Дипломная работа или дипломный проект На тему «Лазерная установка возбуждения упругих ультразвуковых волн»

Скачать 1.15 Mb.

Название	Дипломная работа или дипломный проект На тему «Лазерная установка возбуждения упругих ультразвуковых волн»
страница	6/10
Тип	Диплом

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Диплом

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Глава 5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ (БЖД)

Безопасность жизнедеятельности – это состояние деятельности, при которой с определенной вероятностью исключаются потенциальные опасности, влияющие на здоровье человека. Безопасность следует принимать как комплексную систему, мер по защите человека и среды его обитания от опасностей формируемых конкретной деятельностью.

5.1. Основные источники опасности при поверке АЭ-системы

При проведении поверки АЭ-системы, основными источниками опасности являются контрольно-измерительные приборы (КИА), а сама она является практически полностью безопасной т.к. не является источником опасных излучений, в ней не применяются никаких химические или радиационные материалы, она не испускает апериодических звуков различной интенсивности, т.е. работает бесшумно и не загрязнет окружающий воздух.

5.2. Требования предъявляемые при поверке АЭ-системы

При проведении поверки АЭ-системы предъявляются следующие требования:

– К проведению поверки допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей систем акустико-эмиссионных в порядке, устанавливаемом Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

– Должны быть соблюдены общие требования безопасности согласно ГОСТу 12.2.007.0-75 «Изделия электротехнические общие требования безопасности».

– Перед проведением поверки аппаратуры все приборы должны быть обязательно заземлены.

– Обеспечить выполнение правил техники безопасности согласно «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ).

– При проведении поверки должны выполняться требования по безопасности указанные в эксплуатационной документации на применяемые средства контроля.

– Проверить КИА на соответствие «Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем» (ПТБ), утвержденными Госэнергонадзором России.

– Поверка должна проводиться при нормальных условиях в соответствии с нормативной документацией устанавливаемой на средства измерения (СИ).

При работе с включенной аппаратурой запрещается:

– отключать заземление;

– протирать аппаратуру влажной ветошью, вынимать и заменять предохранители;

– касаться руками и неизолированными токопроводящими предметами токоведущих частей установки;

– вставлять и извлекать блоки из цепи установки.
Сама АЭ-система должна соответствовать требованиям электрической и механической безопасности предъявляемым к изделиям класса II по ГОСТ Р 50377-92.

При работе с АЭ-системой, её настройке, ремонтных работах, а также и её поверке следует соблюдать правила техники безопасности по использованию приборов с электрическим напряжением до 1000В, [ГОСТ 12.2.007.7-75, ССБТ.] вследствие чего необходимо выполнить следующие действия:

– Проверить защиту шнура сетевого питания от механических повреждений на участке присоединения шнура к приборным каркасам.

– Подключить к одному контуру заземления приборный блок и входящий в состав АЭ-системы компьютер.

– Проверить защиту соединительных кабелей от возможных механических повреждений.

– Проверить надёжность заземления всех контрольно-измерительных приборов и оборудования входящих в состав АЭ-системы.

– Произвести подключение разъёмов и других элементов, монтаж и установку акустических преобразователей при отключённой сети переменного тока.

5.3. Требования предъявляемые к рабочему месту поверителя

Рабочее место (РМ) поверителя представляет собой совокупность физических, химических, биологических, социально-психологических и эстетических факторов внешней среды, воздействующих на человека. При организации рабочего места поверителя необходимо соблюдение ряда нормативных документов [ГОСТ12.0.005-84ССБТ.; ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ.; ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. и др.] по которым основные требования к факторам рабочей среды заключаются в следующем:

– факторы рабочей среды при их комплексном воздействии на человека не должны оказывать отрицательного влияния на его здоровье при профессиональной деятельности его в течение длительного времени;

– факторы рабочей среды не должны вызывать снижения надёжности и качества деятельности поверителя при действии их в течение рабочего дня.
На человека осуществляющего поверку, в первую очередь не должны действовать:

– повышенный уровень шума, источниками которого являются вентиляционные устройства, электрические приборы и др.;

– высокие уровни электростатического и электромагнитного излучения.

Также необходимо обеспечивать благоприятный микроклимат, чистоту воздуха и освещенность в помещении, где проходят работы по поверке.
5.3.1. Главное внимание на рабочем месте поверителя следует уделить обеспечению электробезопасности. [ГОСТ 12.1.030-81ССБТ.; ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ.] В связи с тем, что операция самой поверки проходит в рабочем помещении оснащённом всей необходимой контрольно-измерительной аппаратурой (КИА), применяемой для проведения поверки [п.п. 2.9.], а данная аппаратура является электрическим приборами, то для неё должны быть применены соответствующие требования, изложенные в действующих «Правилах устройства электроустановок».

Для обеспечения электробезопасности обычно используют защитное заземление – преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землёй отдельно выделенным кабелем. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных). При этом корпус электроустановки и обслуживающий её персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус.

5.3.2. Шум определяется как совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. Интенсивный шум на производстве ведёт к снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Уровень шума на рабочих местах не должен превышать 50 дБА. [ГОСТ 12.1.003-83 ССВТ.; ГОСТ 12.1.036-81 ССБТ.; СНиП 11.12-77.] Нормируемые уровни шума обеспечиваются путём использования малошумного оборудования и применением звукопоглощающих материалов (минераловатные плиты, специальные перфорированные плиты, панели). Кроме того, необходимо использовать подвесные акустические потолки.

6.3.3. В рабочей зоне поверителя необходимо предусматривать регулирование подачи теплоносителя для соблюдения нормативных параметров микроклимата в помещениях [ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.] Это является одним из необходимых параметров для обеспечения нормальных условий в помещениях, оказывающих существенное влияние на самочувствие человека. Микроклимат, зависит от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий вентиляции и отопления. Микроклиматические условия на рабочих местах в помещениях с вычислительной техникой [ГОСТ 12.1.005-88. ] должны соответствовать требованиям, указанным в таблице № 6.

Микроклимат производственных помещений

Таблица № 6.1

Период года	Температура воздуха, ºС	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность воздуха, %
Холодный	22 – 24	до 0,1	40 – 60
Тёплый	23 – 25	0,1 – 0,2	40 – 60

Кондиционирование воздуха должно обеспечивать поддержание параметров микроклимата в необходимых пределах в течение всех сезонов года, очистку воздуха от пыли и вредных веществ, создание необходимого избыточного давления в чистых помещениях для исключения поступления неочищенного воздуха. Температура подаваемого воздуха должна быть не ниже 19ºС. [ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ.]

Для предотвращения образования и защиты от статического электричества необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие. Допустимые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ в течение 1 часа. [ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ.]
5.3.4. Основной задачей производственного освещения является поддержание на рабочем месте освещённости, соответствующей характеру зрительной работы. [ГОСТ 21.608-84 СПДС] Увеличение освещённости рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счёт повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда. Производственное освещение должно обеспечивать отсутствие в поле зрения работающего резких, и особенно движущихся теней. Наличие таких теней искажает размеры и формы объектов, их различение, и тем самым повышает утомляемость, снижает производительность труда.

Для освещения рабочих мест применяется комбинированное освещение (общее плюс местное), хотя более предпочтительно общее освещение из-за большего перепада яркостей на рабочем месте при использовании светильников местного освещения.

Для общего освещения используются в основном потолочные или встроенные светильники с люминесцентными лампами. Яркость должна быть не более 200 кд/м². Источники света лучше использовать нейтрально-белого или «тёплого» белого цвета с индексом цветопередачи не менее 70. [ГОСТ 24940-96] Для исключения засветки экранов прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения.

Местное освещение на рабочих местах обеспечивается светильниками, устанавливаемыми непосредственно на рабочем столе или на вертикальных панелях специального оборудования. Они должны иметь непросвечивающий отражатель и располагаться ниже или на уровне линии зрения, чтобы не вызывать ослепления.
5.3.5. Другим не менее важным требованием к рабочему месту поверителя является соблюдение требований по уровню вибрации. [СН 2.2.4/2.1.8.566-96.] Малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля, называются вибрацией. Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания и в органах человека. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил. Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20...30 Гц, при горизонтальных –1,5...2 Гц.

При создании рабочего места необходимо согласовываться с гигиеническими нормами вибраций. [ГОСТ 12.1.012-9.] При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни LV), или виброускорения для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации – в октавных или треть октавных полосах. Максимальное значение Vт для локальной вибрации не должно превышать значений, определяемых для T = 30 мин, а для общей вибрации при Т = 10 мин.

5.4. Требования к пожаробезопасности на рабочих местах, оборудованных КИА

Так как в используемой КИА при поверке АЭ-систем нет горючих веществ, и в процессе проведения поверки не возникает возможности их контакта с воздухом, то опасность пожара и взрыва сведена к минимуму. Однако при работе с электрическими приборами эта возможность не исключена, поэтому рабочее место должно соответствовать требованиям пожарной безопасности. [ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ.]

Требуемая степень огнестойкости должна соответствовать фактической степени огнестойкости, которая определяется по таблицам СНиП П-2-80, содержащим сведения о пределах огнестойкости.

Помещение, где функционируют средства измерений, относится к категории В – пожароопасные помещения, в котором имеются твёрдые сгораемые вещества, способные только гореть, но не взрываться при контакте с кислородом воздуха. Наиболее вероятной причиной пожара является неисправность электрооборудования и электросетей. При эксплуатации КИА возможны возникновения следующих аварийных ситуаций: короткие замыкания, перегрузки, повышение переходных сопротивлений в электрических контактах, перенапряжение, возникновение токов утечки. При возникновении аварийных ситуаций происходит резкое выделение тепловой энергии, которая может явиться причиной возникновения пожара. Требования к пожаробезопасности на рабочих местах определяются согласно СНиП 21.01-97.

Для снижения вероятности возникновения пожара необходимо проводить различные профилактические мероприятия:

– Организационные – правильная эксплуатация электрооборудования, правильное содержание зданий и помещений.

– Технические – соблюдение противопожарных правил и норм, норм при проектировании зданий, при устройстве отопления, вентиляции освещения, правильное размещение оборудования.

– Мероприятия режимного характера – запрещение курения в неустановленных местах и т.д.

– Эксплуатационные – своевременные профилактические осмотры и ремонт неисправного электрооборудования.

Для снижения вероятности возникновения и распространения пожара на ранней стадии необходимо:

– установить пожарную сигнализацию с системой оповещения работников, дежурного по объекту и, желательно, автоматическое оповещение противопожарных служб;

– иметь в наличии несколько ручных углекислотных огнетушителей (например, огнетушители марки ОУ-3);

5.5. Расчёт зануления

Работы по проведению поверки проводятся в рабочем помещении, оснащённом всей необходимой контрольно-измерительной аппаратурой (КИА). Проведение поверочных работ происходит при искусственном освещении, а измерительная аппаратура использует высокое напряжение. Именно это напряжение может привести к производственным травмам, которые в свою очередь зависят от величины и от протяженности воздействия электротока на организм человека.

В нашем случае (как было отмечено выше пп. 6.3.1.) применяемые устройства питаются от напряжения 380/220В или 220/127В, тогда в электроустановках с заземленной нейтралью для обеспечения электробезопасности необходимо применять защитное зануление.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземлённой нейтралью напряжением до 1000 В. Зануление применяется в сетях с напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путём автоматического отключения повреждённого участка электроустановки от сети и снижение напряжения на корпусах занулённого электрооборудования до безопасного на время срабатывания защиты. Одним словом, основное назначение зануления – обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замыкания должен значительно превышать установку защиты или номинальный ток плавких вставок.

Пример принципиальной схемы зануления приведён на рисунке № 7.

Рис. 6.1. Схема зануления
Ro - сопротивление заземления нейтрали;

Rh - расчетное сопротивление человека;

1- магистраль зануления;

2- повторное заземление магистрали;

3- аппарат отключения;

4- электроустановка;

5- трансформатор.

Сила тока зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления участка тела. Сопротивление участка тела складывается из сопротивления тканей внутренних органов и сопротивления кожи. При расчёте принимается R = 1000 Ом. Воздействие на человека тока различной величины приведено в таблице № 6.2.
Таблица № 6.2.

Ток, мА	Воздействие на человека
Ток, мА	Переменный ток	Постоянный ток
0,5	отсутствует	отсутствует
0,6-1,5	лёгкое дрожание пальцев	отсутствует
2-3	сильное дрожание пальцев	отсутствует
5-10	судороги в руках	нагрев
12-15	трудно оторвать руки от проводов	усиление нагрева
20-25	руки парализует немедленно	усиление нагрева
50-80	паралич дыхания	затруднение дыхания
90-100	при t >3 сек – паралич сердца	паралич дыхания

К электроустановкам переменного и постоянного тока при их эксплуатации предъявляют одинаковые требования по технике безопасности.

