БЖД. Тема создание оптимальной
 Скачать 4.58 Mb.
|
|
Хлопающая мембрана своей выпуклой поверхностью обращена в сторону повышенного давления (внутрь защищаемого аппарата). С вогнутой стороны мембраны размещается крестообразный нож. При повышении давления сверх критического сферический купол теряет устойчивость и очень резко, с характерным хлопком выворачивается в обратную сторону наезжая на крестообразный нож и разрезается на четыре части. Давление срабатывания хлопающих мембран определяется не прочностью материала из которого они изготовлены, а устойчивостью ее сферического купола. Использование на технологическом оборудовании взрывных клапанов (рис. 102) дает возможность устранить негативные последствия, которые существуют при использовании разрывных мембран. После срабатывания и сброса необходимого количества газа через взрывной клапан его сбросное отверстие вновь закрывается и не вызывает необходимости немедленной остановки оборудования и проведения восстановительных работ. К недостаткам взрывных клапанов следует отнести большую инерционность по сравнению с мембранами, значительную сложность конструкции, а также недостаточную герметичность, ограничивающую область их применения (они могут использоваться для взрывозащиты оборудования, работающего при нормальном давлении). Пружинные клапаны(рис. 103) обладают высокой герметичностью и могут применяться при высоких давлениях. Однако они менее надежны, подвержены воздействию Рис. 101. Разрывная мембрана: 1 – мембрана; 2 – коническая шайба; 3 – сбросная магистраль; 4 – соединительные фланцы Рис. 102.Взрывной клапан: 1 – защищаемый сосуд; 2 – запорный диск; 3 – пружина; 4 – кольцо; 5 – штанга 100 агрессивных сред, могут забиваться отложениями рабочих сред, обладают большой инерционностью. Поэтому за ними требуется постоянный уход и контроль. Надзор за безопасностью установок высокого давления осуществляют органы Ростехнадзора. Самым распространенным в настоящее время средством защиты технологического оборудования от взрыва являются предохранительные клапаны. Однако и они имеют ряд существенных недостатков, определяющихся большой инерционностью грузовых и пружинных конструкций клапанов. Инерционность предохранительных клапанов обусловлена значительной приведенной массой подвижных деталей, приходящейся на единицу полезной площади золотника. Контрольно-измерительные приборы.Каждый сосуд и самостоятельные полости с разными давлениями должны быть снабжены манометрами (приборами для измерения давления). Манометры должны иметь класс точности не ниже 2,5 – при рабочем давлении до 2,5 МПа и 1,5 – при рабочем давлении свыше 2,5 МПа. Регистрация, техническое освидетельствование и испытания сосудов и емкостей, работающих под давлением. Регистрации в органах Ростехнадзора не подлежат сосуды, работающие при температуре стенки не выше 200°С, у которых произведение PV (Р – давление в МПа, V – объем сосуда в м 3 ) не превышает 0,15, а также сосуды с температурой стенки свыше 200 °С, но с PF<0,1. Остальные сосуды (за исключением ряда сосудов специального назначения, например сосуды холодильных установок; резервуары воздушных электрических выключателей; баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов емкостью до 100 л; бочки для перевозки сжиженных газов и некоторые другие) регистрируются органами Ростехнадзора. Техническое освидетельствование установок, работающих под давлением, осуществляется после монтажа и пуска в эксплуатацию, а также периодически. В необходимых случаях они подвергаются внеочередному освидетельствованию. Объем, методы и периодичность освидетельствования определяются изготовителем сосудов и емкостей и указываются в инструкциях по монтажу и эксплуатации. В случае отсутствия таких указаний техническое освидетельствование проводится по правилам, определенным Ростехнадзором. Освидетельствование установок, зарегистрированных в органах Ростехнадзора, проводит их представитель (технический инспектор), а незарегистрированных – лицо, на которое приказом по предприятию возложен надзор за эксплуатацией установок, работающих под давлением. Техническое освидетельствование заключается во внутреннем осмотре и гидравлическом или пневматическом испытании установки. Внутренний осмотр осуществляется не реже одного раза в четыре года, гидравлическое испытание с предварительным внутренним осмотром – не реже одного раза в восемь лет. Испытание установок и емкостей проводится по определенным правилам и