10 Охрана труда и окружающей среды.

Целью этого раздела дипломной работы является определение вредных и опасных производственных факторов при разработке, наладке и эксплуатации устройства, а также разработка мероприятий, которые направлены на создание условий труда, которые отвечают требованиям норм и стандартов по охране труда и технике безопасности.

        Особенное внимание будет направленно на факторы, которые могут подействовать на работоспособность и безопасность монтажника и наладчика отдельных блоков и всего аппарата вместе. Это связано с тем, что при выполнении этих работ необходимо выполнять пайку, измерение режима работы схемы, наладку, контроль и т.д.

10.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов.

К основным вредным и опасным факторам, что влияют на работников, которые задействованы на производстве РЭС, относят:

-         Повышенные уровни электромагнитного поля (уровни излучений должны отвечать ГОСТ 12.1.006-84);

-         Недостаточная освещенность рабочей зоны (условия освещенности       производственных помещений должны удовлетворять нормам, отмеченным в СНиП ИИ-4-79/85);

-         Опасность поражения электрическим током;

-         Неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны (величины показателей микроклимата в производственных помещениях должны удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99);

-         Содержание (в воздухе рабочей зоны) вредных веществ разного характера в опасных концентрациях, что превышают предельно допустимые (ГДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны должна удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-80, для аэрозоля свинца см. п. 1.1.2);

-         Повышенный уровень шума на рабочем месте (допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах стоит принимать соответственно санитарным нормам допустимых уровней шума на рабочих местах ДСН 3.3.6.037-99);

-         Повышенная напряженность электрического поля промышленной частоты на рабочем месте (напряженность электрических полей промышленной частоты на рабочих местах должна удовлетворять нормам, отмеченным в   ГОСТ 12.1.002-88).

10.2 Условия труда на рабочем месте.

        Помещение, в котором происходят технологические операции по изготовлению и наладке изделия находится в панельном доме. Вибрации и вредные вещества отсутствуют. Покрытие пола керамическая плитка.

Геометрические размеры помещения:

-         длина а = 10.0 м;

-         ширина b = 5 м;

-         высота h = 3.4 м;

Количество лиц, работающих в помещении, – 6 человек.

Определим значение площади и объема помещения:

S1=a×b=5×10=50 м2 – площадь помещения;

SП=8,5 м2 – общая площадь столов и шкафа;

S= S1 -Sп=41,5 м2;

V=S×h=141,1 м3;

Рассчитаем значение площади и объема помещения на одно лицо, результаты внесем в таблицу №10.1.

Таблица №10.1.

Объем помещения, что приходится на одного человека и полезная площадь больше нормативного значения в соответствии с СН245-82 и ОНТП-24-86.

10.3 Микроклимат.

Воспользуемся ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99, что устанавливают такие параметры микроклимата как температура, влажность и подвижность воздуха в зависимости от вида выполняемых работ, периода года.

Работу, которая выполняется в рассмотренном помещении можно отнести к категории 1а, потому что она выполняется сидя и не требует физических усилий. Энергозатраты организма человека при таком виде работ составляют до 120 ккал/год.

Источником теплового излучения является радиатор центрального отопления, что состоит из семи секций.

Нормируемые значения параметров микроклимата соответственно ДСН 3.3.6.042-99  представлены в табл.2.

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений приведены в таблице №10.2:

Таблица №10.2.

Параметры микроклимата поддерживаются системами  кондициони­ро­ва­­ния и обогрева.

10.4 Оценка санитарных норм условий труда при пайке элементов.

При сборке используется ручная пайка, выполняемая электрическим паяльником мощностью 20...40 Вт. Удельное образование аэрозоля свинца при этом составляет 0,02...0,04мг/100 паек.

Согласно сборочному чертежу, в качестве припоя используется оловянно-свинцовый припой марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76, а флюс  используется безкислотный КЕ ГОСТ 1797-64. Для удаления остатков флюса применяется этиловый спирт или ацетон. В состав  припоя входит олово Sn в количестве 60-62%  и свинец Pb в количестве 38-40%.

Флюс состоит из сосновой канифоли в количестве 15-28%, и этилового спирта в количестве 72-85%.

Свинец является чрезвычайно опасным веществом (класс 1), ГДК в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м. Олово является веществом умеренно опасным (класс 3) ГДК 10мг/м. Спирт этиловый является безопасным веществом (класс 4) ГДК в воздухе рабочей зоны 1000мг/м.

Определим концентрацию аэрозоля свинца:

Сфакт_.=0,6×в×n×N×t/V = 0,6×0,03×2×4×8/141=0,00817 мг/м, где

в - удельное образование аэрозолю свинца (y=0,03мг/100 паек);

n - количество паек в минуту (n=2);

N - количество рабочих мест (N=4);

V - объем помещения, м ( V=141 м);

t - длительность сборки изделия, час. (t=8 часов);

Следовательно, при заданных условиях технологического процесса концентрация аэрозоля свинца в воздухе рабочей зоны не будет превышать предельно допустимую концентрацию 0,01 мг/м. Так, как пары свинца не превышают ГДК, то нет необходимости в дополнительной вентиляции участков по работе с пайкой.

10.5 Освещение.

10.5.1 Расчет естественного освещения.

При монтаже печатных плат уровень освещенности должен быть оптимальным. При очень ярком освещении возникают неприятные ощущения в глазах, как следствие быстрая усталость и потеря работоспособности.

