-0,8 на
рабочих столах
500
3. Мастерские по обработке металлов и древесины
Г-0,8
Пол
300
200
5. Актовые залы, киноаудитории
В-на уровне 2 м
от пола с обеих
сторон на
75
500
114
6. Кабинеты и комнаты преподавателей
Вспомогательные здания и помещения:
1. Санитарно-бытовые помещения:
а) умывальные, уборные, помещения для кормления
грудных детей, курительные
б) душевые, гардеробные, помещения для сушки,
обеспыливания и обезвреживания одежды и обуви,
помещения для обогревания работающих
2. Помещения для личной гигиены женщин
Прочие помещения производственных,
вспомогательных и общественных зданий:
1. Вестибюли и гардеробные уличной одежды:
а) в вузах, школах, театрах, клубах, общежитиях,
гостиницах и главных входах в крупные
промышленные предприятия и общественные здания
б) в прочих промышленных, вспомогательных и
общественных зданиях
2. Лестницы:
а) главные лестничные клетки
б) остальные лестничные клетки
3. Коридоры, проходы и переходы:
а) главные коридоры и проходы
б) остальные коридоры и проходы
продольной оси
помещения
Пол
200
Г-0,8
200
Пол
75
Пол
Пол
50
75
Пол
150
Пол
75
Пол (площадки,
ступени)
-«-
100
Пол
-«-
75
50
50
115
1
Наивысшей точности
2
Менее 0,15
3
4
б
I
Очень высокой
точности
Высокой точности
Средней точности
Малой точности
Грубая (очень малой
точности)
Работа со светящимися материалами и
изделиями в горячих
цехах
Общее наблюдение
за ходом производственного процесса:
постоянное
периодическое при
постоянном
пребывании людей в
помещении
периодическое при
периодическом
пребывании людей в
помещении
*
Св. 0,3 до 0,3
II
в
в
Св. 0,3 до 0,5
Св. 0,5 до 1
Св. 1 до 5
Более 5
III
IV
V
VI
в
в
в
-
Более
0,5
VII
-
VIII
Контроль объекта
различения с фоном
Подразряд
зрительной работы
Разряд зрительной
работы
Характеристика
зрительной работы
Наименьший размер
объекта различения,
мм
Приложение 2
Нормированные значения освещенности при искусственном освещении
производственных помещений
5
Малый
Средний
малый
Малый
Малый
Малый
Малый
Независимо от характеристики фона
и контраста
объекта с
фоном
То же
Искусственное
освещение
Освещенность, лк
При общем освещении
6
1250*
750
500
300
200
150
150
200
Б
75
50
В
30
Величина освещенности приведена для газоразрядных ламп. Для ламп накаливания
нормированные значения освещенности принимать на ступень ниже.
116
Приложение к лабораторной работе № 5
Предельно допустимые концентрации пыли в воздушной среде
производственных зданий
№ п/п
Наименование вещества
1
2
3
4
5
Алюминий и его сплавы
Алюминия окись
Железа окись
Известняк
Кремнеземосодержащие пыли:
а) при содержании двуокиси кремния
свыше 10 % (кварц, кварцит)
б) от 10 до 70 % (гранит, шамот и др.)
в) от 2 до 10 % (глина, горючие сланцы,
угольная пыль и др.)
Силикаты и силикатосодержащие пыли:
а) с содержанием асбеста более 10 %
б) асбестоцемент
в) тальк, слюда, мусковит
г) стеклянное и минеральное волокно
д) цемент, оливин, апатит, глина
Пыль растительного и животного
происхождения:
а) с примесью двуокиси кремния более
10% (хлопковая, хлопчатобумажная,
шерстяная, зерновая)
б) с примесью двуокиси кремния от 2 до
10 %
в) с примесью двуокиси кремния менее
2 % (мучная, хлопчатобумажная,
древесная и др.)
