Лабораторная физическая установка. Курсач. Курсовой проект тема Лабораторная физическая установка Учебная дисциплина Проектирование и моделирование физических установок
 Скачать 6.9 Mb.
|
1 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ УСТАНОВОК1.1 Анализ видов опасностей физических установокПри эксплуатации физических установок персонал оказывается под угрозой воздействия опасностей 2-х типов. К первому типу опасностей относятся те, которые напрямую связаны с воздействием лазерного излучения по незащищённым участкам тела человека. Такие опасности называются специфическими. Общее биологическое действие ЛИ обуславливается 3-я возможными механизмами воздействия: тепловое воздействие (биологическое действие простирается от простого покраснения кожи до "сваривания" пораженной ткани); термоакустическое воздействие (очень высокие плотности энергии вызывают образование внутриклеточного пара, который разрывает клетки и может привести к возникновению опасных ударных волн); фотохимическое воздействие (воздействие ЛИ с малой плотностью энергии вызывают функциональные изменения в картине протекания обменных процессов в клетке, которые могут способствовать как протеканию нормальных процессов, так и вызывать отклонения от нормы). Вероятность проявления, а также вид и степень поражения облученного участка зависят от группы факторов. К ним относят длину волны излучения, плотность мощности ЛИ, качество лазерного пучка, первичное состояние биологического участка и др. При этом следует иметь ввиду, что опасность может нести не только первичное излучение, но и вторичное (диффузное или отраженное). В итоге перечисленные факторы вместе с 3-я возможными механизмами воздействия в сумме создают большое количество возможных исходов травмирования, начиная от легких травм, и заканчивая тяжелыми, вплоть до рака кожи или потери зрения. Так, основными травмами при поражении ЛИ дальнего ИК-диапазона (излучение СО2-лазера) являются термическое поражение кожи и роговицы глаза. Также следует иметь ввиду, что вследствие фокусирующего действия хрусталика глаза плотность мощности ЛИ, попадающего на сетчатку, увеличивается более чем в 105 раз, что особенно опасно при попадании в "мертвую" зону глаза (в таком случае пострадавший может сразу не заметить факта поражения). Ко второму типу опасностей относятся те, которые не связаны непосредственно с ЛИ, а вызваны или вспомогательными устройствами, или взаимодействием ЛИ с различными средами (материалами). Такие опасности называются неспецифическими. К ним относятся высокое напряжение в электрических цепях, повышенная температура внутренних элементов ФУ и рабочей зоны, возможность возникновения пожара (взрыва) и др. Дополнительно следует отметить, что, согласно руководящего документа [6], все ФУ подразделяются на 4 класса опасности: Класс 1. ФУ, безопасные при предполагаемых условиях эксплуатации; Класс 2. ФУ, генерирующие видимое излучение (400-700 нм.), защита глаз от которого осуществляется естественными реакциями; Класс 3А. ФУ, безопасные для наблюдения незащищенным глазом, но опасные при наблюдении с помощью увеличивающих изображение оптических инструментов (прим. бинокль); Класс 3В. ФУ, непосредственное наблюдение ЛИ которых всегда опасно; Класс 4. ФУ, создающие опасное рассеянное излучение. Таким образом, результаты анализа видов опасностей ФУ показывают, что: ФУ даже первого класса опасности являются для персонала объектами повышенной опасности, которые могут привести к широкому спектру негативных последствий; для проведения научных исследований и учебных занятий при испытаниях на разрушение или нагрев следует уделить особое внимание на обеспечение безопасности персонала, т.к. ФУ с требуемыми значениями параметров (CO2-лазер, энергия пучка – 7,7 Дж) будет иметь 4 класс опасности; наиболее уязвимым участком (органом) человеческого тела является глаз, т.к. попадание даже рассеянного ЛИ может повлечь за собой тяжелые последствия. 1.2 Анализ условий безопасной эксплуатации физических установокК числу основных нормативных документов в области обеспечения безопасности при эксплуатации ФУ относится Межгосударственный стандарт «Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий» [6]. Согласно документу, все требования по созданию безопасных условий труда можно разделить на 3 основные группы: требования к конструкции ФУ; требования к размещению ФУ, организации рабочих мест и помещениям; требования безопасности при эксплуатации и обслуживании ФУ. Анализируя первую группу, можно выделить, что в общем смысле конструкция ФУ, независимо от их назначения, должна обеспечивать безопасность людей и исключать возможность несанкционированного выхода ЛИ за пределы рабочей зоны. Для соблюдения этого требования ФУ должна иметь защитные устройства. Поскольку для совершения определенных операций, например ТО, необходим доступ к источнику лазерного излучения, то на всех частях защитного устройства и корпуса ФУ, предоставляющих такой доступ, должна быть нанесена предупреждающая надпись, показанная на рисунке 1.1. Также, в зависимости то класса опасности ФУ, данная надпись должна быть дополнена соответствующей классу опасности фразой. Например, для класса 4 – «Избегать облучения глаз или кожи прямым или рассеянным излучением».