состоит в закачке воды или воздуха под определенным давлением, превышающим рабочее, выдержке определенное время под давлением и внешним осмотром наружной поверхности сосуда, разъемных и сварных соединений на предмет обнаружения течи. Если нет течи, трещин, потения в сварных соединениях, падения давления по контрольному манометру, сосуд считается выдержавшим испытания. Величина давления и время выдержки определяются конструкцией сосуда (сварной или литой, металлический или неметаллический, толщина стенки и др.) и установлено в специальных правилах. Рис. 103. Пружинный клапан: 1 – регулировочный винт; 2 – пружина; 3 – клапан 101 Обслуживание установок может быть поручено лицам не моложе 18 лет, прошедшим производственное обучение и аттестацию в квалификационной комиссии и имеющим удостоверение на право обслуживания. 102 Безопасность функционирования автоматизированных и роботизированных производств Автоматизированные и роботизированные производства (АРП) имеют в своем составе самые различные устройства и машины, в том числе многочисленные транспортные системы. АРП занимают значительные площади. Входящее в их состав оборудование может занимать различные уровни по высоте помещения, размещаясь даже на двух и более этажах, при этом управление ведется с одного пульта одним или несколькими операторами. При этом изменяется характер труда. Труд становится более напряженным, а условия производственной среды могут быть доведены до комфортных за счет капсулирования операторских постов управления. Отделения их от основного производственного помещения. Автоматические устройства, в том числе роботы, электронные системы, могут выходить из строя, создавая опасные ситуации вне непосредственного визуального контроля человеком. При наладке, переналадке, программировании средств управления, а также при профилактических и ремонтных работах человеку приходится находиться в рабочих зонах оборудования, в том числе и в опасной близости от движущихся частей. Достижению безопасности в АРП должно предшествовать исследование конструктивных, механических и иных особенностей технологического, транспортного, управляющего и другого оборудования, комплексов и системы в целом с целью выявления возможных опасностей, фактических значений опасных и вредных производственных факторов, травмоопасных рабочих мест или рабочих зон. Комплексы и системы АРП характеризуются рядом принципиальных особенностей. В их числе: высокая степень автоматизации; полная замена и исключение физического труда; значительно возросшее быстродействие всех устройств и агрегатов; обеспечение высокой надёжности вплоть до использования автоматической системы предупреждения аварий. Важной характеристикой современного оборудования является минимальный контакт с человеком. Несмотря на это, указанные устройства и механизмы сами по себе в составе производственных комплексов не исключают вредного воздействия на рабочего-оператора и окружающую среду. К числу основных вредных факторов относятся шум, вибрации, повышенные концентрации веществ, применяемых в технологическом процессе, испарения и аэрозоли, электромагнитные и другие поля, избыточное тепло и др. При этом источниками вредных факторов и загрязнения среды могут являться самые совершенные технические устройства. Эти воздействия с одной стороны создают дискомфортную рабочую среду для рабочегооператора, а с другой – могут привести к превышению нормированных показателей окружающей среды, как в помещении цеха, так и вне его. Требования к производственным системам, начиная от станка и заканчивая сложными комплексами, изложенные в различных нормативных документах и являющиеся общепринятыми, не охватывают в полной мере возникающих проблем защиты рабочей и окружающей среды. Это приводит к тому, что при выполнении формальных условий стандартов оборудование в ходе своего функционирования не обеспечивает должных уровней и значений параметров, определяющих состояние среды и воздействие на работающего. В результате оборудование, обладающее всеми внешними признаками совершенного, включая высокую производительность, точность и т.п., не обеспечивает необходимой охраны труда и окружающей среды. Анализ используемого в промышленности и предлагаемого изготовителями оборудования показывает, что применяются, в основном, три метода решения этой проблемы. 