Лекции 2

Лекция № 19

Пожароопасные вещества и их свойства .

ГОСТ – 12.1.044 – 88

Можно получить экспериментально либо расчетным путем . Требования к помещению , зданиям , конструкции . Выставляются требования к изделиям , которые могут быть , либо участвующих в распространении пожара .

Группа горючих веществ или материалов .

Негорючие ( несгораемые ) – неспособны к горению ( трению ) в воздухе , но могут быть пожароопасны .

Трудногорючие – в-ва и материалы , способны загораться в воздухе от источника огня , но не способны гореть или тлеть после его удаления .

Горючие , либо сгораемые – в-ва и материалы , способны самовозгораться , а так же возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть или тлеть после удаления его . Среди сгораемых выд. легко воспламеняемые способные воспламеняться от кратковременного ( до 30 сек. ) воздушного источника зажигания . Легко воспламеняются жидкости – для которых температура вспышки паров не более 61 0 С

Температура вспышки – самая низкая температура горения вещества при которых под его поверхностью образуется пары или газы , способные вспыхивать от источника зажигания , но скорость их образования не достаточна для установившегося горения .

температура вспышки

Т всп = 0, 736  Т кипения жидкости , ( К )

Температура воспламенения :

Наименьшая температура при которой скорость образования паров и газов над поверхностью в-ва при зажигании может распространяться сколь угодно долго .

Температура самовоспламенения

Резкое увеличение скорости экзотермической реакции .

Концентрационные пределы воспламенения

φ н – нижний предел

φ в – верхний предел

Минимальное или максимальное содержания горючего в-ва в смеси при которой

возможно распространение пламени по смеси на большие расстояния .

φ п = 100 / ( а м   + в н ) а м , в м – цифровые константы зависят от предела Н или В

Температурные пределы воспламенения .

Такие температуры в-ва ( жидкости ) при которой его насыщ. пары образуют в данной окислительной среде соответствуют нижнему и верхнему пределам воспламенения .

Пределы области воспламенения строго постоянны для опр. смеси , но зависят от :

мощности источника ;

давления горючей смеси ;

наличие инертных газов .

збыточное давление при взрыве . Способы тушения пожара

Нарушение горения

Последовательные действия , выполненные человеком или автоматическим устройством , направленные на создание условий при котором процесс горения становится невозможным (тушение )

Гор. в-во + окислитель = продукт + тепл . эффект.

( различие пожара и горения )

4 способа тушения пожара .

Изъятие горючего в-ва из зоны горения или изоляция его от окислителя .

Эффект изоляции или разбавления . Введение в зону горения не горючих газов, пыли , пен .

Пены различают по кратности ( отношение объема пены и объема жидкости , из которых получена эта пена )

Химич. пены – только в огнетушителях ( СО 2 )

Воздушно – механические пены – за счет контакта пенообразователя с воздухом и водой .

Для открытых пространств :

Снижение концентрации окислителя в зоне горения . Эффект удушения . Углекислый газ , азот и др. При тушении пожаров в замкнутых помещениях вводят в воздух окислитель ( может тлеть )

Эффект охлаждения . Снижение температуры , зоны горения .Введение вещ-в , обладающих высокой теплопроводностью .

Эффект ингибирование . Добавление спец. в-в, которые уменьшают скорость горения .

Автоматические установки пожаротушения.

По назначению

предупреждения

тушения

локализации

блокирования

По использованию огнетуш. средству

водяные

пенные

газовые

порошковые

По способу тушения

по площади

локального или объемного действия

По времени пуска

безинерционные

инерционные

малоинерционные

По времени действия

кратковременные

средней продолжительности

длительного действия

По способу питания

централизованные

автономные

комбинированные

Спринклерные и дренчарные установки
Любая система имеет

источник водоснабжения

насосная система

контрольно-пусковой узел

сеть питательных распределительных трубопроводов

оросители

извещатели ( датчики )

Дренчарные установки

Спринклерная система .

Та же самая система , но со спринклерной системой . Имеет замок . Находится под давлением .

Лекция № 20

Применение ручных огнетушителей для ликвидации пожаров в электроустановках. Огнестойкость строительных конструкций

СНиП – строительные нормы и правила

ОНТП24 – 86

Категории зданий и помещений по пожарной и взрывной опасности :

А , Б , В , Г , Д .

Категория зданий и помещений опр. для наиболее неблагоприятных с точки зрения возникновения пожара периода исходя из вида наход. в помещении горючих в-в ,

материалов , их пожароопасных св-в и особенностей техн. процессов.

А – взрывоопасная , пожароопасная

Р – избыточное давление при взрыве > 5 кПа

в-ва и материалы способны гореть при взаимодействии с водой , воздухом и друг с другом.

Б – взрывоопасная

Хранятся горючие пыли или волокна , легковоспламеняемые жидкости

t в > 28 0 C , Р > 5 кПа

В – пожароопасная категория

Горючие и трудногорючие жидкости , твердые горючие и трудногорючие в-ва и мат.

Г – негорючие в-ва и мат. в горячем , раскаленном или расплавленном материале,

процесс обр-ки которых связан с выделением лучистого тепла и пламени .Горючие газы, которые сжиг. или утил. в виде топлива .

Д – не горючие в-ва и материалы в холодном состоянии.

Здания относится к категории А , если в нем суммарная площадь кат. А , превышает 5% от остальных . Допускается не относить к категории А , если общая площадь занимает кат. А соотв. не более 25 % , но они оборудованы автоматическими средствами тушения пожаров.

Вводят понятие огнестойкости зданий : I – V

В соответствии со СНиПом от категорий здания и помещения относятся к разным степеням огнестойкости ( всего 8 категорий )

На основе степени огнест. устан. требуемые параметры материалов , конструкций

число этажей

пределы огнестойкости

группу возгор. материалов

пределы распространения пламени по материалам

Пределы огнестойкости – это время от начала испытания здания на огнестойкость до появления одного из признаков :

1 ) потеря несущей способности

2 ) появление сквозных трещин

3 ) повышение температуры на необогрев пов-ти в среднем на 140 0 и более

4 ) В любой точке необогрев поверхности на 180 0 по сравнению с температурой до испытания

5 ) Более чем на 210 0 С и более в независимости от начала испытаний

Группа возгораемости строит. материалов

сгораемые

несгораемые

трудносгораемые

Пределы распространения огня

атегория степень огнестойкости требуемые параметры

реальные параметры , так , чтобы они удовлетворяли требуемым .

Пожарная опасность электроустановок  1 / 5 – неисправность установок.

Наиболее часто: КЗ, перегрузки; 30% - сельское хозяйство.

Пожарная опасность любой электроустановки включает в себя:

способность их при определенных условиях быть причиной зажигания

эл. дуги

искры

нагрев токоведущих элементов

способность их распространять горение вдоль проводок или кабелей

последствия, которые могут иметь место при выходе их из строя.

Необходимо выполнить ряд требований:

применение таких устройств цепей и систем, защита которых при неисправности аварийных режимов работы делают маловероятным возгорание

применение деталей, вкл. корпуса, которые достаточно стойкие воздействию температуры; воздействию вероятных источников зажигания

применение такой конструкции, которая удовлетворяет ограничению развития пожаров и распространения пламени.

Пожарная опасность трансформаторов

Трансф масло – 359 – 400 С

КЗ между обмотками

возникновение дуги между вводами

Возникает пиролиз масла  выделение горючих газов  возникновение внутри бака избыточного давления  разгерметизация бака  продукты пиролиза воспламеняются  очаг горения 4 – 5 м.

Электроустановки в пожароопасных зонах

ПУЭ 7.4, 7.3

Пожароопасная зона – пространство внутри или вне помещений, в пределах которых постоянно или периодически обращ. горючие вещества и в которых они могут находится при нормальных технических процессах либо при нарушении технических процессов.

ПI, ПII, ПIIa, ПIII

ПI – зона, расположенная в помещении, в котором обращ. горючие жидкости с t – рой вспышки - 61С

ПII – зона внутри помещения, в котором обр. горючие пыли или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения > 65 г / м3

ПIIa -  \ 

ПIII – то же, что ПI, только вне помещений .

IP 44 ( первая 4 – жидкости ( 1 – 8 ) 8 – защита при длительном погр. в воду ; вторая 4 – защита от проникновения внутрь твердых мех. частиц ( 6 – полностью пыленепроницаемая) )

Электроустановки во взрывоопасных зонах .

Взрыв – взрывное горение – кинетическое , гомогенное горение .

Взрывоопасная смесь – смесь с возд. горячих газов , паров легковоспламеняемой жидкости ,

горячих пылей или волокон с большим нижним концентрационным пределом воспламенения, кот. при определенных концентрациях может загореться от источника взрыва .

Взрывоопасная зона – это зона внутри помещения или огр. пространство внутри помещ. или наружные установки , в которых могут обр. или имеются взрывоопасные смеси .

ЛЕКЦИЯ № 21

ВI – взрывоопасная зона внутри помещения . Выделяются либо газы либо ЛВЖ ( пары )

ВIа – то же , что и ВI , только взрывоопасные смеси при нормальных режимах не образуются.

ВI б - то же , что и ВI , но образовавш. взрывоопасные смеси возможно при аварии в определенных условиях .

ВI 2 – пространство у наружных установок , которые содержат легковоспламеняющиеся газы и ЛВЖ .

ВII – В помещении . Выделяются переходящие во взвешенном состоянии горючие пыли и волокна , которые могут образовывать взрывоопасные в-ва .

ВIIа – при аварийном режиме ( ВII )

Пример : Промывка и расконсервация деталей ( ВIа )

Электрооборудование должно быть сконструировано т. о. , чтобы по возможности был затруднен подход .

Установлены следующие уровни защиты :

2 – повышенная надежность против взрыва .

1 – взрывобезопасное электрооборудование ( не предполагает выход из строя самой защиты )

0 – особо взрывоопасное оборудование . Доп. к 1 уровню приняты защиты .

Виды взрывозащиты .

Взрывонепроницаемая оболочка d

W = WБЭМЗ / К

WБЭМЗ – ширина соответствующего безопасного экспериментального зазора

К – коэф. запаса

Рудный метан БЭМЗ > 1мм

IIb БЭМЗ

IIc

Группы взрывоопасных газов и паров по t – ре самовоспламенения:

Т1 > 450 C

T6 – 100 – 85 C

Бензин А 76 IIa ТЗ

Р – заполнение или продувка под избыточным давлением защитным газом

i – искробезопасность. Электрическая цепь

Вид разряда, который может привести к образованию искр. Определяется напряжением, током, индуктивностью, емкостью.

мические

Индуктивные цепи

Емкостные

снижение и стабилизация рабочего тока

схемотехническое решение

Кварцевое заполнение оболочки q. ( Определяется гранулометрическим составом кварца) – не имеет подвижных частиц

О – масляное заполнение оболочки

S – заливка термореактивным компаундом. Герметические оболочки

е – защита вида е

2 ЕХ е II Т6 – знак температурного класса

2 – уровень защиты

ЕХ – во взрыво. исполнении

II – вид взрывоопасной смеси

Ионизирующие излучения

Радиация (видимый свет, радиоволны и т. д.)

Ионизация – разделение электрически нейтрального атома на две частицы разнозаряженные ( электрон и протон).

Элемент, который может распадаться называется радионуклеид.

Время полураспада – время, за которое число ядер или их активность уменьшится вдвое.

Вид излучения	Природа	Ионизирующая способность	Проникающая способность
	Не++ - положит. заряжен. излучения	очень высокая	очень низкая
	быстрые электроны со скоростями, близкими к скорости света	высокая	умеренная
	ЭМ излучение нейтрально	низкая	очень высокая

Различают фоновое и аварийное (повышенное) облучение человека. Основной характеристикой радионуклеида является активность

А – физическая величина, характеризующая число распадов dN в определенном количестве атомов в единицу времени

А = dN / dt

В системе СИ А[Бк] – Беккерель (один распад в секунду). Внесистемная единица – Кюри.

1 Кu = 3,7  1010 Бк

Удельная активность

Am = A / m [Бк/кг]

Объемная активность

Av = A / V [Бк/м3]

Лекция №14

Звук — колебательное движение упругой среды, распространяется волнообразно

Шум — беспорядочное сочетание звуков различной частоты и различной интенсивности

Инфразвук — 20 Гц — Звук — 20 кГц — Ультразвук

Характеристики шумовых полей

Физические характеристики шумового поля

Звуковое давление — разность давлений в возмущенной и невозмущенной среде

P = Pмгн  P0 [Па] [Hм]

Pмгн — мгновенное давление

P0 — давление в невозмущенной среде

I — энергия переносимая перпендикулярно-направленной звуковой волной в секунду через поверхность 1 м2 — интенсивность

I = P2 / (  C)

 — скорость распространения звука

  С — удельное акустическое сопротивление среды

вуковая мощность — общее количество энергии излучаемое в пространство за единицу времени

W = ∫ I dS

W = S I = 2  r2 I [Вт] — открытое пространство (отсутствие отраженного звука)

I = W / (2  r2)

помещении действует прямой и отраженный звук

Iотр = 4 W / A

А — характеристика помещения (облицовочные материалы) — общее звукопоглащение

 = (Iпад – Iотр) / Iпад

 = 0 … 1

 = 0 — падающий и отраженный звуки одинаковы

 = 1 — полностью поглащается материалами

А = 1 S1 + … n Sn

1…n — звукопоглощение различных поверхностей

S1…n — площадь

I = W / (2  r2) + 4 W / A

Уровень интенсивности через абсолютное значение интенсивности

LI = 10  lg (I / I0)

LP = 20  lg (P / P0)

I0, P0 — порог слышимости, при различных источниках шума изменяется по давлению в 108 раз и по интенсивности 1016 раз

Человеческое ухо способно реагировать на относительное изменение интенсивности пропорционально логарифму количества энергии раздражителя.

Складывать уровни звукового давления нельзя. Перейти от уровня к интенсивностям

= I0  10 0,1 Li

P = P0  10 0,05 Lp

I = I1 + I2 … In = I0 i=1n ( 10 0,1 LIi )

Звуковая мощность и звуковое давление можно представить в виде суммы синусоидальных

колебаний определенной

частоты. Каждое такое

синусоидальное колебание можно характеризовать среднеквадратичным значением и частотой.

Частотный спектр.

В зависимости среднеквадратичного значения от частоты (по характеру спектра) шумы подразделяют на:

низкочастотные (максимум находится ниже 400 Гц)

среднечастотные (400 – 1000 Гц)

высокочастотные (выше 1000 Гц)

Для измерения шума используют различные шумомеры

микрофон

игнал с микрофона подается на усилитель, затем на анализатор и на: стрелочный индикатор; магнитофон; осциллограф; компьютер.

fгр = √(fнижн  fверх)

Актава — fверх / fнижн = 2

Нормирование шума

ГОСТ 1.003-83

Классификация шумов

По характеру спектра:

широкополосные (непрерывный спектр шириной более 1 актавы)

тональные (узкий спектр)

По временным характеристикам:

постоянные шумы (за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 dB по шкале А) [dBA]

непостоянные шумы (колебающиеся во времени – меняющиеся непрерывно – на 5 dB с интервалом 1 с и более

импульсные шумы состоят из одного или нескольких сигналов длительностью менее 1 с

При нормировании шума исходят из допустимых (терпимых) условий

Для постоянного шума нормируют уровни звукового давления в dB в активных полосах частот 63, 122 Гц … до 8000 Гц (8 актавных полос)

Для ориентировочных оценок. Нормированный уровень звука в dB по шкале А измеряемый по временной характеристике медленношумомера: для компьютера (без принтера) – 50 dBA

Нормирование непостоянного шума

Приводится к постоянному по эквивалентному уровню энергии (в dBA)

Способы защиты от шума

по Белову

Обеспечивается за счет:

разработка шумобезопасной техники

применение коллективных способов защиты

применение индивидуальных способов защиты

Методы и способы:

уменьшение шума в источнике

изменение направленности излучения

рациональная планировка цехов предприятий

акустическая обработка помещений

уменьшение шума на пути его распространения

применение индивидуальных средств защиты

Лекция №15 Инфразвук

Колебания среды с f < 20 Гц

Распространяется на очень большие расстояния, так как поглощение в нижних слоях атмосферы очень мало 810 –6 дБ/км. Естественные источники: землетрясения, подводные взрывы, бури, компресоры, ЭП, дизельные установки, электропровода и любые машины с числом рабочих ходов < 20 в сек.

При воздействии возникает головная боль

100 – 120 дБ – вызывает осязаемое движение базабанных перепонок, понижается острота слуха, зрения.

С увеличением уровня инфразвука появляется чувство вибрации внитренних органов.

Низкочастотные колебания >150 дБ не переносятся человеком.

Нормирование инфразвука (по санитарным нормам и правилам)

Уровень звукового давления, значения которого в актавах 2, 4, 8, 16, 31.5 не более 90 дБ

Внутри здания инфразвук не нормируется

Допускается оценка уровня инфразвука в дБ по шкале А или линейной шкале.

Методы и средства защиты от инфразвука.

Существенно отличаются от способов защиты от шума

Уменьшение инфразвука в источнике (подбирая режимы работы оборудования), чтобы fосн импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона При выборе конструкций предпочтение отдают малогабаритным машинам с большой жесткостью.

Применение звукоизоляции инфразвука. На практике представляет очень сложную задачу, так как требует очень сложную конструкцию. Этот способ практически не применяется.

Применение глушителей. Хороший эффект. Звук распространяется по определенному тракту.

Применение механических преобразователей частоты. Модуляция инфразвуковых колебаний осуществляется с помощью ультразвуковой сирены, которая устанавливается на пути распространения волны.

Метод звукопоглощения. Там где есть источники устанавливают единичные звукопоглотители.

Ультразвук

f > 20 кГц

Ультразвук делится на два диапазона:

от 11,2 до 100 кГц, распространение ультразвука происходит воздушным и контактным путем.

от 100 кГц до 1 ГГц Ультразвук распространяется только контактным путем. Длина волны очень маленькая, создаются ультразвуковые лучи, которые на малой площади дают очень большое звуковое давление.

Очистка деталей, гидролокация, ускорение химических реакций, медицина, сварка.

Естественные источники: различные животные, природные явления.

Нормирование ультразвука по ГОСТ.

Уровни звуковых давлений в двух диапазонах частот:

11 – 20 кГц — 75 – 110 дБ;

20 –100 кГц — не более 110 дБ.

Воздействие на человека: операторы ультразвуковых установок.

Функциональные нарушения центральной нервной системы;

Изменяется кровенное давление, состав и свойства крови;

Головные боли, быстрая утомляемость;

Потеря слуховой чувствительности.

Способы защиты от воздействия ультразвука.

При передаче через воздух:

использование более высоких рабочих частот;

изготовление оборудования в звукоизолирующем исполнении (обклейка эластичными материалами;

установка специальных экранов;

установка источников в отдельных помещениях.

При контактном воздействии:

исключение контакта человека с этой установкой;

специальные индивидуальные средства защиты (вибрационнные перчатки, виброизолирующие покрытия).

Защита от воздействия вибраций.

Под вибрацией понимается движение механической системы при котором происходит постоянное увеличение и уменьшение во времени значения по крайней мере одной координаты.

Причины

Возникают при работе машины и неуравновешении силовых воздействий

Источники: возвратнопоступательные движения системы (кривошипношатунные механизмы), неуравновешанные вращающиеся массы, удары деталей (в подшипниковых узлах, зубья шестеренок)

Неуравновешанные силы появляются из-за дисбаланса.

Причины дисбаланса: неоднократность вращения, несовпадение центра масс и оси вращения, деформация деталей при неравномерном нагреве, при холодной и горячей посадке.

Лекция 16.

Воздействие вибрационных связей с колебательными связями с внешними периодическими воздействиями на механизм системы.

Кинематические причины: движение транспорта по неровной поверхности.

Основные параметры вибрации:

Амплитуда, (период) виброперемещения Xm

Амплитуда виброскорости Vm

Амплитуда виброускорения am

В общем случае параметры являются функцией времени.

Спектры колебаний: непрерывные; дискретные.

Обычно имеют в виду действующие значения параметров

Среднеквадратичное значение

Рассматривают уровни скорости, ускорения:

где V – среднеквадратичное значение виброскорости м/с

V0 – опорная виброскорость = 5  10 –8 м/с

При суммировании складываются среднеквадратичные скорости.

ГОСТ 12.1012.78

Классификация вибраций:

по способу передачи на человека:

бщая вибрация – передается через опорные поверхности сидящего или стоящего человека;

Локальная вибрация – через руки человека.

по направлению действия:

Вдоль оси ортогональной системы координат

Вдоль оси ортогональной системы координат Xp, Yp, Zp

(рисунок отбойного молотка с осями Xp, Yp, Zp)

Общие вибрации по источнику возникновения подразделяются на:

1)) транспортная, которая возникает при движении машины по местности

2)) транспортно-технологическая вибрация, возникающая при работе машин, выполняющих технологические операции в стационарном исполнении и при перемещении по специально-подготовленной части производственного помещения

3)) технологическая, возникающая при стационарной работе механизмов

еловека можно представить как колебательные системы определенной массы, соединенные между собой пружинами определенной упругостью и параллельно-включенными демфирами с определенным сопротивлением.

Плечевой пояс

Тела обладают массой, но не деформируются

Пружины идеальные, которые лишены массы и трения

Вязкие связи и демфиры оказывают сопротивление пропорционально скорости.

На частотах до 100 Гц — это упрощение оправдано.

До 100 Гц человека можно рассматривать как линейную систему.

Такая модель имеет определенные резонансы.

Глазное яблоко 30 – 80 Гц

Плечевой пояс 4 – 5 Гц

Сомкнутая кисть 50 – 200 Гц

Брюшная полость 4 – 8 Гц

Для большинства органов 6 – 9 Гц за исключением некоторых

Колебания именно с этой частотой вредны

Вибрационные воздействия в диапазоне 10 –1 – 10 5 Гц разделяют на три области частот:

низкочастотная – меньше 1 Гц – качка (укачивание)

1 – 80 Гц

более 80 Гц

Для 1) экспериментальные факторы не позволяют увязывать феномен качки как частота, длительность. Влияют индивидуальные свойства, направление взгляда. Этот диапазон остался вне нормирования.

3 диапазон остался вне нормирования. Вибрационный эффект теряет свой характер при увеличении частоты.

Очень сильная зависимость от локальной точки приложения вибрации.

Виброболезнь приводит к устойчивой инвалидности. Связана со спазмами сосудов, начиная с фаланг пальцев до сердца. Нарушение кровоснабжения. В суставах откладываются соли — артриты, артроз.

Нормирование вибраций. В соответствии с ГОСТ и санитарными нормами.

Гигиеническими характеристиками вибраций является: среднеквадратичное значение виброскорости в м/с, либо ее логарифм; уровни в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, … 1000 Гц.

Вибрация нормируется для каждого установившегося направления, для различного вида работ, помещения.

Защита от воздействия вибрации.

Воздействие на источник вибрации.

Предпочтение отдается кинематическим схемам при которых процессы вызванные ударами, ускорениями были бы исключены или предельно снижены. Большое значение имеет выбор рабочих режимов, балансировка вращающихся деталей.

Отстройка от режимов резонанса. Необходимо отстроить собственную частоту колебаний отдельных узлов, агрегатов, деталей от частоты вынуждающей силы. То есть изменение массы, добавление ребер жесткости.

ибродемфирование. Уменьшение вибраций за счет превращения энергии механических колебаний в тепловую. Увеличиваются потери в системе: применение материалов с большем внутренним трением; нанесение на поверхность вибрирующих деталей упруго-вязких материалов.

Гашение вибрации. Установка источника вибрации на фундамент, массу которого выбирают таким образом, чтобы амплитуда перемещения подошвы фундамента 0,1 – 0,2 мм в любом случае

Динамическое виброгашение. Собственная частота виброгасителя f1 настраивается на f. В m1 возникают колебания в противофазе. Недостаток: перенастройка при изменении m. Виброгасители: маятниковые, пружинные, плавающие.

Достигается изменением конструкции машин за счет увеличения жесткости.

Виброизоляция. Заключается в уменьшении передачи колебаний от источнику к защищаемому объекту – виброизоляторы. Вводится дополнительная упругая связь.

Активная виброзащита. Вводится дополнительный источник энергии в систему, который позволяет регулировать во времени уровень вибрации.

Индивидуальные средства защиты:

Перчатки, руковицы

Обувь и так далее.

Методы анализа риска.

Термины опасность, надежность, риск часто путают.

Риск — вероятность человеческих потерь.

Лекция №17.

Риск — частота реализации опасности (1/T) — вероятность наступления опасного события с наступлением события А.

Индивидуальный риск — риск поражающих воздействий определенного вида, возникающий при реализации вполне определенной опасности в определенной точке пространства.

Социальный риск — зависимость риска событий, состоящий в поражении определенного числа людей, подвергаемых поражающим воздействиям определенного вида от этого числа людей. Характеризует мосштабность того или иного события.

Риск [последствия / время] = частота [события / время] величина [последствия / событие]

50 млн/год — число автомобильных аварий

10 –3 — летальных исходов в аварии

Риск 50  10 3 летальных исходов в год

Для одного человека 50  10 3 / = 2,5  10 –4 летальных исходов в год

200  10 6 — число населения.

Теория безопасности и теория риска должна давать методы, которые позволяют:

Выявить наиболее рискованные звенья сложных технических систем и подсказывает возможности оптимальных путей их замены.

Анализировать развитие событий в случае отказа тех или иных систем, чтобы уменьшить их последствия.

втомобильный транспорт 3  10 –4 летал/год

Электрический транспорт 2  10 –4 летал/год

Воздушный транспорт 9  10 –6 летал/год

В разных задачах риск либо вероятность возникновения аварийной ситуации, либо масштаб.

В принятии решения по риску принимают участие:

технические эксперты.

представители отдельных групп, заинтересованных в данных решениях.

На субъективность восприяния риска влияет множество факторов:

сочетание благ от технологии с оценкой последствий от аварий;

распределение угрозы во времени (люди относятся терпимее к мелким авариям);

контроллируемость;

добровольность;

новизна.

Предварительный анализ опасности.

Всю систему разбивают на подсистемы для того, чтобы выявить, какие из них представляют большую опасность:

выявление источников опасности

определение частей системы, которые могут вызвать опасное состояние

анализу подвергают те части, которые представляют опасность

Выполнение ПАО (предварительный анализ опасности)

а этапе ПАО анализируют и последовательность событий, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

ПАО завершается определением системы в целом по критерию минимизации воздействий опасных, особоопасных факторов.

Выявление последовательности опасных ситуаций

Построение деревьев событий и отказов.

Предварительно оговаривая условия проявления в системе. Событие может быть оговоренособытием и действием. Событие не всегда связано с отказом. Отказ — событие, которое вызвано дефектом или ненормальной работой системы.

Рассмотрим пример построения дерева отказа электроустановки.

П = P / Рузо

Порядок проведения количественного анализа

На основе изучения статистических данных, причин и обстоятельств опасных событий описывается опасное состояние

Составляем дерево опасных состояний, позволяющее проследить формирование опасного события через опасное состояние установки, человека, средств защиты

Составляется модель (вероятности), в которой роль того или иного элемента оценивается по вероятности

Математическая модель

На основании статистики определяются вероятности опасных состояний

Количественная оценка

Лекция 18

Электрические установки питающиеся от сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

В состав электрической установки входит несколько потребителей электроэнергии. Применяется защитное заземление, возможно применение УЗО.

АБ – безопасное состояние

АП – поражение электрическим током

А1 – состояние электроустановки: находится под рабочим напряжением

А2 – прикосновение человека к нетоковедущим частям

А3 – замыкание фазного провода на корпус одного из потребителей электроэнергии

А4 – отказ заземления (обрыв провода, недопустимое увеличение сопротивления заземления)

А5 – низкое сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли

А6 – низкое сопротивление человека

А7 – случайное прикосновение человека к токоведущей часте

А8 – замыкание двух фаз проводов на различные корпуса электроустановок

А9 – отказ максимально-токовой защиты

А10 – отказ УЗО, реагирующего на оперативный ток

Состояния (перечисленные), которые формируют опасное событие (поражение электрическим током) являются случайными, следующие одно за другим в случайные моменты времени – потоки случайных событий.

Стационарные потоки – среднее число событий, попадающих на единичный участок времени, остающийся постоянным для всего рассматриваемого времени. Те же потоки являются потоками, составляющими события без последствий, т. е. для 2 – х любых непересекающихся участков времени число событий, попавших на один участок не зависит от числа событий, попавших на другой участок времени. Такой поток явл. ординарным, т. е вероятность попадания на один участок двух и более событий по сравнению с одним пренебрежительно мало.

Р =   Т

 - интенсивность – среднее число потоков в единицу времени

 = const[число событий \ ед. времени]

Дерево событий

Безопасность жизнедеятельности

Лекция №1

ОТ

(охрана труда)

Правовые вопросы ОТ

Эргономика

Техника безопасности

Электробезопасность

Производственные факторы

Пожарная безопасность

Ионизация

Электробезопасность.

Система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающая безопасность и здоровье работающих при воздействии электрического тока, электрической дуги, э-м поля.

Лекция № 2

Действие электрического тока проявляется в термическом, электролитическом и динамическом действиях. Вызывает также биологическое действие, присущее только живым организмам.

Электрический ток – опасный антропогенный производственный фактор. Травма – резкое, внезапное изменение здоровья человека.

Особенность действия электрического тока.

Электрический ток мы не ощущаем органами чувств.

Пролонгированное действие электрического тока.

Все многообразие действия электрического тока можно условно свести к 3 видам электротравм.

Местные электротравмы – 20%. Ярко выраженное нарушение целостности ткани.

Электрические удары – 25%. Общие электротравмы, имеющие общее воздействие на организм человека.

Смешанные травмы – 55%

Местные электротравмы

Электрические ожоги разных степеней – наиболее тяжело поддается лечению.

Электрические знаки – уплотнения кожи в местах приложения электрода.

Металлизация кожи – вкрапление в кожу расплавленного металла.

Механические повреждения – сокращения мышц при захвате токоведущими частями руки.

Электроофтальмия – из-за ультрафиолетового потока в дуге – конъюнктивит.

Электрические удары

Не потерял сознание

……………….

Клиническая смерть

Критерии электробезопасности

ГОСТ 12.1.038 – 82

Первичные критерии электробезопасности

Пороговый ток ощущения: 50 Гц – 0,5…1,5 мА,  5…7 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения при нормальной работе электроустановки.

Пороговый не отпускающий ток: 50 Гц – 10…15 мА,  50…70 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения при длительной работе в аварийном режиме. На основании этого установлено 50 Гц 36 В, 6мА. Эффект не отпускания характерен для переменного тока, для постоянного тока он наблюдается в переходных процессах.

Пороговый ток фибрилляции – наименьшее значение тока, при котором наступает фибрилляция сердца: 50 Гц – 100 мА,  300 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения в аварийном режиме работы в зависимости от времени воздействия. При воздействии 0 – 1 сек.: Iн = 50/T – ток, который вызывает фибрилляцию сердца у 0,05% испытуемых (все для промышленных установок). В Америке Iн = 165/T

При токах более 3 – 4 А сердце, минуя стадию фибрилляции, останавливается; все, что более 1 сек., считается длительным воздействием.

Электрическое сопротивление тела человека

Полное электрическое сопротивление тела человека имеет нелинейную зависимость от ряда факторов, в том числе:

от состояния кожи

от параметров электрической цепи, куда включен человек

от факторов окружающей среды

т индивидуальных физиологических свойств человека

R  100 Ом – 1 МОм, причем большее сопротивление соответствует более здоровому человеку.

)

СН

RН

СН

RВ

ZН

) Схема замещения

RН – активное сопротивление наружного слоя кожи

СН – емкость образовавшегося конденсатора

RН = 10 – 100 кОм

СН = 1 пФ

RВ – активное сопротивление

RВ = 300 – 700 Ом

Лекция № 3

Zполн = 2Zполн + RВ = 2/(1/RН + jCН) + RВ

Zплон = (4RН(RН+RВ)/(1+(RНСН)2) +RВ2)

СН

RН

ZН

)

RН = 2RН + RВ

СН  0,5СН

Zполн  = RН/(1+(RНСН)2)

Факторы, влияющие на сопротивление тела человека.

Состояние кожи

а) Повреждение рогового слоя кожи Rh  RВН

б) Увлажнение кожи – подсоленная вода  R на 30 – 50%, а дистиллированная – на 15 – 30%

в) Потовыделение – раствор солей

г) Загрязнение кожи

Параметры электрической цепи

а) Место приложения электрода

) Значение тока, проходящего через тело человека,  тока ведет к снижению сопротивления (термическое воздействие тока  центральная нервная система  расширение кровеносных сосудов  потоотделение

в) Значение напряжения, приложенного к телу человека

Пробивное напряжение 20 – 200 В — пробой рогового слоя кожи.

Когда f = 0, RН = 2RН + RВ

Сопротивление тела человека постоянному току больше.

) Частота

д) Площадь, приложенных к телу человека электродов

На больших частотах площадь влияет меньше

е) Длительность прохождения тока через тело человека

Если воздействие длится 1 – 2 мин, Rh  на 10 – 40 %.

Факторы окружающей среды

а) температура

б) давление

в) влажность

Физиологические факторы

а) пол

б) возраст

в) сердечно-сосудистая система

г) дерматология

д) психофизическое состояние человека

Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током

см. критерии электробезопасности

время воздействия

а) чем больше время, тем хуже

б) совпадение времени воздействия тока с фазой T кардиоцикла

100 %

20 %

систола

диастола

период 0,8–1 с

Систола – период активной работы сердца, диастола – период покоя.

Если ток проходит через фазу Т, то 100 % фибрилляция сердца.

— вероятность наступления фибрилляции сердца

в) род тока и частота

Несмотря на то, что с  частоты полное сопротивление тела , поражение электрическим током неоднозначно.

Р = Iнеотп (f)/Iнеотп(50)100%

Постоянный ток менее опасен

50–70 мА

10 мА

Iнеотп

50 400 Гц

г) путь прохождения тока

Наиболее опасные пути прохождения тока:

голова — руки

голова — ноги

Наиболее частые пути прохождения тока:

рука — ноги

рука — рука

нога — нога

Через сердце проходит больший ток при «правая рука — ноги»

6,7 % через сердце

3,7 % через сердце

3,3 % через сердце

0,4 % через сердце

е) индивидуальные свойства человека

Классификация электроустановок и помещений по опасности поражения электрическим током – книга Долина.

Явление растекания тока в земле

Электрическое замыкание на землю – случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями, имеющими связь с землей.

Преднамеренное замыкание на землю называется заземлением.

З = IЗRЗ,

где:

З – потенциал заземлителя

IЗ – ток, стекающий в землю

RЗ – сопротивление заземлителя растеканию тока (не сопротивление лома, воткнутого в землю)

Распределение потенциалов на поверхности земли (потенциальная кривая)

Характер распределения потенциалов вблизи заземлителя зависит от: IЗ, конфигурации заземлителя, их взаимного расположения. Размеры электродов от нескольких метров до нескольких километров.

Полушаровой заземлитель, расположенный на поверхности земли.



Допущения:

Ток стекает в землю через одиночный заземлитель, полусферической формы.

Заземлитель находится в однородном изотропном грунте.

Удельное электрическое сопротивление грунта >> удельного электрического сопротивления материала заземлителя.

Не учитываем поверхностный эффект

В объеме грунта возникает поле растекания.

Плотность тока j = IЗ/(2х2)

Выделим dx : dU = Еdx

Напряжение точки А – потенциал точки А относительно бесконечно удаленной точки с  = 0.

А = UА = х∫ dU

Электрическое поле 50 Гц может рассматриваться как стационарное.

Е = j

А = х∫ Еdх = х∫ IЗ/(2х2)dх = IЗ/(2х)

З = МАХ = IЗ/(2R); MIN = 0 при х  

Грунт, лежащий вблизи заземлителя, потенциал которого не равен нулю, называется зоной растекания. Грунт с потенциалом, равным нулю, называется электрической землей. Зона растекания тока ограничивается 20 метрами.

Сопротивление заземлителя растеканию тока.

Собственное сопротивление заземлителя (сопротивление лома).

Переходное сопротивление в месте контакта заземлителя с грунтом.

Сопротивление грунта, лежащего вблизи заземлителя

1 и 2 можно пренебречь.

dRрастек = dx/(2х2)

Rрастек = R∫ dx/(2х2) = /(2R) = /(D)

Сопротивление оказывает только грунт, лежащий вблизи заземлителей, между ними сопротивление не оказывает.

З = IЗ/(2R) = IЗ RЗ

Явление растекания тока с групповых заземлителей, сопротивление групповых заземлителей (книга Долина).

Напряжение прикосновения.

Разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, падение напряжения в теле человека.

h = IhRh или Uh = руки – ноги = З – основания = З(1 – основания/З)

1

В общем виде Uh = З1

1 – коэффициент напряжения прикосновения; 1 ≤ 1

1 зависит от формы потенциальной кривой, от взаимного расположения человека и заземлителя.

З = IЗ RЗ

UОСН

Uh = З1

> 20 м

Чтобы учесть сопротивление растекания с ног человека:

З1 = Ih(Rh + Rосн) = (Uh / Rh)(Rh + Rосн)

h = З1/(1+ Rос/Rh)

2

2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий растекание тока с основания, на котором стоит человек.

Uh = З12

Напряжение шага – разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

UШ = IШRШ

UШ = х – х+а; а = 0,8 м

UШ = З1 – часть потенциала заземлителя, коэффициент напряжения шага.

1 = (х – х+а) / З <1

1 в зависит от формы потенциальной кривой и взаимного расположения человека и заземлителя

х+а

х

х+а

Uш = х – х+а

Напряжение, приложенное к телу человека: З1 = Ih(Rh + R’осн)

R’осн — сопротивление растеканию тока с обоих ног человек.

UШ = З1/(1+ R’осн/Rh) = З12

2 – коэффициент напряжения шага, учитывает растекание тока с основания, на котором стоим человек.

UШ = З12

Uh = З12

Напряжение прикосновения опаснее, чем напряжение шага, т. к. 1 > 1, 2 >> 2

Надо уменьшить сопротивление заземлителя, путь снижения 1 – выравнивание потенциалов.

Анализ электробезопасности различных сетей.

Опасность поражения электрическим током в различных электрических сетях, оцениваемое напряжением соприкосновения, зависит от:

Значения напряжения сети

Режима нейтрали сети

Сопротивление изоляции проводов относительно сети

Емкость проводов относительно сети

Схемы включения человека в электрическую цепь.

TN – C

РЕN

РЕ

РЕ – защитный

N – рабочий нулевой

TN – S

N – С – S

РЕN

РЕ

ZА

ZВ

ZС

Двухфазное двухполюсное прикосновение (Ih не зависит от параметров сети)

Однофазное однополюсное прикосновение (Ih зависит от параметров сети)

Замыкание на корпус (косвенное прикосновение)

Двухфазное прикосновение Ih = 3Uф/Rh

При однофазном прикосновении ток значительно меньше.

Однофазные сети.

Однофазная сеть, изолированная от земли, нормальный режим работы.

Дано: R1, R2, Rh

C1 = C2 сеть короткая

U = Uh + I2R2, I2 = I1 + IШ, U = Uh + (I1 + IШ)R2

I1 = Uh / R1, Ih = Uh / Rh;

Uh = UR1Rh /(R1R2 + R1Rh + RhR2)

R1 = R2 = R ; Uh = URh /(2Rh+R)

Человек прикасается к исправному проводу.

Ток через тело человека существенно зависит от сопротивления изоляции относительно земли. Опаснее прикасаться к проводу, имеющему большее сопротивление относительно земли.

RЗ

днофазная сеть, изолированная от земли, аварийный режим работы.

RЗ

R1 и R2 – мегаомы

RЭ = R2RЗ/( R2+RЗ)  RЗ

Uh = U при аварийном режиме

Ih U/Rh

Лекция №

Однофазная сеть с заземленным выводом (нормальный режим работы).

а)

б)

UОА

При КЗ

 U

IнагрRОА

 0,05U

а) R0 << Rh, R1, R2 Uh  U Ih = Uh /(Rh + R0)  U/Rh

б) Uh = IнагрRОА

Трехфазные сети

 трехфазную сеть можно представить в виде схемы замещения.

UО – напряжение нейтральной точки относительно земли.

YA = gA + jbA Gh = 1/Rh

YВ = gВ + jbВ gA = 1/RA

YС = gС + jbС bA = ACA

IA, IB, IC – токи утечек в нормальном режиме работы сети.

Y0 – проводимость нейтральной точки относительно земли.

I0 = IA + IB + IC + Ih

U0Y0 = (UA – U0)(YA + Gh) + (UB – U0)YB + (UC – U0)YC

UA = UФ, UB = UФa2, UC = UФa

a = ej2/3 – фазный множитель, характеризующий сдвиг на 1200.

U0 = UФ(YA + YBa2 + YCa + Gh) / (YA + YB + YC + Y0 + Gh) (*)

Uh = UA – U0 (**)

Решив систему, получаем:

Uh = UФ(YB(1-a2) + YC(1-a) + Y0) / (YA + YB + YC + Y0 + Gh)

Ih = GhUh

YA = YB = YC = Y

Ih = UФGh(3Y + Y0) / (3Y + Y0 + Gh)

Трехфазная сеть с изолированной нейтралью.

Сеть типа IT.

RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = C Z = 1/(1/R + jC)

Ih = Uф /(Rh + Z/3)

Чем больше сопротивление провода, которого коснулся человек, тем меньше ток через тело человека.

а)

RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = 0 Z = 1/(1/R)

Ih = Uф /(Rh + R/3)

Такие сети применяются там, где необходима высокая электробезопасность.

б)

RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = 

Ih  Uф / Rh

I(C)

I(R)

Таким образом, по мере возрастания длины сети опасность сети возрастает.

Трехфазная сеть с изолированной нейтралью, аварийный режим работы.

Предположим, что фазный провод В замкнут на землю (RЗ).

А) человек прикоснулся к фазному проводу В.

IЗМ = UФ / (RЗ + Z/3) RЗ << Rh

Uh = UФ RЗ / (RЗ + Z/3) при 1 = 2 = 1

На этом принципе основана защита «защитное шунтирование».

Б) человек коснулся исправного провода.

Uh = 3UФ Ih = UЛ / (RЗ + Rh)

Трехфазная сеть с заземленной нейтралью.

Сеть типа TN.

RЗМ

Y0 >> YA, YB, YC

Нормальный режим работы: Ih = UФ / (Rh + R0)  UФ / Rh

Аварийный режим работы: КЗ на фазе В.

а) человек касается фазного провода В

Uh = IЗМRЗМ12 = UФ RЗМ /(R0 + RЗМ)12

В основном R0 << RЗМ Uh  UФ

б) человек касается исправного фазного провода

UЛ ≥ Uh ≥ UФ

RЗМ << R0 R0 << RЗМ

Лекция №

Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током.

Классификация:

По принципу действия:

Технические способы и средства, снижающие напряжение прикосновения.

Технические способы и средства, ограничивающие время воздействия на человека.

Технические способы и средства, ограничивающие доступ к токоведущим частям.

Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током

Защита от прикосновения

Защита при прикосновении

Защита при замыкании на корпус

защитные оболочки

электрозащитные ограждения

безопасное расположение работающих и механизмов

индикация напряжения и сигнализация об опасности поражения током

изолирование рабочего места

защитная изоляция (рабочая, дополнительная, двойная, усиленная)

электрозащитные средства (предохранительные приспособления)

защитное отключение

применение малых напряжений

защитное разделение сетей

защитное шунтирование

выравнивание потенциалов

защитное изолирование рабочего места

защитное заземление

зануление

защитное отключение

выравнивание потенциалов

защитное разделение сети

применение малых напряжений

применение двойной изоляции

компенсация токов замыкания на землю

Защитное заземление

ПУЭ ГОСТ 12.1.030 – 81; ПТБ

Преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в месте замыкания на корпус с целью снижения Uпр и Uш.

Назначение защитного заземления: снижение вероятности поражения током при замыкании на корпус.

Принцип заземления: снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага за счет снижения потенциала заземленного оборудования (подбор Rз) и за счет выравнивания потенциалов (изменение 1).

RЗ

А) RЗ = 

Uh = UфRh/(Rh + Z/3)

Б) RЗ = есть IЗ = Uф/(RЗ + Z/3)

UЗ = UфRЗ/(RЗ + Z/3)

Uh = UЗ12

Заземление будет эффективным, если, подбирая RЗ, снизим Uh до безопасного значения.

Сеть типа TNC

RЗ

IЗ = UФ/(RЗ + R0)

UК = UЗ = UФ RЗ /(RЗ + R0)

Uпр = UЗ12

В сети с заземленной нейтралью защитное заземление в качестве единственной защиты не используется.

Область применения: сети до 1000 Вольт. Сети трехфазные, трехпроводные, с изолированной нейтралью; однофазные сети, изолированные от земли; сети постоянного тока с изолированной средней точкой источника питания. Сети напряжением более 1000 вольт, там только заземление.

Типы заземляющих устройств.

Заземляющие устройства – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. В зависимости от взаимного расположения заземлителя и заземляемого оборудования различают 2 типа заземляющих устройств.

Выносное З.У. (сосредоточенное)

Контурное З. У.

Классификация автоматических устройств

По типу входного сигнала

прямого действия (Ih, Uh)

косвенного действия  () = f (Ih)

По типу входного сигнала и сложности их использования

простые (1 сигнал)

сложные (много сигналов, зависящих друг от друга)

комбинированные (несколько сигналов, не зависящих друг от друга, и имеющих различную физическую природу)

По конструкции

моноблочные

блочные

По числу исполняемых функций

Устройство защитного отключения

ГОСТ 124155-85 ГОСТ Р50807-95

УЗО – для автоматического отключения установки при однофазном прикосновении к частям, находящихся под напряжением, недопустимым для человека или при возникновении в электроустановке Iут (замык.), превышающих заданное значение.

По виду входных сигналов УЗО реагирует на:

несимметрию фаз I0 нулевая последовательность

напряжение корпуса

ток на землю

несимметрию Uф относительно земли

оперативные токи – накладываются на рабочий ток эл. устройства

комбинированные УЗО

Область применения – сети с заземленной нейтралью до 1000 В.

Исполнительный орган

преобразователь

3-х фазный потребитель

I

ТТНП

I =к In + I

I – обусловлена проводимостью фазных проводов относительно земли; к – коэффициент чувствительности УЗО

I =Ih + I – TN-C

I = Uф (YAi + a2YBi +aYCi)

В TN–C проводимость проводов вне зоны защиты не влияет на значение входного сигнала

Если I =Ih проводимости в зоне зашиты симметричны.

А – перезащита

В – идеальный случай

С – недозащита

Iуст = 10 мА

Ih длит. допуст.

Выбор параметров УЗО:

Уставка Iуст = Ih длит = 10 мА

Iуст < 10 мА - перезащита

Iуст > 10 мА – недозащита

Iуст зависит от Iнагрузки

Iуст > 10 мА уменьшаются ложные срабатывания

Выбор времени срабатывания УЗО

в сети с изолированной нейралью Ih = 3Uф/Rh

в сети с заземленной нейралью Ih = Uф/Rh

Ih = 50/T

УЗО, реагирующее на потенциал корпуса

РН

ОК

RВ

RЗ

ОК – отключающая катушка, РН – реле напряжения, IЗRЗ = З, К>К допуст  отключение потребителя от сети.

При меняется в том случае, когда зануление или заземление изначально ненадежны.

Уставка: уст = К допуст

Uh допуст = К12

Достоинства: простота

Недостаток: мало функциональное, неселективное, без самоконтроля.

RВ нужно включать вне зоны растекания тока от RЗ (исключается ложное срабатывание)

Защитное шунтирование.

В сетях с изолированной нейтралью

В момент времени t0 произошло однофазное прикосновение, через человека протекает ток Ih=Uф/(Rh+Z/3). В момент времени t1 происходит замыкание фазного провода, которого коснулся человек, при этом ток через человека снижается до значения отпускающего. В момент времени t2 происходит отключение фазы от земли, а в интервале времени t2 – t1 происходит освобождение человека.

При прикосновении человека происходит перераспределение напряжения фаз относительно земли. Uф, которой коснулся человек, однозначно меньше напряжения опережающей фазы.

Устройство выбора фазы для замыкания работает со следующей логикой:

 Uф, которой касается

 Uф, опережающей

Применение малых напряжений

Малое напряжение  < 42 В

U = 10, 12, 24, 36, 42 В

На постоянном токе U = 110 В

БСНИ – безопасное сверхнизкое напряжение  50 В

Применение малого напряжения не обеспечивает полную безопасность.

Требования к источникам – либо автономные источники, либо понижающие трансформаторы, имеющие гальваническую развязку и имеющие защиту от перехода напряжения с высокой стороны. Можно применять электромашинный преобразователь.

Применение: в особо опасных помещениях, при проведении строительных работ.

Электрическое разделение сетей.

Разветвленные сети с изолированной нейтралью, имеющие большую емкость и малое сопротивление изоляции.

Uф/Rh

Начинаем работать на этом участке

Ih = Uф/(Rh+r/3)

Потребитель подключается через разделительный трансформатор. Ограничение применения большие массогабаритные трансформаторы. В соответствии с ПУЭ можно подключать к ним не более одного потребителя. Запрещается в разделительном трансформаторе заземлять или занулять нейтраль на вторичной стороне, либо заземлять выводы этой вторичной обмотки.

Защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны трансформатора на низшую.

Защита специальным предохранителем.

экран



Uмал

U = Uм + UЗ U = Uм + UЗ/2

Контроль изоляции

не осуществляет защиты от поражения электрическим током

измерение Rизол с целью выявления дефектов и предупреждения замыканий на землю и КЗ

2 вида контроля:

периодический контроль (оперативный)

ПКИ (постоянный контроль изоляции)

Периодический осуществляется с помощью МЕГАОМЕТРА.

Для определения типа изоляции нужно знать Uраб  Rизол доп  измерение на определенном пределе  U  Rизол с помощью мегаометра

Мегаометр на сеть – оперативное U – Rизол

Недостатки:

требуется выключенная сеть

измерение в дискретные промежутки времени

измерение на постоянном токе (отличны от реальных значений на переменном)

ПКИ – измерение Rизол под рабочим напряжением в течении всего времени работы электроустановки с действием на сигнал – сложное устройство, реагирует на оперативный ток с действием на сигнал.

Защитное изолирование.

рабочая изоляция обеспечивает работоспособность установки

дополнительная изоляция – дополнение к рабочей для защиты от поражения электрическим током

двойная изоляция – рабочая + дополнительная

усиленная изоляция – эквивалентна двойной

Компенсация емкостной составляющей токов замыкания на землю.

Если Ссети = 0,3 мкФ/фаза, то полная проводимость фазных проводов мало отличается от емкостной. Дальнейшее  Rизол не приведет к  сопротивления проводов относительно земли.

Между нейтральной точкой и землей включают компенсационную индуктивность (в резонанс с емкостью).

L, r0

некомпенсированный

IЗ

IС

IЗ

Воздействие ЭМП на человека и окружающую среду.

Электрическое поле создает электрический заряд (неподвижный)

Магнитное поле создается движущимся зарядом.

Е, H – напряженности D – диэлектрическое смещение, B – магнитная индукция.

Скорость распространения ЭМВ в среде V = c/sqrt()

Полный спектр ЭМВ.

ДВ 1 – 104 Гц

РВ 104 – 31010 Гц

Поддиапазоны ВЧ 100 кГц – 30 МГц

УВЧ 30 МГц – 300 МГц

СВЧ 300 МГц – 300 ГГЦ

ИКВ 31010 – 41011 Гц

Свет 41014 – 7,51014 Гц

УФВ 7,51014 – 7,51016 Гц

Рентген 7,51016 – 21019 Гц

излуч 21019 – 1021 Гц

Космические лучи > 1021 Гц

Линейные среды – параметры среды не зависят от значений ЭМП

Источники ЭМП:

атмосферное электричество

радиоизлучение Солнца и галактик

ЭМП Земли

Радиотехника и связь

Металлургия

Эл-тех промышленность

Эл-термич. установки

Интроскопические методы исследования

ОРУ,ЗРУ

ЛЭП > 330 кВ

Соленоиды

Постоянные магниты

Электромагниты

Биологическое действие ЭМП промышленной частоты.

Будем говорить об интенсивности электрического поля промышленной частоты. Интенсивность м/п при U> 330 кВ.

Биологические эффекты накапливаются, в результате возможно развитие отдаленных эффектов: рак крови, опухоль мозга …

При 50 Гц можно констатировать, что эл. и магн. Поля не связаны между собой, поэтому их воздействие можно рассматривать отдельно. При 50 Гц поглощение м/п в 50 раз меньше, чем электрического.

Электроустановки на 50 Гц – электрическое квазистатическое поле.

Поле является неравномерным, несимметричным, т. к. образовано электродами различной формы.

Тепловое и информационное воздействие – возбудимость ЦНС рефлекторное воздействие поля, тормозной эффект – прямое воздействие на спиной и головной мозг. Основной фактор – индуцированный в теле человека ток.

Напряженность эл. поля зависит от ряда факторов:

напряжение электроустановки

расстояние от точки, в которой определяют напряженность и токоведущими частями

высоты размещения над землей токоведущих частей

Для уединенного,  длинного прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине

Е = /(20m) В/м

 - линейная плотность заряда

0 – 8,8510-12 Ф/м

m – кратчайшее расстояние от провода, в котором определяют напряженность. Вектор Е совпадает по направлению с линией, соединяющей точку и провод.

Если взять трехпроводную трехфазную воздушную линию: Е=сUф/(40)К

Линия переменного тока 500 кВ

незначительно

2 м

22 м

12 кВ/м

9 кВ/м

Через человека, находящегося вблизи электроустановок, постоянно стекает электрический ток. Если он изолирован от земли, через него все равно течет ток. В обоих случаях значение тока почти одинаково.

Значение тока зависит от:

Uном

Местонахождения человека

ОРУ 500 кВ I = 250 мкА

Iср = 135 мкА

ОРУ 750 кВ Imax = 350 мкА

Iср = 180 мкА

Около опоры несколько мкА, около провдов 500 – 700 мкА. Вдали от проволов 100 – 150 мкА

Нормирование воздействия электрического поля промышленной частоты.

Степень отрицательного воздействия эл. поля можно оценить по:

количеству поглощаемой телом человека энергии эл. поля

напряженности поля, там где находится человек

С точки зрения удоьства измерения нормируемой величиной является Е

Длительное значение тока, протекающего через тело человека 50 – 60 мкА (ГОСТ 10.1002 – 84)

Предельный уровень напряженности 25 кВ/м

Пребывание в электрическом поле до 5 кВ/м допускается без применения средств защиты.

5 – 25 кВ/м ограничение пребывания по времени.

20 – 25 кВ/м время < 10 мин.

5 – 20 кВ/м t = 50 /Е – 2  Е = 50/t + 2

При нахождении персонала в зоне различной напряженности время пребывания

Tпр = 8(tE1/TE1 + … + tEn/TEn)

Tпр – приведенное время, эквивалентное по биологическому действию эффекту пребывания в эл. поле в нижней границе нормируемой напряженности.

TEn – допустимое пребывание, соответствующее напряженностям.

Tпр  8 часов

до 5 кВ/м – без ограничения времени

от 5 до 10 кВ/м – 3 часа

от 10 до 15 кВ/м – 90 мин

от 16 до 20 кВ/м – 10 мин

от 20 до 25 кВ/м – 5 мин

Прогнозирование радиационной обстановки при ядерной катастрофе

ЯК – аварии на предприятии ядерного цикла; ядерный взрыв.

При прогнозировании обстановки:

определение (уточнение) закона спада уровня радиации Д – доза, Р = dД/dt экспозиционная доза

определение дозы внешнего -излучения

определение допустимого времени пребывания людей на местности, зараженной радиоактивными веществами при заданной дозе облучения

определение времени входа в зону заражения при заданном значении дозы облучения и продолжительности работы

При делении ядерного топлива образуется несколько сот радионуклидов с разными периодами полураспада (T1/2). В общем случае состав этой смеси неизвестен, поэтому говорим об усредненном значении показателя спада:

Рt2 = Рt1(t2/t1)-n, где Рt1 и Рt2 – уровни радиации во времена t1 и t2; n – показатель спада уровня радиации.

Коэффициент n необходимо постоянно уточнять по измеренным Рt1 и Рt2.

n = lg(Рt1/ Рt2)/lg(t2/t1) для ядерного взрыва n=1,2, при ядерной аварии n = 0,5

Рt = Рисх(t/tисх)-n, где tисх – время после начала катастрофы

tисх – 1 час – ядерный взрыв

tисх – неизвестно – ядерная авария

Рt1

Рt2

Определение дозы внешнего -излучения

Р = dД/dt при неизвестном составе оценивается только внешнее -излучение

Д = t1∫t2 Р(t)dt = t1∫t2 Р1(t/t1)-ndt = P1/t1-n t1∫t2 t-ndt = P1/t11/(1-n)t1-n ∣t1t2 = P1/(t1(1-n))(t21-n – t11-n) = 1/(1-n)(P2t2 – P1t1)

Для ядерного взрыва: Д = 5P1t1 - 2P2t2

Для ядерной аварии: Д = 2P1t1 - 2P2t2

Доза до полного распада (при n = 1,2): Д = 5 P1t1 – атомный взрыв

Д =  - атомная авария

Определение допустимого времени пребывания

Тдоп = tk - tm tk = t1 tm = t2

Д = Ддоп Рк = Р1 Рм = Р2

Время входа для оптимального входа, чтобы не поздно и не рано

Лекция №14

Звук — колебательное движение упругой среды, распространяется волнообразно

Шум — беспорядочное сочетание звуков различной частоты и различной интенсивности

Инфразвук — 20 Гц — Звук — 20 кГц — Ультразвук

Характеристики шумовых полей

Физические характеристики шумового поля

Звуковое давление — разность давлений в возмущенной и невозмущенной среде

P = Pмгн  P0 [Па] [Hм]

Pмгн — мгновенное давление

P0 — давление в невозмущенной среде

I = P2 / (  C)

 — скорость распространения звука

  С — удельное акустическое сопротивление среды

вуковая мощность — общее количество энергии излучаемое в пространство за единицу времени

W = ∫ I dS

W = S I = 2  r2 I [Вт] — открытое пространство (отсутствие отраженного звука)

I = W / (2  r2)

помещении действует прямой и отраженный звук

Iотр = 4 W / A

А — характеристика помещения (облицовочные материалы) — общее звукопоглащение

 = (Iпад – Iотр) / Iпад

 = 0 … 1

 = 0 — падающий и отраженный звуки одинаковы

 = 1 — полностью поглащается материалами

А = 1 S1 + … n Sn

1…n — звукопоглощение различных поверхностей

S1…n — площадь

I = W / (2  r2) + 4 W / A

Уровень интенсивности через абсолютное значение интенсивности

LI = 10  lg (I / I0)

LP = 20  lg (P / P0)

Складывать уровни звукового давления нельзя. Перейти от уровня к интенсивностям

= I0  10 0,1 Li

P = P0  10 0,05 Lp

I = I1 + I2 … In = I0 i=1n ( 10 0,1 LIi )

Звуковая мощность и звуковое давление можно представить в виде суммы синусоидальных

колебаний определенной

частоты. Каждое такое

синусоидальное колебание можно характеризовать среднеквадратичным значением и частотой.

Частотный спектр.

В зависимости среднеквадратичного значения от частоты (по характеру спектра) шумы подразделяют на:

низкочастотные (максимум находится ниже 400 Гц)

среднечастотные (400 – 1000 Гц)

высокочастотные (выше 1000 Гц)

Для измерения шума используют различные шумомеры

микрофон

fгр = √(fнижн  fверх)

Актава — fверх / fнижн = 2

Нормирование шума

ГОСТ 1.003-83

Классификация шумов

По характеру спектра:

широкополосные (непрерывный спектр шириной более 1 актавы)

тональные (узкий спектр)

По временным характеристикам:

постоянные шумы (за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 dB по шкале А) [dBA]

непостоянные шумы (колебающиеся во времени – меняющиеся непрерывно – на 5 dB с интервалом 1 с и более

импульсные шумы состоят из одного или нескольких сигналов длительностью менее 1 с

При нормировании шума исходят из допустимых (терпимых) условий

Нормирование непостоянного шума

Приводится к постоянному по эквивалентному уровню энергии (в dBA)

Способы защиты от шума

по Белову

Обеспечивается за счет:

разработка шумобезопасной техники

применение коллективных способов защиты

применение индивидуальных способов защиты

Методы и способы:

уменьшение шума в источнике

изменение направленности излучения

рациональная планировка цехов предприятий

акустическая обработка помещений

уменьшение шума на пути его распространения

применение индивидуальных средств защиты

Лекция №15 Инфразвук

Колебания среды с f < 20 Гц

При воздействии возникает головная боль

100 – 120 дБ – вызывает осязаемое движение базабанных перепонок, понижается острота слуха, зрения.

С увеличением уровня инфразвука появляется чувство вибрации внитренних органов.

Низкочастотные колебания >150 дБ не переносятся человеком.

Нормирование инфразвука (по санитарным нормам и правилам)

Уровень звукового давления, значения которого в актавах 2, 4, 8, 16, 31.5 не более 90 дБ

Внутри здания инфразвук не нормируется

Допускается оценка уровня инфразвука в дБ по шкале А или линейной шкале.

Методы и средства защиты от инфразвука.

Существенно отличаются от способов защиты от шума

Применение глушителей. Хороший эффект. Звук распространяется по определенному тракту.

Метод звукопоглощения. Там где есть источники устанавливают единичные звукопоглотители.

Ультразвук

f > 20 кГц

Ультразвук делится на два диапазона:

от 11,2 до 100 кГц, распространение ультразвука происходит воздушным и контактным путем.

Очистка деталей, гидролокация, ускорение химических реакций, медицина, сварка.

Естественные источники: различные животные, природные явления.

Нормирование ультразвука по ГОСТ.

Уровни звуковых давлений в двух диапазонах частот:

11 – 20 кГц — 75 – 110 дБ;

20 –100 кГц — не более 110 дБ.

Воздействие на человека: операторы ультразвуковых установок.

Функциональные нарушения центральной нервной системы;

Изменяется кровенное давление, состав и свойства крови;

Головные боли, быстрая утомляемость;

Потеря слуховой чувствительности.

Способы защиты от воздействия ультразвука.

При передаче через воздух:

использование более высоких рабочих частот;

изготовление оборудования в звукоизолирующем исполнении (обклейка эластичными материалами;

установка специальных экранов;

установка источников в отдельных помещениях.

При контактном воздействии:

исключение контакта человека с этой установкой;

специальные индивидуальные средства защиты (вибрационнные перчатки, виброизолирующие покрытия).

Защита от воздействия вибраций.

Причины

Возникают при работе машины и неуравновешении силовых воздействий

Неуравновешанные силы появляются из-за дисбаланса.

Лекция 16.

Кинематические причины: движение транспорта по неровной поверхности.

Основные параметры вибрации:

Амплитуда, (период) виброперемещения Xm

Амплитуда виброскорости Vm

Амплитуда виброускорения am

В общем случае параметры являются функцией времени.

Спектры колебаний: непрерывные; дискретные.

Обычно имеют в виду действующие значения параметров

Среднеквадратичное значение

Рассматривают уровни скорости, ускорения:

где V – среднеквадратичное значение виброскорости м/с

V0 – опорная виброскорость = 5  10 –8 м/с

При суммировании складываются среднеквадратичные скорости.

ГОСТ 12.1012.78

Классификация вибраций:

по способу передачи на человека:

бщая вибрация – передается через опорные поверхности сидящего или стоящего человека;

Локальная вибрация – через руки человека.

по направлению действия:

Вдоль оси ортогональной системы координат

Вдоль оси ортогональной системы координат Xp, Yp, Zp

(рисунок отбойного молотка с осями Xp, Yp, Zp)

Общие вибрации по источнику возникновения подразделяются на:

1)) транспортная, которая возникает при движении машины по местности

3)) технологическая, возникающая при стационарной работе механизмов

Плечевой пояс

Тела обладают массой, но не деформируются

Пружины идеальные, которые лишены массы и трения

Вязкие связи и демфиры оказывают сопротивление пропорционально скорости.

На частотах до 100 Гц — это упрощение оправдано.

До 100 Гц человека можно рассматривать как линейную систему.

Такая модель имеет определенные резонансы.

Глазное яблоко 30 – 80 Гц

Плечевой пояс 4 – 5 Гц

Сомкнутая кисть 50 – 200 Гц

Брюшная полость 4 – 8 Гц

Для большинства органов 6 – 9 Гц за исключением некоторых

Колебания именно с этой частотой вредны

Вибрационные воздействия в диапазоне 10 –1 – 10 5 Гц разделяют на три области частот:

низкочастотная – меньше 1 Гц – качка (укачивание)

1 – 80 Гц

более 80 Гц

3 диапазон остался вне нормирования. Вибрационный эффект теряет свой характер при увеличении частоты.

Очень сильная зависимость от локальной точки приложения вибрации.

Нормирование вибраций. В соответствии с ГОСТ и санитарными нормами.

Вибрация нормируется для каждого установившегося направления, для различного вида работ, помещения.

Защита от воздействия вибрации.

Воздействие на источник вибрации.

Достигается изменением конструкции машин за счет увеличения жесткости.

Индивидуальные средства защиты:

Перчатки, руковицы

Обувь и так далее.

Методы анализа риска.

Термины опасность, надежность, риск часто путают.

Риск — вероятность человеческих потерь.

Лекция №17.

Риск [последствия / время] = частота [события / время] величина [последствия / событие]

50 млн/год — число автомобильных аварий

10 –3 — летальных исходов в аварии

Риск 50  10 3 летальных исходов в год

Для одного человека 50  10 3 / = 2,5  10 –4 летальных исходов в год

200  10 6 — число населения.

Теория безопасности и теория риска должна давать методы, которые позволяют:

Анализировать развитие событий в случае отказа тех или иных систем, чтобы уменьшить их последствия.

втомобильный транспорт 3  10 –4 летал/год

Электрический транспорт 2  10 –4 летал/год

Воздушный транспорт 9  10 –6 летал/год

В разных задачах риск либо вероятность возникновения аварийной ситуации, либо масштаб.

В принятии решения по риску принимают участие:

технические эксперты.

представители отдельных групп, заинтересованных в данных решениях.

На субъективность восприяния риска влияет множество факторов:

сочетание благ от технологии с оценкой последствий от аварий;

распределение угрозы во времени (люди относятся терпимее к мелким авариям);

контроллируемость;

добровольность;

новизна.

Предварительный анализ опасности.

Всю систему разбивают на подсистемы для того, чтобы выявить, какие из них представляют большую опасность:

выявление источников опасности

определение частей системы, которые могут вызвать опасное состояние

анализу подвергают те части, которые представляют опасность

Выполнение ПАО (предварительный анализ опасности)

Выявление последовательности опасных ситуаций

Построение деревьев событий и отказов.

Рассмотрим пример построения дерева отказа электроустановки.

П = P / Рузо

Порядок проведения количественного анализа

Составляется модель (вероятности), в которой роль того или иного элемента оценивается по вероятности

Математическая модель

На основании статистики определяются вероятности опасных состояний

Количественная оценка

Лекция 18

Электрические установки питающиеся от сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.

АБ – безопасное состояние

АП – поражение электрическим током

А1 – состояние электроустановки: находится под рабочим напряжением

А2 – прикосновение человека к нетоковедущим частям

А3 – замыкание фазного провода на корпус одного из потребителей электроэнергии

А4 – отказ заземления (обрыв провода, недопустимое увеличение сопротивления заземления)

А5 – низкое сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли

А6 – низкое сопротивление человека

А7 – случайное прикосновение человека к токоведущей часте

А8 – замыкание двух фаз проводов на различные корпуса электроустановок

А9 – отказ максимально-токовой защиты

А10 – отказ УЗО, реагирующего на оперативный ток

Р =   Т

 - интенсивность – среднее число потоков в единицу времени

 = const[число событий \ ед. времени]

Дерево событий