БЖД ЛР-08 Методические указания. Методические указания по лабораторной работе 8 Исследование освещения рабочих мест
 Скачать 207.5 Kb.
|
|
Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» Кафедра «Техносферная и экологическая безопасность» БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Лабораторный практикум Методические указания по лабораторной работе № 8 «Исследование освещения рабочих мест» Санкт-Петербург 2 Исследование освещения рабочих мест Цель работы – изучение принципа нормирования естественного, совмещенного и искусственного рабочего освещения в производственных помещениях; освоение методов измерения и оценки состояния освещения в рабочей зоне; ознакомление с основными методами расчета общего и местного искусственного освещения. Общие сведения Через органы зрения человек получает 90 % всей информации. Неправильно организованное производственное освещение негативно влияет на эффективность трудового процесса, на эмоциональное состояние и здоровье работника, а при определенных условиях может стать причиной несчастного случая на производстве. Существуют два основных источника света, которые используются в качестве производственного освещения: солнце и искусственные электрические источники, прежде всего лампы накаливания и газоразрядные. Источники света излучают световую энергию в виде электромагнитных волн различной длины волны. Человек воспринимает электромагнитные волны как свет в диапазоне от 0,38 до 0,76 мкм. Этот участок спектра электромагнитных волн называется видимым. Видимый участок спектра воспринимается человеческим глазом как белый свет. Отдельные интервалы видимого участка спектра воспринимаются как определенный цвет, плавно переходящий один в другой: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый. Наиболее полезным является естественное освещение, которое создается солнечным светом, прямым или отраженным, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Искусственное освещение – освещение рабочих зон с помощью источников искусственного света, ламп накаливания или разрядных, установленных в осветительных приборах (светильниках). Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Производственное освещение характеризуется как количественными (световой поток, сила света, яркость, освещенность, пульсация освещенности), так и качественными (фон, показатель дискомфорта, показатель ослепленности, контраст объекта различения с фоном, прямая и отраженная блесткость) показателями (рис. 1).  Рис. 1. Основные показатели производственного освещения Длительная работа в условиях нерационального освещения (например, отсутствие естественного света, недостаточная освещенность рабочей поверхности и т. д.) может привести к профессиональному заболеванию зрительных анализаторов. Повышенное значение коэффициента пульсации освещенности kп при определенных условиях может привести к стробоскопическому эффекту, что представляет значительную опасность для работников на производстве. Стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока (освещенности) во времени в осветительных установках с разрядными источниками света, питаемыми переменным током с частотой менее 300 Гц. Рациональное освещение рабочей зоны в производственном помещении характеризуется соответствием нормативным требованиям значений коэффициента естественной освещенности при естественном или совмещенном освещении; искусственной освещенности и ее равномерного распределения в рабочей зоне; коэффициента пульсации освещенности; яркости поверхностей в поле зрения; показателя ослепленности. Для характеристики производственного освещения и световой среды используются следующие определения и понятия. Одним из основных параметров световой среды является световой поток Ф, характеризующий мощность лучистой энергии, которая оценивается по световому ощущению, оказываемому на органы зрения. Единицей измерения светового потока является люмен, лм. Сила света (I)является количественной оценкой неравномерности излучения, генерируемого источником света, и представляет собой пространственную плотность светового потока, т. е. это отношение светового потока Ф, исходящего от источника света, к элементарному телесному углу ω, измеряется в стерадианах, ср: I = Ф / ω. Единицей изменения силы света является кандела, кд; 1 кд = 1 лм/ср. Яркость поверхности – это отношение силы света I в данном направлении к площади проекции излучающей поверхности S на плоскость, перпендикулярную данному направлению (рис. 12):  .Единица измерения яркости – кандела на квадратный метр, кд/м2. Яркость освещенных поверхностей зависит от их световых свойств, от степени освещенности, а также от угла, под которым поверхность рассматривается (см. рис. 2).  