103 Местная локализация источников вредного воздействия представляет собой общепринятую и широко распространенную практику удаления выделений или уменьшение уровня отрицательного фактора конкретна в источнике. В конечном итоге такие решения не приводят к полной защите работника и окружающей среды. Изоляция работника в специальной кабине, отдельном помещении и т.д. Такой метод называют ещё капсулированием рабочего места. В этом случае создается конструктивное совмещение различных средств защиты и обеспечение комфортности рабочего места. При таком структурно-системном подходе вместо решения отдельных проблем с помощью разрозненных средств осуществляется комплексное решение на основе синтеза известных методов и устройств. В их числе теплозвуковиброизоляция, кондиционирование воздуха: полное выполнение эргономических требований, включая пульт и ручки управления; изоляция от электромагнитных и иных излучений и т.д. Кроме того, из такой кабины выносится различное оборудование и элементы систем контроля и управления. Этот метод позволяет достичь высокого уровня комфортности в зоне действия рабочего- оператора по многим показателям, но не решает проблему загрязнения окружающей среды. Кроме того, оператор находится в замкнутом, как правило, очень ограниченном по объему пространстве, что отрицательно сказывается на самочувствии оператора в течение смены и на психическом здоровье в конечном итоге. Выход в случае производственной или иной необходимости из кабины в атмосферу цеха приводит к резкому изменению условий труда. В этих худших условиях труда оказываются и другие работники: наладчики, ремонтники, контролеры, водители внутрицехового транспорта, поэтому такие системы нельзя считать оптимальными. Наиболее эффективными по сумме защитных свойств является полная изоляция агрегата, узла или даже станка, транспортного средства, другого устройства в целом от среды цеха и которая и остается рабочей средой оператора и других работников. Подобная изоляция не является чисто механической, выполняется для всех вредных факторов и включает в себя вторичное оборудование, в том числе для нейтрализации, очистки, удаления отходов и т.п. Таким образом, каждый источник вредного фактора и производимое им отрицательное воздействие не просто локализуется или не допускается его прямое воздействие на оператора за счет изоляции, а достигается полное исключение действие источника как на рабочих, так и на пространство цеха и окружающую его природную среду. Естественно, что такой метод требует больших затрат, его реализация более сложная в техническом смысле. Но именно такие решения позволяют обеспечить в полной мере охрану окружающей среды и безопасность для работников, выполняющих свои обязанности на территории цеха. При этом необходимо иметь в виду, что в целом требования по целому ряду показателей, в том числе освещённости, температуре и качеству воздуха, бесшумности и другим, в большинстве пространства цеха значительно ниже, чем в зоне рабочего места оператора. Таким образом, техническое обеспечение безопасности должно представлять собой комбинированное решение, состоящее из изоляции оборудования от внешней среды и создания комфортного рабочего места оператора. Безопасность производственной деятельности оператора и других работников в гибком автоматизированном производстве металлообработки может быть обеспечена только суммой правовых, технических, организационных, экономических и иных мероприятий, объединенных единым информационным полем, обеспечивающим прямую и обратную связи проводимых мероприятий с объектом и целью необходимой работы. Информационные аспекты безопасности приведены на рис. 104. 104 Из данной схемы видно, что безопасная деятельность обеспечивается задолго до того, как работник «встретится» с оборудованием, и включает в себя высокий уровень научно- исследовательских, опытных, конструкторских работ при создании оборудования и его монтаже и запуске, наличием необходимых законов, подзаконных актов и нормативов, на основе которых обеспечивается охрана и гигиена труда о охрана окружающей среды. Важнейшее значение имеет всесторонний профессиональный отбор и обучение персонала. Организация труда включает в себя, с одной стороны, правильное размещение всех видов оборудования: технологического, вспомогательного, транспортного и другого, а с другой – соответствующий уровень обеспечения производственной деятельности, включая управление, должностной надзор и организацию профилактики и ремонта. Проводимые мероприятия должны иметь чёткое экономическое обоснование, включая социальные интересы