Помимо этого, ФУ с классами опасности 3А, 3В и 4 должны иметь визуальные и (или) звуковые устройства предупреждения. Оба устройства должны работать в частотном режиме с длительностью импульса не менее 0,2 с., при этом цвет визуального сигнала подбирается таким образом, чтобы быть различимым через защитные очки. Для более эффективной защиты персонала от ЛИ следует применять дополнительные устройства. К ним относятся защитные экраны, изготовленные из огнестойкого материала и расположенные в опасных местах траектории движения лазерного пучка (повороты траектории, зоны взаимодействия ЛП с мишенью, приемником ЛИ и т.д.), а также технологические кабины, являющиеся наиболее эффективным средством защиты при работе с ЛИ 4-го класса. Все поверхности ФУ и защитных устройств должны иметь матовый, хорошо поглощающий ЛИ цвет, внутреннюю окраску же рекомендуется выполнять как можно более темной, с отсутствием блестящих и хорошо отражающих элементов. Так как ФУ на основе СО2-лазера является объектом широкого спектра опасностей, то на ее корпусе также следует размещать соответствующие знаки безопасности, например: «Работать в защитных очках», «Внимание! ЛИ», «Опасность поражения электрическим током», показанные на рисунке 1.2.
Анализируя вторую группу, необходимо выделить, что размещение ФУ в каждом конкретном случае проводится с учетом как класса опасности установки, так и с учетом особенностей технологического процесса. Однако существует ряд общих требований к размещению, из них: необходимо обеспечить достаточно свободного пространства вокруг ФУ (со стороны органов управления – не менее 1,5 м. при однорядном расположении и 2,0 м. при двухрядном, с других сторон – не менее 1,0 м.); траектория прохождения ЛП должна быть заключена в защитную оболочку или иметь ограждение, исключающее попадание ЛП на отражающие поверхности и персонал, при этом оболочка или ограждение должны иметь предупреждающие надписи и знак лазерной опасности; открытые же траектории должны располагаться на высоте не менее 2,2 м. (т.е. значительно выше уровня глаз). Касательно организации рабочих мест следует выделить необходимость создания места для размещения съемных деталей, измерительной аппаратуры и других элементов, а также обязательное наличие оперативной связи для вызова наладчика или медицинской помощи. Для помещений, помимо общих требований пожаробезопасности, шумоизоляции и вентилируемости, существуют особые требования. Так, высота помещений должна быть не менее 4,2 м., отделка должна быть выполнена из негорючих материалов с коэффициентом отражения не более 0,4. Также входные двери помещений должны иметь знак лазерной опасности, а для помещений, в которых эксплуатируются ФУ классов 3В и 4, дополнительно должны быть оборудованы специальным замком и иметь надпись «Посторонним вход запрещен». Требования безопасности 3-й группы направлены непосредственно на персонал. Согласно них, к эксплуатации ФУ допускаются лица, прошедшие инструктаж по ТБ и курс специального обучения. Также весь персонал должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты, в т.ч. специальными защитными очками. Помимо этого, необходимо принимать меры по исключению непосредственного визуального наблюдения ЛП, а при проведении наладочных или юстировочных работ в качестве мишени использовать визуализаторы. Таким образом, результаты анализа условий безопасной эксплуатации ФУ показывают, что: конструкция ФУ должна исключать возможность несанкционированного выхода ЛИ за пределы рабочей зоны, а ее визуальное оформление – предупреждать персонал о возможной опасности (с помощью предупреждающих и предписывающих знаков) и не допускать отражения ЛИ (использование матовых, хорошо поглощающих ЛИ цветов); для эффективной защиты персонала следует применять дополнительное оборудование: защитные экраны, технологические кабины; вокруг ФУ должно быть обеспечено достаточно свободного места: со стороны органов управления – не менее 1,5…2,0 м., с других сторон – не менее 1,0 м.; траекторию прохождения ЛП следует заключать в защитную оболочку или закрывать ограждением из защитных экранов, а при их отсутствии траекторию необходимо поднять на высоту не менее 2,2 м.; помещения должны быть хорошо вентилируемы, соответствовать требованиям пожарной безопасности, иметь предупреждающие знаки и низкий коэффициент (не более 0,4) отражения ЛИ материалами облицовки; при работе с ФУ следует пользоваться защитными очками и избегать непосредственного визуального наблюдения ЛП. |
