электромагнитные излучения оптического диапазона. 4 Производственные источники электромагнитных излучений
 Скачать 175.76 Kb.
|
|
Содержание Введение……………………………………………………….…………....…….3 1. Общая характеристика и классификация электромагнитных излучений.…………..............................................................................................4 2. Производственные источники электромагнитных излучений ……..…7 3. Способы защиты от вредного воздействия электромагнитных полей и излучений оптического диапазона длин волн………………………….…...9 4. Гигиеническое нормирование электромагнитных излучений………..13 5. Методы контроля ЭМИ............……………………………….…………….18 Заключение……………………………………………………….............…..…20 Список используемых источников…………………………………….…….21 Введение В настоящее время, электромагнитное излучение является одним из наиболее распространенным фактором. Как на производстве, так и в повседневной жизни. Тем самым объясняя актуальность изучения и защиты этого явления. Электромагнитные волны — распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей). К электромагнитному излучению относятся радиоволны (начиная со сверхдлинных), инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и жесткое (гамма-)излучение. Электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме (пространстве, свободном от вещества), но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом свое поведение). Общая характеристика и классификация электромагнитных излучений. Электромагнитные излучения (ЭМИ) — одно из важнейших свойств неживой и живой природы. Излучением обладают все виды материи на всех уровнях, вплоть до уровня клетки и молекулы. ЭМИ — важнейший и почти единственный способ обмена энергией и информацией в природе. В самом широком смысле электромагнитное излучение и электромагнитное поле (ЭМП) — важнейший экологический фактор среды обитания всех живых организмов и прежде всего человека. Без них не могла зародиться и не может существовать жизнь на планете, не могут протекать фотохимические реакции, не может передаваться энергия в космическом масштабе. Но превышение биологической потребности в этой энергии ведет к тяжелым последствиям с общей закономерностью: чем короче длина и больше частота волны ЭМИ, тем тяжелее последствия в последовательности организм — отдельные органы — клетка — молекула — атом — ядро атома. Все ЭМИ и ЭМП по происхождению подразделяются на природные и техногенные (промышленные). Основные оценочные показатели ЭМИ — длина и частота волны и мощность излучения. Рассмотрим спектр ЭМИ, существующих в природе и техногенной среде (рисунок) и их классификацию (рис. 1). Как видим, лишь очень узкий диапазон спектра ЭМИ — световой — находится в пределах восприятия органами зрения. Остальной спектр ЭМИ располагается за пределами чувствительности органов восприятия человека, поэтому об опасности излучений могут предупредить только приборы. Физиологическая сущность воздействия ЭМИ и ЭМП на живые организмы состоит в гашении их энергии преградой и соответственно передаче этой энергии преграде, состоящей из живой или неживой материи. В зависимости от плотности энергии биологический эффект для организма может быть положительным или отрицательным.  Рисунок 1. Схематически шкала ЭМИ
Таблица 1.Классификация ЭМИ по длине волны и частоте колебаний 2. Производственные источники электромагнитных излучений. В производственной среде широко используют электромагнитные поля, как переменные, так и постоянные (ЭСП и ПМП). Линии электропередач (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины и вспомогательные устройства являются источниками электромагнитных полей промышленной частоты. При работе с легко электризующимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока образуются электростатические поля. Источниками постоянных магнитных полей являются электромагниты, соленоиды, литые и металлокерамические магниты и др. Источниками энергии высокой и ультравысокой частоты являются ламповые генераторы. Рабочим элементом при индукционном нагреве является плавильный или закалочный контур (индуктор), при диэлектрическом нагреве — пластины конденсаторов. Индукционный нагрев используется для высокочастотной плавки металла, термообработки заготовок, элементов электровакуумных