общества. Обеспечение безопасности в современном АРП возможно только при комплексном подходе, а при реализации его достигает очень высокого уровня. Основные мероприятия, обеспечивающие безопасность труда в АРП, могут быть достигнуты, как правило, только на стадии создания систем. Средства обеспечения безопасности можно разделить на активные, к которым относят средства, обеспечивающие безопасность вне зависимости от поведения человека (даже если тот сам создает аварийную ситуацию), и пассивные, обеспечивающие безопасность предопределением действий человека. Рис. 104. Аспекты безопасности современного АРП 105 К активным относят средства защиты от механического травмирования и аварийной остановки производства. Аварийная остановка производства – это способ предотвращения крупного экономического ущерба или повреждения организма человека при происшествии в системе. К пассивным относятся средства ограждения, сигнализации и предупреждения. Защитные ограждения К защитным относятся следующие виды ограждений: ограждения, предназначенные не допустить человека в опасную зону; ограждения для защиты человека от опасных выделений (выбросов, осколков, стружки и т.д.). Основные требования к ограждениям: соответствие размеров ограждения размерам зоны; прочность ограждений должна соответствовать возможным нагрузкам. Ограждения бывают стационарными, подвижными, открывающимися на время вспомогательных операций, когда отсутствует опасность. Вращающиеся части станков закрываются глухими кожухами, прикрепленными к станку. Кожухи на сменных зубчатых передачах делаются откидными. Передачи (цепные, зубчатые и др.), расположенные вне корпуса станка, оборудуются ограждением. Зона обработки ограждается экранами для защиты работающих от разлетающейся стружки. Защитные устройства, удаляемые при смене инструмента, детали и т.п., должны иметь массу не более 6 кг, а крепление не требовать применения ключей, отверток. Усилие перемещения защитного устройства не должно превышать 40 Н. Ограждения выполняются в виде сварных или литых кожухов, сплошных экранов (щитков), решеток. Размер ячеек решеток определяется зависимостью 6 5 b a , где b – расстояние от ограждения до опасной зоны, мм. При необходимости наблюдать за процессом обработки ограждение снабжают смотровым окном. Предохранительные защитные средства Предохранительные устройства предназначены для отключения машин при отклонении какого-либо параметра за допустимые пределы величин в целях предупреждения опасности для работающего. В зависимости от характера опасного фактора различают 106 предохранительные устройства, защищающие от выхода за установленные предельные значения: величины рабочего давления; величины электрического тока, напряжения и другие параметры электроустановки; скорости движения; величины перемещения; загазованности производственной атмосферы; величины веса; величины передаваемого усилия; величины температуры. Для защиты машин от избыточного давления используют предохранительные клапана, разрывные мембраны. Предохранительные клапаны прямого действия (рис. 105) пружинные, рычажно- грузовые различают по высоте подъема золотника (малого, среднего и большого подъема золотника). Основной характеристикой предохранительного клапана служит расход газа (жидкости) через клапан G(кг/с): 1 2 2 ( ) G FB , где α и F – коэффициент расхода и площадь сечения клапана, м 2 ; ρ – плотность среды перед клапаном, кг/м 3 ; В – табличный коэффициент; ρ 1 и ρ 2 – абсолютное давление перед и за клапаном, Па. Рис. 105. Предохранительные клапаны прямого действия: а – магнитнопружинный клапан; б – клапан пружинный с эжекторным устройством; в – клапан с дифференциальным поршнем Обратные клапаны пропускают газ (жидкость) в одном направлении и предохраняют движение газа (жидкости) в обратном направлении. 107 На рисунке 106 приведен обратный предохранительный клапан. Защита аппаратов от разрушения при аварийном росте давления (взрыве) обеспечивается предохранительными мембранами, изготовленными из металла (алюминий, сталь и др.) (рис. 107). Проходное сечение F мембраны определяется с учетом объема газов V r , подлежащих сбросу за время τ: r V F , где ω – скорость истечения продукта; τ – время достижения максимального давления. Рис. 107. Схемы предохранительных мембран: а) разрывная: 1 – фланцы; 2 – мембрана; 3 – верхнее пружинное кольцо; 4 – нижнее прижимное кольцо; б) выщелкивающая: 1 – фланцы; 2 – кольцо; 3 – мембрана; 4 – припой; в) отрывная |