Рис. 2. Схематическое представление о яркости поверхности: Iα – вектор силы света; α– угол, определяющий направление силы света к зрительному анализатору; S– площадь проекции излучающей поверхности Чрезмерная яркость и неравномерное распределение яркости в рабочей зоне приводит к снижению контрастной чувствительности и отрицательно сказывается на зрительной работоспособности. Поверхностная плотность светового потока, падающего на освещенную поверхность, т. е. отношение величины светового потока, падающего на поверхность, к ее площади, называется освещенностью: Е = Ф/S. Единицей освещенности поверхности является люкс, лк; 1 лк = 1 лм/м2. Фон – поверхность, непосредственно прилегающая к рассматриваемому объекту. Фон бывает светлый, средний, темный. Контраст объекта различения с фоном характеризуется соотношением разности яркости фона Lф и яркости объекта различения Lоб по абсолютному значению к яркости фона Lф:  .Контраст объекта различения с фоном бывает большой, средний, малый. Отраженная блесткость – характеристика отражения светового потока от рабочей поверхности в направлении зрительного анализатора работника, определяющая снижение видимости вследствие чрезмерного увеличения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, снижающего контраст между объектом различения и фоном. Рабочая поверхность – поверхность, на которой проводится работа, а также нормируется и измеряется освещенность, яркость, коэффициент пульсации освещенности. Условная рабочая поверхность – условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола. Характерный разрез помещения – поперечный разрез посередине помещения, плоскость которого перпендикулярна плоскости остекления световых проемов (при боковом освещении) или продольной оси пролетов помещения. Характеристика (точность) зрительной работы определяется наименьшим размером объекта различения (мм), а именно размером рассматриваемого предмета, отдельной его части или дефекта, которые необходимо различать в процессе работы. Поскольку естественная освещенность в помещении зависит от площади световых проемов, от времени года и суток, облачности и других факторов, для оценки естественной освещенности принят параметр, не зависящий от состояния освещенности вне помещения. Таким параметром является коэффициент естественной освещенности КЕО,%:  , (11)где Евн – естественная горизонтальная освещенность в контрольной точке внутри помещения, лк; Енар – одновременная горизонтальная освещенность снаружи здания, создаваемая светом полностью открытого небосвода, лк. КЕО нормируется отдельно для естественного и совмещенного освещения помещений. В небольших помещениях при одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в зависимости от разряда зрительной работы в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов (габаритные размеры помещения, в котором проводятся измерения параметров освещения, приведены на стенде в лаборатории над рабочим местом). Освещенность рабочей поверхности при искусственном освещении зависит от мощности источников света, их световой отдачи, типа светильников, их количества, расположения в пространстве по отношению к рабочей зоне и других факторов. Рабочее искусственное освещение может быть общим или комбинированным. Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). Комбинированное освещение – освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное. Местное освещение является дополнительным к общему и создается светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Коэффициент запаса К3 – коэффициент, учитывающий снижение естественной и искусственной освещенности в процессе эксплуатации осветительных установок, соответственно вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света и светильников, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения из-за их загрязнения (запыления). Коэффициент пульсации освещенности, Кп – критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока источников света при питании их переменным током:  ,где Еmaxи Еmin–соответственно максимальное и минимальное значение освещенности за период ее колебания, лк; Еcp – среднее значение освещенности за этот же период, лк. Для искусственного освещения нормируются следующие показатели производственного освещения: минимальная освещенность рабочей поверхности в зависимости от разряда зрительной работы, максимальное значение коэффициента пульсации освещенности, показатель ослепленности; коэффициент неравномерности распределения освещенности в рабочей зоне; яркость поверхностей. При работе с персональным компьютером нормируется также максимальное значение освещенности рабочей поверхности и максимальное значение освещенности экрана монитора. Оборудование и приборы для выполнения работы Для искусственного освещения помещения (в данной работе) могут быть использованы светильники рассеянного света типа ЛПО 01-4×20, в каждом их которых установлены четыре разрядные лампы типа ЛБ 20 мощностью 20 Вт каждая. Световой поток одной лампы – 1200 лм. Для измерения напряжения сети применяется вольтметр стрелочного типа 0-250В класса точности 1,5. Для измерения значений коэффициента пульсации освещенности (Кп), а также искусственной (Еиск) и естественной (Еест) освещенности применяется прибор пульсметр-люксметр модели «ТКА-Пульс». Прибор предназначен для измерений вышеуказанных светотехнических величин в видимой области спектра световой энергии, создаваемой источниками света, расположенными произвольно относительно электронно-оптического приемника – блока (рис. 3). Диапазоны измерения прибора: освещенность 10…200 000 лк; коэффициент пульсации освещенности 1…100 %.  