приборов, металлических изделий. Энергия электромагнитных полей индуктора применяется для получения плазменного состояния вещества. Мощности установок различны, диапазон частот — от 60 кГц до 20 МГц. Источниками излучения электромагнитных волн в производственное помещение могут быть рабочие элементы ВЧ-установок: плавильные или закалочные индукторы; шины, подводящие ВЧ- энергию; ВЧ-трансформаторы, а также различные элементы генераторов, включенные в цепи токов высокой частоты (индукционные катушки колебательных контуров, катушки обратной связи, батареи конденсаторов, анодные дроссели, аноды ламп, некоторые измерительные приборы). Электромагнитная энергия низкой частоты 1 — 12 кГц широко используется в промышленности для индукционного нагрева с целью закалки, плавки, нагрева металла. Источниками излучений в этих случаях являются рабочие индукторы и отдельные участки фидерных линий машинных установок мощностью до 500 кВт. При термической обработке металла интенсивность магнитного поля составляет 500—750 А/м; сталевары и нагревальщики подвергаются комбинированному действию магнитного поля, шума, лучистой энергии. Энергия импульсного электромагнитного поля низких частот применяется для штамповки, прессования, соединения различных материалов, литья и др. Высокие уровни электромагнитного поля создаются элементами ВЧ-систем, применяемых в электровакуумной промышленности для прогрева анода и катода ламп. При диэлектрическом нагреве (сушка влажных материалов, склейка древесины, нагрев, сварка, термофиксация, плавка термореактивных материалов, в том числе пластмасс) используются установки в диапазоне частот от 3 до 150 МГц, мощностью от 1 до 30 кВт, создающие при своей работе в ряде случаев значительную напряженность поля по электрической составляющей. Значительные величины напряженности электрической составляющей (до 150 В/м) определяются на рабочих местах операторов при точечной сварке на установках ДКВ-2 в случае размещения их в экранированных кабинах. Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации радиопередающих устройств, при эксплуатации передатчиков на передающих радио- и телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах при диатермии и индуктотермии и др. Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытания блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов, узлов и приборов СВЧ-аппаратуры в производственной обстановке; для целей навигации судов различного назначения; в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиолинейной связи и др. Интенсивность облучения работающих при нормальных условиях эксплуатации оборудования, как правило, не превышает допустимых величин (ниже 10 мкВт/см2), но при аварийно-ремонтных работах она может достигать 18—44 мкВт/см2. 3. Способы защиты от вредного воздействия электромагнитных полей и излучений оптического диапазона длин волн. Защитить человека от опасного воздействия электромагнитного излучения можно следующими способами: • уменьшить мощность излучения от источника; • экранировать источник излучения и рабочее место; • установить санитарно-защитную зону; • обеспечить поглощение или уменьшение образования зарядов статического электричества; • устранить заряды статического электричества; • применять средства индивидуальной защиты. Уменьшить мощность излучения от источника можно если применить поглотители электромагнитной энергии; блокировать излучение или уменьшить его мощность для вращающихся антенн в секторе, в котором находится защищаемый объект. Поглощение электромагнитных излучений осуществляется поглотительным материалом путем превращения энергии электромагнитного поля в тепловую. В качестве такого материала применяют каучук, поролон, пенополистирол, ферромагнитный порошок со связывающим диэлектриком, волосяные маты, пропитанные графитом. Экранирование источника излучения и рабочего места осуществляют специальными экранами. Различают отражающие и поглощающие экраны. Первые изготавливают из материала с низким электросопротивлением — металлов и их сплавов (медь, латунь, алюминий, сталь). Они могут быть сплошными и сетчатыми. Более эффективны экраны, изготовленные из проволочной сетки или из тонкой (толщиной 0,01...0,05 мм) алюминиевой, латунной или цинковой фольги. Экраны из металлической сетки и металлических прутков в виде навесов, козырьков, применяют для защиты от излучений промышленной частоты (рис. 2). Они должны быть заземлены. Допустимая величина защитного сопротивления заземления экранирующих устройств не должна быть более 10 Ом.  