Углерода пыль:
а) кокс нефтяной, сланцевый
б) каменный уголь
Фосфорит
Кремния карбид (карборунд)
6
7
8
9
10
Величина
предельно
допустимой
концентрации,
ПДК, мг/м3
2
4
6
6
Класс
опасности
1
3
2
4
4
4
2
6
4
4
6
4
4
4
4
4
2
4
4
4
6
4
6
10
6
6
4
4
4
4
4
4
4
4
117
Приложение к лабораторной работе № 6
Таблица 1
Перечень используемых индикаторных трубок и сведения для проведения
анализов загрязненного воздуха
Объем
Продол- Применение ПриОпределя ХимичеПределы
мечапросасы измерения жительвспомогат.
ская
емое
ние
ваемого концентрац
трубки для
ность
вещество формула
3
воздуха, в-ва, мг/м
анализа, улавливания
3
см
примесей
мин
1
2
3
4
5
6
7
Аммиак
NH3
250
30
0 – 30
0 – 300
4
2
-
Сероводо
род
Н 2S
300
30
0 – 30
0 – 300
5
2
-
Оксид
углерода
CO
220
0 – 120
8
Поглотитель
органических
соединений
серы
Бензол
С 6Н 6
350
0 – 200
7
Осушитель
(CaCl2)
Ацетон
C6H8О
300
0 – 200
7
Поглотитель
(Na2CO3)
Cl2
350
100
0 – 15
0 – 80
7
4
-
Ацетилен
C 2H 2
265
0 – 1400
5
1. Поглотитель H2S, HF,
NH3 и др.
2. Осушитель
(CaCl2)
Cернистый
ангидрид
(диоксид
серы)
SO2
300
0 – 30
5
1. Поглотитель
H2S, NH3, NO2
и др.
2.Осушитель
(CaCl2)
Хлор
118
Таблица 2
Характеристика вредных веществ, загрязняющих воздух рабочей зоны
(по ГОСТ 12.1.005 – 88 ССБТ)
№
Вещество
Класс
ПДКр.з, Агрегатное
Характер
3
п/п
опасно
мг/м
состояние
воздействия на
сти
организм человека
1 Аммиак
Пар
Раздражающий,
IV
20
прижигающий,
общетоксичный
2
Ацетон
IV
200
Пар
Раздражающий,
прижигающий,
общетоксичный
3
Ацетилен
IV
125
Газ
Раздражающий,
прижигающий,
общетоксичный
4
Бензол
II
м.р. – 15
с.с. – 5
Пар
Канцерогенный
5
Оксид углерода
IV
20
Пар
Остро
направленного
действия (кровяной
яд)
6
Сернистый
ангидрид
III
10
Пар
Раздражающий
7
Сероводород
II
10
Пар
Остро
направленного
действия
(общетоксического)
8
Хлор
II
1
Пар
Удушающий
119
Приложение к лабораторной работе № 7
Приближенные значения удельных сопротивлений грунтов ρтабл. и воды (Ом м)
Вид грунта
Значения,
рекомендуемые для
приближенных
расчетов
Песок
700
Супесь
300
Суглинок
100
Глина
40
Садовая земля
40
Чернозем
200
Морская вода
1
Речная вода
50
120
Приложение к лабораторной работе № 9
График определения показателя акустических условий K2, учитывающего
искажения за счет отражений и поглощения звука
Рис. 1. Показатель акустических условий К2
Отношения А/S (A – эквивалентная площадь звукопоглощения в
помещении; A = αSv; α – средний коэффициент звукопоглощения помещения,
для нашего испытательного помещения α = 0,3; Sv – площадь ограничивающих
поверхностей испытательного помещения (потолок, стены, пол), Sv = 200 м2 ;
S – площадь измерительной поверхности, S = 4πr 2 / 2 ).
121
Таблица 1
Предельно допустимые уровни (ПДУ) звукового давления в октавных
полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах.