Необходимо спроектировать зануление электрооборудованиия с номинальным напряжением 220 В и номинальным током 10 А. Для питания электрооборудования обычно используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе. Выбираем сечение алюминиевого провода S = 2.5 мм. Первый участок магистрали выполнен четырёхжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (3·50+1·25) мм. в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка – 0,25 м. Участок защищён автоматом с комбинированным расщепителем на ток I_ном = 100 А.
Второй участок проложен кабелем АВРЕ (3·25+1·10)мм длиной 0,075м. Участок защищён автоматическим выключателем на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ = 1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В. Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя:

(1) 6.1
где, Кп – пусковой коэффициент = 0,5...4,0.
Значение коэффициента К принимается в зависимости от типа электрических установок:

1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то К выбирается в пределах 1,25 ÷ 1,4.

2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения К принимают ≥3.

3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то также К ≥ 3.

Выбираем стандартный предохранитель на 15 А.
Так как в схеме приведён участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом.

5.6. Расчётная проверка зануления

Для определения расчётного значения сопротивления рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков:

₍₂₎ _6.2
где, l – длина провода;

S – сечение провода;

r – удельное сопротивление материала (для алюминия r=0,028 (Ом·мм²/м).
Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трёх участков:

Ом

Ом
R_Ф1 = 0,14 0м; R_Ф2 = 0,084 0м; R_Ф3 = 0,336 0м:

Полное активное сопротивление фазного провода: R_Фе = О, 56 0м;
Определяем внешние индуктивные сопротивления.

Для магистрали зануления:
Х'_М3 = Х'_М3 _М – Х_{М3 L} (6) 6.3
где, Х'_М3 и Х'_ФМ – индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления;

Х_М3 и Х_Ф1 – внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.
Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления определяются по формуле:
Х'_ФМ = Х'_{М3 М} = 0145 lg (d_ФМ3) (7) 6.4
где d – расстояние между фазным и нулевым проводом. (для 1 и 2 d = 15 мм, для 3 d = 9.5 мм.)
Отсюда, расчёт фазового провода:
Х’_ФМ1 = Х’_М3М = 0,145 lg15 = 0,17 Ом.
Х’_ФМ2 = Х’_М3М = 0,145 lg15 = 0,17 Ом.
Х’_ФМ3 = Х’_М3М = 0,145 lg9,5 = 0,142 Ом.
Суммарное сопротивление на всех участках:
Х’_ФМ = Х’_М3М = 3·0,145 = 0,482 Ом.
Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле:
X_ФL = X'_L· L (12) 6.5
где, X'_L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м.
X'_L1 = 0,09·0,25 = 0,023 Oм.
X'_L2 = 0,068·0,075 = 0,005 Oм.
X'_L3 = 0,03·0,03 = 0,0009 Oм.
Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода:
Х_ФL = 0,029 Oм.
X_M3L1 = 0,068·0,25 = 0,017 Oм.
X_M3L2 =0,03·0,075 = 0,0025 Oм.
X_M3L3=0,138·0,03 = 0,004 Oм.
Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления:
X_M3L = 0,024 Oм.
Суммарное внешнее индуктивное сопротивление:
Х_Ф' = 0,435 – 0,0314 = 0,453 Ом.
Х_М3' = 0,435 – 0,0244 = 0,458 Ом.

Определяем внутреннее индуктивное сопротивление:
Х_Ф"_1-2 = X_M3"_1-2 = 0,057·0,075 = 0,001 Ом.
Х_Ф"₃ = 0,0157·0,03 = 0,0005 Oм.
Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления:
Z_Ф = 0,78 Ом.
Z_M3 = 0,79 Oм.
Ток однофазного КЗ определим по формуле:
I_КЗ

= 220/(0,78+0,79) = 132 А (11) 6.6
Сравним расчётные параметры с допустимыми: I_КЗ = 132 > 12 А

Кроме того, должно выполняться условие: Z_M3 < 2·Z_Ф

Условие выполняется.
Одним из основных направлений решения задачи безопасной эксплуатации промышленного оборудования является, безусловно, использование в максимально возможном объёме средств диагностики и неразрушающего контроля (НК). Особенно необходим метрологический контроль на атомных электростанциях, в нефтегазовой и химической промышленности с целью повышения их безопасности. Все производственные предприятия, работающие на рынке экологии, нуждаются в АЭС – этих полезных и надёжных приборах НК.