1 2 3 4 5 Рис. 3. Пульсметр-люксметр: 1 – блок обработки сигналов; 2 – электронно-оптический блок; 3 – фотоприемное устройство; 4 – цифровой индикатор (дисплей); 5 – гибкий кабель Порядок работы с прибором следующий: 1. Включить прибор (нажать кнопку «ВКЛ»). 2. На цифровом индикаторе 4 появится надпись фирмы-производителя и название прибора. 3. Следующая надпись рекомендует произвести затемнение фотоприемного устройства. Для этого необходимо электронно-оптический блок 2 положить на стол фотоприемным устройством 3 вниз так, чтобы на него не попадала световая энергия, и нажать кнопку «НОLD». Это необходимо для правильного обнуления показаний прибора. Процесс обнуления сопровождается надписью на дисплее: «Подождите, идет измерение». 4. Электронно-оптический блок 2 прибора следует расположить параллельно плоскости, на которой надо произвести измерения. Необходимо следить за тем, чтобы на окно фотоприемного устройства не падала тень от студента, производящего измерения, а также от временно находящихся посторонних предметов. Надо подождать 3–5 секунд и записать показания цифрового индикатора. 5. При увеличении сигнала, создаваемого источником света, в строке «Е» происходит автоматический переход численного значения освещенности в килолюксы (клк). При выходе значений за пределы измерений освещенности на дисплее появится надпись: «Освещение избыточно». 6. Для запоминания измеренного показания на индикаторе (дисплее) прибора необходимо, не удерживая, нажать кнопку «HОLD». В правом поле индикатора появится буква «Н». Для продолжения измерений надо еще раз нажать кнопку «НОLD». 7. Если при включении прибора (или в ходе измерений) в поле индикатора появится надпись о разрядке батарейки: «Замените батарейку», то необходимо с помощью лаборанта произвести замену элемента питания. 8. По окончании измерений необходимо выключить прибор нажатием кнопки «ВЫКЛ». Для измерения яркости поверхностей нужно воспользоваться цифровым фотометром (люксметр-яркомер) модели «ТКА-04/03». Прибор предназначен для измерения освещенности (лк) и яркости протяженных объектов (кд/м2) в видимой области спектра световой энергии. Диапазон измерений прибора: освещенности 10–200 000 лк; яркости 10–200 000 кд/м2. Пределы измерений прибора: 10–2000 (лк, кд/м3); 100–20 000 (лк, кд/м2); 1000–200 000 (лк, кд/м2). Устройство и принцип работы данного прибора аналогичны прибору модели «ТКА-Пульс». При измерении яркости рабочей поверхности фотометрическую головку располагают приемной частью над поверхностью, у которой измеряется яркость на высоте примерно 150 мм и считывают значения яркости с дисплея. Яркость рабочей поверхности в зависимости от ее площади не должна превышать значений, указанных в табл. 1. Таблица 1 Нормируемые значения яркости рабочей поверхности
В лабораторной работе площадь рабочей поверхности составляет 4×10–2 м2. Для исследования зависимости освещенности от высоты подвеса светильника над рабочей поверхностью и угла ее наклона используется установка, приведенная на рис. 4.  Рис. 4. Установка для исследования зависимости освещенности от высоты подвеса и угла наклона Установка состоит из вертикального стержня 1, по которому может перемещаться кронштейн 3. К кронштейну прикреплен рычаг 5 со светильником 6. Наклон рычага относительно рабочей поверхности 8 может меняться в пределах 0 до 90º и фиксироваться зажимом 4. Высоту подвеса светильника над рабочей поверхностью также можно менять, перемещая кронштейн 3 по стержню 1. Фиксация кронштейна на той или иной высоте осуществляется зажимом 2. Указатель 12 показывает истинную высоту светильника над рабочей поверхностью на шкале 11. На рабочую поверхность 7 устанавливают фотоприемное устройство прибора «ТКА-Пульс». Рабочая поверхность может наклоняться относительно горизонтали под углом 0…90º. Фиксация в том или ином положении осуществляется зажимом 9 по направляющей 10. Установка для исследования зависимости освещенности от напряжения сети показана на рис. 5. Она состоит из источника света 2 (лампы накаливания), над которым в специальном окне 1 устанавливается фотоприемное устройство приборка «ТКА-Пульс». Напряжение сети изменяется с помощью регулятора 3, при этом величину напряжения сети показывает вольтметр 4, силу тока – амперметр 5. Включение установки осуществляется тумблером 6.  Рис. 5. Установка для исследования зависимости освещенности от напряжения сети Порядок выполнения работы Студент обязан: 1. Явиться на занятие, изучив материал, изложенный в методических указаниях, подготовив форму отчета, приведенную в приложении 4, и предъявить ее преподавателю. 2. Изучить плакаты на рабочем месте. Ознакомиться с работой приборов для измерения освещенности, коэффициента пульсации освещенности и яркости поверхности. 3. После успешного прохождения тестирования или контрольного опроса получить допуск к работе. 4. Получить вариант работы у преподавателя. Вариант задается по табл. 12 в зависимости от специальности. 5. Определить по таблице, имеющейся на рабочем месте, нормированные значения КЕО, ен, при боковом естественном и совмещенном освещении. В соответствии с полученным вариантом нормированные значения КЕО, ен, для зданий, расположенных в различных группах районов по ресурсам светового климата, определяются по формуле  ,где N – номер группы районов по ресурсам светового климата (определяется по табл. 2 вариантов данной работы); ен – нормируемое значение КЕО (определяется по таблице, имеющейся на рабочем месте); mN – коэффициент светового климата (определяется по таблице, имеющейся на рабочем месте). Т  аблица 2Варианты выполнения лабораторной работы № 8