125
250
500
1000
2000
4000
2
3
4
5
6
7
8
9
Предприятия, учреждения и организации
86
71 61 54 49 45 42
Творческая деятельность,
руководящая работа с повышенными требованиями, научная
деятельность, конструирование и
проектирование, преподавание и
обучение, врачебная деятельность: рабочие места в помещениях дирекции, проектноконструкторских бюро;
расчетчиков, программистов
вычислительных машин, приема
больных в здравпунктах
93
79 70 63 58 55 52
Высококвалифицированная
работа, требующая сосредоточенности, административноуправленческая деятельность,
измерительные и аналитические
работы в лаборатории: рабочие
места в помещениях цехового
управленческого аппарата, в
рабочих комнатах конторских
помещений, лабораториях
96
83 74 68 63 60 57
Работа, выполняемая с часто
получаемыми указаниями и
акустическими сигналами,
работа, требующая постоянного
слухового контроля, операторская работа по точному графику
с инструкцией, диспетчерская
работа: рабочие места в
помещениях диспетчерской
службы, кабинетах и
помещениях наблюдения и
дистанционного управления с
речевой связью по телефону,
машинописных бюро, на
участках точной сборки
Уровни
звука и
эквивалент
ные уровни
звука, дБА
8000
63
1
Уровни звукового давления, дБ, в октавных
полосах со среднегеометрическими частотами
в Гц
31,5
Вид трудовой деятельности,
рабочие места
10
11
40
38
50
50
49
60
55
54
65
122
Окончание табл. 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
103 91 83 77 73 70 68 66 64 75
Работа, требующая сосредоточенности, работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами: рабочие
места за пультами в кабинах
наблюдения и дистанционного
управления без речевого управления по телефону; в помещениях лабораторий с шумным
оборудованием, в помещениях
для размещения шумных агрегатов вычислительных машин
107 95 87 82 78 75 73 71 69 80
Выполнение всех видов работ
(за исключением перечисленных в пп. 1-4 и аналогичных
им) на постоянных рабочих
местах в производственных
помещениях и на территории
предприятий
Тракторы, самоходные шасси, самоходные, прицепные и навесные сельскохозяйственные
машины, строительно-дорожные, землеройнотранспортные, мелиоративные и другие
аналогичные виды машин
100 87 79 72 68 65 63 61 59 70
Рабочие места водителей и
обслуживающего персонала
автомобилей
93
79 70 63 58 55 52 50 49 60
Рабочие места водителей и
обслуживающего персонала
(пассажиров) легковых
автомобилей
107 95 87 82 78 75 73 71 69 80
Рабочие места водителей и
обслуживающего персонала
тракторов, самоходных шасси,
прицепных и навесных
сельскохозяйственных машин,
строительно-дорожных и
других аналогичных машин
Рабочие места в кабинах и
107 95 87 82 78 75 73 71 69 80
салонах самолетов и вертолетов
Таблица 2
Классы условий труда в зависимости от уровней шума на рабочем месте.
Название фактора, показатель, единица
измерения
Шум, эквивалентный уровень звука, дБА
Класс условий труда
Допустимый
Вредный
Опасный
2
3.1 3.2 3.3 3.4
4
≤ ПДУ
5 15 25 35
<35
123
Учебное издание
Виктор Федорович Асминин
Александр Александрович Веневитин
Дмитрий Дмитриевич Репринцев
Ольга Васильевна Бакланова
Лариса Васильевна Брындина
Денис Сергеевич Осмоловский
Александр Дмитриевич Голев
Ирина Михайловна Казбанова
Александр Владимирович Болучевский
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лабораторный практикум
Редактор Е.А. Богданова
Подписано в печать 18.03.2015. Формат 60×90 /16.
Усл. печ. л. 7,7. Уч.-изд. л. 8,07. Тираж 570 экз. Заказ
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
РИО ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВПО «ВГЛТА»
394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
293
Размер файла
1 898 Кб
Теги
практикум, 214, безопасности, жизнедеятельности, лабораторная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа