Инженерные расчеты систем безопасности

И охраны труда

ПРАКТИКУМ

Под редакцией

проф., д.э.н.

УМНОВА В.А.

Москва 2011

УДК 622.86

Безопасность жизнедеятельности. Часть 1. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА: Практикум / Ворожейкина Н.В., Колесникова Л.А., Лысов Л.А., Михайлова В.Н., Скопинцева О.В., Сологуб О.В., Умнов В.А., Федотов А.В.; Под ред. В.А.Умнова.-М.: Изд-во МГГУ, 2011.- 84с.

Рецензенты:

докт. техн. наук, проф. Демин Н.В.

(зав. кафедрой «Геоэкология и безопасность жизнедеятельности» Российского государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе);

докт. техн. наук, проф. Кубрин С.С.

(директор ФГУП «Гипроуглеавтоматизация»)

Практикум состоит из теоретических сведений и методических указаний, необходимых для выполнения практических занятий по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности». Представлены инженерные методы расчетов систем искусственного освещения, параметров теплового кондиционирования воздуха в производственных помещениях, пылевой нагрузки производственной среды. Подробно рассматриваются вопросы электробезопасности, такие как создание систем заземления. Представлены методы расчетов защитных мероприятий от ионизирующих излучений, приведены расчеты систем пожарной безопасности.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей по направлению «Горное дело», изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».

В.А.Умнов 2011

Московский государственный

горный университет, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение............................................. 4

Практическое занятие №1. Расчет искусственного освещения.. 5

Практическое занятие №2. Нормализация теплового режима

в производственных помещениях.. 24

Практическое занятие №3. Расчет пылевой нагрузки произ-

водственной среды.............. 33

Практическое занятие №4. Расчет средств защиты от пораже-

ния электрическим током......... 42

Практическое занятие №5. Расчет защитных мероприятий от

ионизирующих излучений....... 55

Практическое занятие №6. Расчет параметров противопожар-

ных мероприятий............... 69

ВВЕДЕНИЕ

Жизнь современного человека протекает в мире различного рода опасностей, постоянно угрожающих его здоровью и самой жизни. В учебном курсе дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» (БЖД) излагаются вопросы теории и практики защиты человека от опасных и вредных факторов природного и антропогенного происхождения. Только постоянное формирование в людях разумного отношения к опасностям, пропаганда обязательности выполнения требований безопасности может гарантировать им нормальные условия жизни и деятельности.

В процессе изучения дисциплины БЖД студенту предстоит усвоить теоретические основы БЖД, ознакомиться с системой мероприятий естественной защиты человека от опасностей, изучить систему мероприятий искусственной защиты в условиях нормальных и экстремальных ситуаций. Данный курс предназначен для формирования у будущих специалистов сознательного и ответственного отношения к вопросам безопасности, привития им теоретических и практических навыков, необходимых для создания безопасных и безвредных условий деятельности.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей по направлению «Горное дело», изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности», и может быть использовано при проведении практических занятий и семинаров по этой дисциплине.

Практическое занятие №1 написано д.э.н. Умновым В.А. и к.э.н. Ворожейкиной Н.В., практическое занятие №2 – доц. Михайловой В.Н., практическое занятие №3 – доц. Скопинцевой О.В. и асп. Сологуб О.В., практическое занятие №4 – доц. Лысовым Л.А., практическое занятие №5 – к.э.н. Колесниковой Л.А., практическое занятие №6 – асп. Федотовым А. В.

Большую помощь при подготовке учебного пособия к изданию оказали студент гр. ТБ-2-04 Кобылкин А.С. и студент гр. ТПУ-3-04 Соловьев Ю.В.

В Практикум включены материалы учебного пособия по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности», изданного под редакцией проф. Н.О.Калединой и С.Ю.Ерохина. Авторы выражают им благодарность.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Цель практического занятия – закрепление полученных при изучении раздела «Освещение» теоретических знаний и формирование практических навыков расчета искусственного освещения.

Общие сведения

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых испытывается недостаток естественного света, а также для освещения помещения в те часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

По принципу организации искусственное освещение можно разделить на три вида: общее, местное и комбинированное.

Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

Комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Характеристики искусственного освещения основаны на оценке ощущений, возникающих от воздействия светового излучения на человеческий глаз, и подразделяются на количественные и качественные.

Количественные характеристики

Энергия излучения ( лучистая энергия)- энергия электромагнитного излучения (Дж).

Поток излучения (лучистый поток, мощность излучения) – полная энергия, переносимая электромагнитным излучением (в том числе и светом) в единицу времени, Вт. Полная энергия отражает энергию всех электромагнитных волн. Но для светотехники интерес представляют лишь те излучения, которые воспринимаются глазом человека как свет – видимое излучение.

Видимое излучение - участок спектра электромагнитных колебаний в диапазоне длин волн от 380 до 770 нм (1 нанометр = 10^{-9 м), воспринимаемых человеческим глазом.}

Световой поток (F) – мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею зрительному ощущению, люмен (лм). Т.е. световой поток – это часть лучистой энергии, воспринимаемая глазом человека как свет. F – численно равная отношению светового потока, идущего от точечного источника, к телесному углу w, в пределах которого он распространяется.

Сила света (I_a) – пространственная плотность светового потока. Единица измерения силы света - кандела (кд)

I_a = dF/dw. (1)

В системе СИ сила света является одной из основных единиц, а все остальные светотехнические единицы – производными от силы света.

Освещенность (Е) - поверхностная плотность светового потока, люкс (лк). Освещенность измеряется люксметром или рассчитывается

E = dF/dS. (2)

Яркость(В) - отношение силы света, излучаемой в рассматриваемом направлении, к площади светящейся поверхности нит (нт)

B = I_a /( dS∙ cos a). (3)

К количественным характеристикам относят также светимость (светность) и некоторые другие.

Качественные характеристики

Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается (характеризуется коэффициентом отражения p).

Коэффициент отражения - отношение отраженного от поверхности светового потока к падающему на нее световому потоку.

р=Fотр/Fпад.

Коэффициент отражения зависит от цвета и фактуры поверхности и колеблется в пределах 0, 02-0, 95.При р < 0, 2 фон считается темным, от 0, 2 до 0, 4 – средним, и более 0, 4 – светлым.

Объект различения, мм – размер наименьшего элемента, который необходимо увидеть в процессе работы.

Контраст объекта с фоном – характеризует соотношение яркостей рассматриваемого объекта и фона. При слабом различении объекта на фоне контраст считается малым, объект заметен на фоне – средним, четко различается – большим.

Коэффициент пульсации, К_п в % - критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током. Рассчитывается по формуле:

, % (4)

Требования к исполнению светильников

В качестве источников освещения наибольшее распространение получили лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания – источник света – раскаленная спираль из тугоплавкого материала (вольфрамовая). Они дают непрерывный спектр излучения с преобладанием желто-красных лучей. По конструкции бывают вакуумные, газонаполненные, бесспиральные (галогенные), бесспиральные с криптоно-ксеоновым наполнением, зеркальные и др.

Газоразрядные лампы бывают низкого и высокого давления.

Газоразрядные лампы низкого давления – люминесцентные, прямые трубчатые люминесцентные, люминесцентные лампы в виде кольца, компактные (энергосберегающие) люминесцентные лампы. Представляют собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем твердого кристаллического вещества – люминофора. Колба лампы наполнена дозированным количеством паров ртути (30-80мг) и инертным газом (обычно аргоном) при давлении около 400 Па. По обоим концам трубки укреплены электроды. При включении лампы электрический ток, протекающий между электродами, вызывает в парах ртути электрический разряд, сопровождающийся излучением (электролюминесценция). Это излучение, воздействую на люминофор, преобразуется в световое излучение (фотолюминесценция). В зависимости от состава люминофора люминесцентные лампы обладают различной цветностью, в том числе близкой к естественному.

Газоразрядные лампы высокого давления можно подразделить на три группы: дуговые ртутные люминесцентные (ДРЛ), металлогалогенные (МГЛ) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД).

Основные элементы устройства всех ламп одинаковы: в горелке из прочного тугоплавкого химически стойкого прозрачного материала в присутствии газов и паров металлов возникает свечение разряда - электролюминесценция.

Горелка ламп ДРЛ и МГЛ выполнена из кварца, а НЛВД - из специальной керамики - поликора. Горелки содержат зажигающий газ аргон или ксенон и пары металлов при высоком давлении: ртути (у ДРЛ), ртути и смеси галоидов некоторых металлов (у МГЛ - отсюда название этих ламп), ртути и паров натрия (у НЛВД).

Разряд происходит под действием приложенного к электродам горелки напряжения. Для облегчения зажигания в некоторых лампах предусмотрен вспомогательный электрод. Горелка размещена внутри внешней колбы обычно прозрачной у МГЛ и НЛВД или порытой изнутри слоем люминофора (для улучшения цветопередачи) у ДРЛ.

Все типы ламп требуют для своего питания, зажигания, разгорания и работы пускорегулирующего аппарата (ПРА), состоящего, по меньшей мере, из ограничивающего ток сопротивления (обычно дросселя). НЛВД, а в некоторых случаях МГЛ и ДРЛ, обязательно требуют для своего включения импульсного зажигающего устройства ИЗУ, подающего в момент зажигания импульс напряжения до 4000 В. Для некоторых типов МГЛ и НЛВД применяются электронные ПРА, повышающие срок службы, надежность работы ламп и качество создаваемого ими освещения.

Несмотря на относительную дешевизну ламп накаливания, более экономичными являются газоразрядные лампы, поскольку обладают большей светоотдачей и меньшим потреблением электроэнергии.

По распределению светового потока в пространстве различают светильники прямого, преимущественно прямого, рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света. Конструкция светильника должна надежно защищать источник света от пыли, воды и других внешних факторов, обеспечивать электро-, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик в данных условиях среды, удобство монтажа и обслуживания, соответствовать эстетическим требованиям. В зависимости от конструктивного исполнения различают светильники открытые, защищенные, закрытые, пылепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные. На рис.1 приведены некоторые наиболее распространенные типы светильников (а – д – для ламп накаливания, е – ж – для газоразрядных ламп).

Рис.1. Основные типы светильников:

а – «Универсаль»; б – «Глубокоизлучатель»; в - «Люцета»; г – «Молочный шарик»; д – взрывобезопасный типа ВСГ; е – типа ОД; ж – типа ПВЛП

Обеспечение нормального освещения по принятым нормам освещенности является организационно-техническим мероприятием, призванным обеспечить приемлемые эргономические условия труда и быта человека в процессе жизнедеятельности.

Норма освещенности в первую очередь зависит от размера объекта различения, за которым человек наблюдает или с которым работает. Нормы освещенности также зависят от контраста, фона и типа освещения (табл.1).

Таблица 1

Характеристика зрительной работы	Наименьший или эквивалентный размер объекта различения, мм	Разряд зрительной работы	Подразряд зрительльной работы	Контраст объекта с фоном	Характеристика фона	Искусственное освещение
Освещенность, лк	Сочетание нормируемых величин: показателя ослепленности (Р) и коэффициента пульсации (К_п)
При системе комбинированного освещения	При системе общего освещения	Р	К_n, %
Всего	В том числе от общего

Наивысшей точности	менее 0, 15	I	а	Малый	Темный			- -
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний
Очень высокой точности	От 0, 15 до 0, 30	II	а	Малый	Темный			- -
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний

Высокой точности	От 0, 30 до 0, 50	III	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний
Средней точности	Свыше 0, 5 до 1, 0	IV	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний	-	-
Малой точности	Свыше 1 до 5	V	а	Малый	Темный
б	Малый Средний	Средний Темный	-	-
в	Малый Средний Большой	Светлый Средний Темный	-	-
г	Средний Большой Большой	Светлый Светлый Средний	-	-
Грубая (очень малой точности)	Более 5	VI		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-
Работа со светящими- ся материалами и изделиями в горячих цехах	Более 0, 5	VII		Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-

Общее наблюдение за ходом производственного процесса: - постоянное		VIII	а	Независимо от характеристик фона и контраста объекта с фоном	-	-
- периодическое при постоянном пребывании людей в помещении - периодическое при периодическом пребывании людей в помещении Общее наблюде- ние за инженерными коммуникациями	б	То же	-	-		-	-
в	То же	-	-		-	-
г	То же	-	-		-	-

Расчет общего освещения

Наиболее часто используют следующие методы расчета количественных характеристик искусственного освещения:

· метод коэффициента использования светового потока, применяемый при расчетах общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности;

· метод точечного источника, применяемый при расчетах освещения при любом расположении освещаемых поверхностей (с учетом размещения рабочих мест).

Самый распространенный - метод коэффициента использования светового потока, т.к. он учитывает отраженный от стен и потолка световой поток. Данный метод предусматривает равномерное расположение светильников в помещениях со светлым потолком и стенами и дает возможность определить освещенность на горизонтальной поверхности.

Исходными данными для расчета являются:

· источник света (лампы накаливания, люминесцентные и лампы ДРЛ);

· размеры помещения – длина А и ширина Б в метрах;

· показатели отражения стен _си потолка _п, %;

· характер выполняемой работы или минимальный уровень освещенности для данного технологического процесса Е_н, лк.

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