6. Определить КЕО в помещении. Для определения КЕО в реальных условиях необходимо иметь два прибора «ТКА-Пульс», одним из которых измеряется наружная горизонтальная освещенность, другим – одновременная естественная освещенность в контрольных точках внутри помещения. Для упрощения измерений при выполнении лабораторной работы наружную освещенность измеряют условно, приложив фотоприемное устройство прибора к внутреннему стеклу оконного проема. Освещенность внутри помещения должна измеряться на уровне условной рабочей поверхности в трех точках, расположенных на продольной оси характерного разреза помещения. Первая и вторая точки берутся на расстоянии 1,5 и 3,0 м соответственно от оконного проема. Контрольной является третья точка, которая принимается на расстоянии 1 м от стены, противоположной оконному проему. Габариты, вертикальный и продольный разрезы помещения показаны на плакате в лаборатории над рабочим местом. В качестве условной рабочей поверхности в лабораторной работе используется специальный стол-тележка, на котором располагается прибор и его фотоприемное устройство. Необходимым условием измерений является отсутствие случайных теней, затеняющих фотоприемное устройство прибора «ТКА-Пульс». КЕО в трех точках помещения рассчитывается по формуле (11). 7. Сравнить расчетные и нормируемые значения КЕО. Построить графические зависимости изменения значений КЕО по характерному разрезу помещения и сравнить их с нормируемыми значениями для естественного и совмещенного освещения. Сделать вывод о возможности выполнения заданной работы при естественном или совмещенном освещении. 8. Определить нормируемое значение: освещенности, Кп, яркости на рабочих поверхностях при искусственном общем освещении, руководствуясь таблицей, имеющейся на рабочем месте, и заданным вариантом. Для светильников с лампами накаливания нормируемая освещенность определяется на одну ступень ниже по шкале ступеней освещенности 100; 150; 200; 300; 400. 9. Включить освещение (в заданном варианте указаны тип и количество светильников общего освещения). 10. Опустить светонепроницаемую штору на оконном проеме. 11. Перед началом измерений по показаниям вольтметра зафиксировать напряжение U1. 12. Измерить освещенность, Е, Кп, яркость поверхностей при общем искусственном освещении. Измерения произвести в пяти точках в помещении на рабочих столах. По окончании измерений зафиксировать напряжение сети U2. При отклонении напряжения сети от номинального более чем на 5 % (11 В) фактическое значение освещенности ЕФ в каждой точке рассчитывается по формуле:   ,где Е – измеренная освещенность, лк; К – коэффициент, который равен 4 для ламп накаливания и 2 – для разрядных ламп; Uном – номинальное напряжение сети, В; Uср– среднее значение напряжения, равное  В.13. Рассчитать коэффициент неравномерности распределения освещенности, Кн, на рабочем месте по формуле  ,где Еmax и Еmin – соответственно максимальная и минимальная искусственная освещенность на рабочем месте, лк. Нормированные значения, Кн, в зависимости от разряда зрительной работы и вида источников света приведены в табл. 3. Таблица 3 Нормативное значение коэффициента неравномерности распределения освещенности
14. Сравнить нормированные значения освещенности, Ен, Кн, Кп и яркости поверхностей с измеренными значениями. Сделать вывод о возможности выполнения заданной зрительной работы с учетом ее характеристики по степени точности. 15. В случае, если измеренная освещенность хотя бы одной точке ниже нормативной, произвести расчет необходимого количества источников света для обеспечения нормируемой освещенности по формуле:  ,где Ен – нормируемая освещенность, лк; S – площадь помещения, определяется по габаритным размерам на плакате в лаборатории, м2; Z – коэффициент неравномерности освещения, принимаемый равным 1,15; Кз – коэффициент запаса; берется из таблицы на рабочем месте; Ф – световой поток, лм, одной лампы; берется из характеристик (на плакате) источников света, имеющихся в лаборатории;  – коэффициент использования светового потока, берется из справочных таблиц (на плакате), имеющихся в лаборатории.Для определения коэффициента использования светового потока необходимо сначала вычислить индекс помещений iпо формуле: ,где А и В – длина и ширина помещения соответственно; Нр– высота подвеса светильника над рабочей поверхностью. Значения А, В, Нр приведены на плакате в лаборатории. Если в результате расчета получается, что необходимое количество ламп меньше фактического, значит, лампы в лаборатории сильно загрязнены или их световой поток уменьшился из-за длительной эксплуатации. В этом случае необходима чистка ламп и светильников или их замена на новые. |