Рисунок 2. Экранирующий навес над проходом в здание Хорошей экранирующей способностью обладают токопроводящие краски на основе коллоидного серебра, порошкового графита, сажи, оксидов железа, меди, алюминия. Этими красками окрашивают экраны с металлизированной поверхностью со стороны падающей электромагнитной волны. В качестве экранов можно применять различные пленки и ткани с металлизированным покрытием. Для экранирования смотровых окон, окон помещения, потолочных фонарей применяют металлизированное стекло. Такое свойство стеклу придает тонкая прозрачная пленка либо из оксидов металлов, чаще всего олова, либо из металлов — меди, никеля, серебра — и их сочетаний. Радиоэкранирующими свойствами обладают практически все строительные материалы. Экраны должны быть заземлены, чтобы обеспечить стекание в землю образующихся на них зарядов. Поглощающие экраны выполняют из радиопоглощающих материалов, а именно: эластичных или жестких пенопластов, резиновых ковриков, листов поролона или волокнистой древесины, обработанной специальным составом, а также из ферромагнитных пластин. Отраженная мощность излучения от этих экранов не превышает 4 %. Как поглощающий экран можно рассматривать лес и лесозащитные полосы. Чтобы защитить персонала от воздействия ЭМП радиочастот следует выбирать рациональные режимы работы оборудования, ограничивать места и время нахождения персонала в зоне воздействия ЭМП, использовать средства, ограничивающие поступление электромагнитной энергии на рабочие места персонала (поглотители мощности, экранирование); обозначать и ограждать зоны с повышенным уровнем ЭМП. Работники, связанные с воздействием ЭМП радиочастот, должны проходить предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры. Лица, не достигшие 18 лет, женщины в период беременности могут быть допущены к работе на установках, являющихся источниками ЭМП радиочастот, только в случаях, когда интенсивность ЭМП на рабочих местах не превышает предельно допустимых значений. Защиту от статического электричества осуществляют путем подбора пар материалов элементов машин, которые взаимодействуют между собой трением, одинаковых или максимально близко расположенных в электростатическом ряду. Кроме того, исключить образование зарядов можно, если смешать материалы, которые при взаимодействии с элементами оборудования заряжаются разноименно. Чтобы устранить заряды статического электричества, выполняют заземление частей оборудования. Электрическое сопротивление заземлителя может быть повышено до 100 Ом. Для увеличения интенсивности стекания в воздух статических зарядов с поверхностей оборудования воздух помещений и поверхности увлажняют. К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) от статического электричества и электрических полей промышленной частоты относят защитные халаты, комбинезоны, очки, спецобувь (рис.3), заземляющие браслеты. Материалом для защитных халатов, комбинезонов, фартуков служит специальная ткань, в структуре которой используют тонкие металлические нити, скрученные с хлопчатобумажными. Шлем и бахилы костюма делают из такой же ткани, но в шлем спереди вшиты очки и специальная проволочная сетка для дыхания. СИЗ должны быть заземлены. Очки изготавливают из стекол специальных марок, металлизированных диоксидом олова. Защита от действия инфракрасного излучения предполагает дистанционное управление процессом; теплоизоляцию поверхности оборудования; устройство защитных экранов, покрытых теплоизоляционными материалами; водяные и воздушные завесы; применение теплозащитных костюмов.  Рисунок 3. Средства зашиты от электромагнитных излучений: а - радиозащитный костюм: 1 - металлическая или металлизированная каска; 2- комбинезон из токопроводящей ткани; 3 - проводники, обеспечивающие электрическую связь между отдельными элементами экранирующего костюма; 4 - рукавицы из токопроводящей ткани; 5 - ботинки с электропроводящими подошвами; 6 - вывод от токопроводящей подошвы; б-защитная маска с перфорационными отверстиями: 1, 2, 3 - поролоновые прокладки; 4 - ремни крепления маски; 5 - перфорационные отверстия Существуют различные способы защиты от действия ультрафиолетового облучения: защита расстоянием, экранирование источников излучения и рабочих мест, использование средств индивидуальной защиты, специальная окраска помещений, рациональное размещение рабочих мест. Наиболее эффективным является экранирование источника излучения. Для экрана применяют материалы и светофильтры, не пропускающие излучение или снижающие их интенсивность. Стены в помещениях окрашивают в светлые тона, при этом в краску добавляют оксид цинка. Для защиты от ультрафиолетового излучения обязательно применение индивидуальных средств защиты (куртка, брюки, рукавицы, фартук из специальной ткани и щиток со светофильтром, очки со стеклами, содержащими оксид цинка и др.). Для защиты кожи от УФИ применяют мази, содержащие вещества, служащие светофильтрами для излучений (салол, салициловометиловый эфир, бензофенол и пр.). 4. Гигиеническое нормирование электромагнитных излучений. Нормирование ЭМП промышленной частоты регламентируется ГОСТ 12.1.002-84 «ССБТ. Электрические поля токов промышленной частоты напряжением 400 кВ и выше. Общие требования безопасности» и СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагитные поля в производственных условиях. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы». Результаты исследований этих полей показывают, что в них напряженность магнитного поля Н значительно меньше напряженности электрического поля Е. Обычно Н= 20—25 А/м, а негативное воздействие магнитного поля на человека наблюдается при Н> 150 А/м. В связи с этим в качестве критерия безопасности для человека, находящегося в электрическом поле промышленной частоты, принята напряженность этого поля, допустимые уровни которой зависят от времени пребывания человека под воздействием ЭМИ промышленной частоты. Присутствие персонала на рабочем месте в течение всего рабочего дня (8 ч) допускается при напряженности Е не более 5 кВ/м. При напряженности электрического поля Е = 5—20 кВ/м время допустимого пребывания в рабочей зоне в часах составляет  Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность электрического поля не должна превышать 5 кВ/м. При напряженности Е= 20—25 кВ/м время пребывания персонала под воздействием ЭП не должно превышать 10 мин. Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля составляет 25 кВ/м. В рабочей зоне, характеризуемой различными значениями напряженности, пребывание персонала ограничивается временем  где tE и ТЕ — соответственно фактическое и допустимое время пребывания персонала (ч) в контролируемых зонах с напряженностями Еv Е2,..., Еп. Рассчитанное значение Тпр не должно превышать 8 ч для условий, при которых напряженности ЭП в контролируемых зонах отличаются на 1 кВ/м. Установленные нормы обеспечивают безопасность при условии, что отсутствует возможность воздействия на человека электрических разрядов. Нормирование электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ) проводится по ГОСТ 12.1.006-99 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля», санитарным правилам и нормам СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 «ЭМИ радиочастотного диапазона» и СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях». В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку. В диапазоне частот 30 кГц — 300 МГц интенсивность электромагнитного поля характеризуется напряженностью электрического (Е) и магнитного (Н) полей. Значения предельно допустимых уровней Е и Н в этом диапазоне определяют по допустимой энергетической нагрузке и времени воздействия. Энергетическая нагрузка равна произведению квадрата напряженности поля на время его воздействия. Энергетическая нагрузка, создаваемая электрическим полем, равна  магнитным:  где Т — время воздействия излучения, ч. Расчет предельно допустимых уровней Е и Я производят по формулам:   где ?пду и Япду — предельно допустимые уровни напряженности электрического (В/м) и магнитного (А/м) полей; Т — время воздействия, ч; ЭН?ПДу и ЭН^ду — предельно допустимые уровни энергетической нагрузки в течение рабочего дня, (В/м)2 ч и (А/м)2 ч. Максимальные значения ЯццУ, Япду, ЭН^ду и ЭНяпду приведены в табл. 2.
Таблица 2. Максимальные значения ?пду, Нпду, ЭН^ду, ЭНнпду Одновременное воздействие электрического и магнитного полей в диапазоне частот от 0,03 до 3 МГц считается допустимым при соблюдении следующего условия:  где ЭНЕ и ЭНЯ — энергетические нагрузки, характеризующие воздействие электрического и магнитного полей. В диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц интенсивность электромагнитного поля характеризуется поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ), энергетическая нагрузка при этом равна  Предельно допустимый уровень ППЭ электромагнитных полей в диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц определяют по формуле  где ППЭПду — предельно допустимый уровень плотности потока энергии, Вт/м2 (мВт/см2, мкВт/см2); ЭНппэ ддУ — предельно допустимая величина энергетической нагрузки, равная 2 Вт ч/м2 (200 мкВт ч/см2); К — коэффициент ослабления биологической эффективности, равный: 1 — для всех случаев облучения, исключая облучение от вращающихся и сканирующих антенн; 10 — для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн; Т — время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч. Во всех случаях максимальное значение ППЭПдУ не должно превышать 10 Вт/м2 (1000 мкВт/см2), а при локальном облучении кистей рук — 50 Вт/м2 (5000 мкВт/см2). Нормирование уровней напряженности электростатического поля (ЭСП) осуществляют в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 «ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля» и СанПиН 2.2.4.1191-03 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП ЕП^у = = 60 кВ/м при воздействии в течение 1 ч. При напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в ЭСП не регламентируется. В диапазоне напряженности 20—60 кВ/м допустимое время пребывания в ЭСП без средств защиты составляет  где ?факт — фактическое значение напряженности ЭСП, кВ/м. При напряженностях ЭСП выше 60 кВ/м работа без применения средств защиты не допускается. Степень воздействия постоянного магнитного поля (ПМП) на работающих зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искусственного магнита, а также от условий воздействия: общего (на все тело) или локального (кисти рук, предплечья). В соответствии с санитарным нормативом напряженность ПМП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м при общем воздействии и 12 кА/м — при локальном. Нормирование ультрафиолетового излучения (УФИ) в производственных помещениях проводится по СН 4557-88 «Санитарные нормы ультрафиолетового излучения в производственных помещениях», которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи. Например, при использовании специальной одежды и средств защиты лица и рук, не пропускающих излучение, допустимая плотность излучения не должна превышать 1 Вт/м2. 5. Методы контроля ЭМИ. Текущий контроль источников электромагнитных излучений в рабочей зоне осуществляется не реже одного раза в год. Кроме того, измерение нормируемых параметров обязательно производится в следующих случаях: 1) при приеме в эксплуатацию новых установок, излучающих электромагнитную энергию; 2) при внесении изменений в конструкции действующих установок и режимов работы установок; 3) при организации новых рабочих мест; 4) после проведения ремонтных работ на установках, излучающих электромагнитную энергию. Измерения следует производить при максимальной используемой мощности. Контроль уровней ЭМИ производится приборами, прошедшими государственную проверку и занесенными в государственный реестр средств измерения. Основные типы приборов, используемых для контроля ЭМИ, приведены в табл. 3.
Таблица 3. Измерительные приборы для контроля ЭМИ Заключение Допустимые уровни электромагнитного излучения (плотность потока электромагнитной энергии) отражаются в нормативах, которые устанавливают государственные компетентные органы, в зависимости от диапазона ЭМП. Нахождение в зоне с повышенными уровнями ЭМП в течение определённого времени приводит к ряду неблагоприятных последствий: наблюдается усталость, тошнота, головная боль. При значительных превышениях нормативов возможны повреждение сердца, мозга, центральной нервной системы. Излучение может влиять на психику человека, появляется раздражительность, человеку трудно себя контролировать. Возможно развитие трудно поддающихся лечению заболеваний, вплоть до раковых. В частности, корреляционный анализ показал прямую средней силы корреляцию заболеваемости злокачественными заболеваниями головного мозга с максимальной нагрузкой от ЭМИ даже от использования такого маломощного источника, как мобильные радиотелефоны. Вышеизложенные факторы обуславливают необходимость в существенном контроле ЭМИ на производстве. Список используемой литературы: (согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 [3]): | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||