Естественное освещение помещения осуществляется боковым светом сквозь световые проемы (окна) во внешних стенах или через прозрачные части стен (например, пропускающие свет стеклоблоки).

Основным для расчета природного освещения является коэффициент естественной освещенности (КЕО), что зависит от широты местности, времени года, а также погоды, и по которым приводится нормирование естественного освещения.

При одностороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, которая расположена на расстоянии 1 м от стены, которая наиболее отдалена от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного размера помещения и условной рабочей поверхности.

Согласно СНиП ИИ-4-79/85 нормируемое значение КЕО для работ высокой точности для третьего пояса е_н^III=2 % выбираем для естественного освещения в районах с малым снежным покровом.

        Так как Киев расположен в IV поясе светового климата, то значение КЕО определим по формуле:

е_н^IV = е_н^III• m• с

где е_н^III - значение КЕО для III пояса;

m =0,9 - коэффициент светового климата для Киева;

c =0,75 - коэффициент солнечности климата.

е_н ^IV = 2,0×0,9×0,75 = 1,35

Фактическое значение е_ф при боковом освещении определим по формуле:

е_ф=е_б×q×r₁×T₀/Kз

где q=0,75- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба и зависит от угловой высоты α светового проема над рабочей поверхностью;

Кз = 1,3- коэффициент запаса (производственное помещение с воздушной средой, что содержит менее 1мг/м³ пыли);

r₁ - коэффициент, который учитывает отражение света от внутренних поверхностей помещения. Данный коэффициент зависит от ряда факторов:

-         отношение глубины помещения b=5 м к высоте окна от уровня рабочей поверхности к верху края окна h = 2,9  м;

-         отношение расстояния l=1 м – расчетной точки от внешней стены к глубине помещения;

-         отношение длины помещения l_п =10 м к его глубине;

-         средневзвешенного коэффициента помещения, который рассчиты­ва­ет­ся по формуле:

где r₁r₂r₃ - коэффициент отражения соответственно потолка, стен и пола, и, найден по таблице: ρ₁= 0,7; ρ₂= 0,6; ρ₃= 0,1;

S₁,S_2, S₃ - площади потолка, стен, пола.

Для рассмотренного помещения: S₁=50 м2, S₂=84 м2, S₃=50 м2.

При отношении

b/h=5/2,9=1,7;

l/b=1/5=0,2;

l_п/b=10/5=2;

r_{сравнен}=0,4;

Получим r₁=2,1.

е_б- геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении.

е_б=0,01×(n₁×n₂)

где n₁=6 - количество лучей за графиком Данилюка И., которые проходят от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения;

n₂=42 - количество лучей за графиком Данилюка И., которые проходят от неба через световые проемы в расчетной точке.

е_б=0,01×6×42=2,52

T₀ - общий коэффициент светопропускания, который определяется по формуле:

T₀=T₁ ×T₂ ×T₃ ×T₄ ×T₅

Где T₁ - коэффициент светопропускания материала стекла (двойной стеклопакет – Т₁=0,8);

T₂ – коэффициент, который учитывает потери света в перегородках оконных проемов (перегородки деревянные спаренные Т₂=0,7);

T₃ - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении Т₃=1);

T₄- коэффициент учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (при регулируемых жалюзях Т₄=1);

T₅- коэффициент учитывающий потери света в защитной сетке (при боковом освещении Т₅=1 );

Т₀=0,8×0,7×1×1×1=0,56

Подставим полученные результаты в формулу:

е_ф=е_б×q×r₁×T₀/Kз=2,52×0,75×2,1×0,56/1,3=1,71

Из проведенного расчета видно, что значение необходимое по естественному освещению выполняется, потому что расчетное значение КЕО для рабочей точки больше нормированного значения КЕО.

10.5.2 Расчет искусственного освещения.

В рассмотренном помещении, используется система общего равномерного освещения. Как источник света используются люминесцентные лампы низкого давления ЛБ 40 в количестве 32 штук, размещенные в шестнадцати светильниках, расположенные на потолке в четыре ряда.

Проверим освещенность, обеспечиваемую общим равномерным искусственным освещением. Для определения освещенности применим метод коэффициента использования светового потока:

где N - количество светильников в помещении;

n - количество ламп в одном светильнике (n = 4);

Фл- световой поток лампы, лм Фл = 3120лк. по  для  светильников ЛБ-40;

m - коэффициент, который учитывает увеличение освещенности за счет отражения (m = 1.2);

m - количество полурядов светильников (m = 4);

e_i - относительная освещенность за счет i-го полуряда светильников в рассмотренной точке;

y - коэффициент перехода от горизонтального освещения, создаваемого і-м полурядом в рассмотренной точке к освещению в наклонной плоскости;

K₃ - коэффициент запаса (при использовании люминесцентных ламп в  помещениях с воздушной средой, что содержит  менее  1 мг/м³  пилу, К_з = 1.5);

h - высота подвеса светильников относительно поверхности рабочего места (h=2.6м);

l_p - длина ряда светильников, м (l_p = 10 м);

Для определения табличного значения функции e находим отношение p и l:

p = p / n ,

где p - расстояние расчетной точки к проекции ряда светильников на

горизонтальную плоскость;

p = 1/4 = 0.25;

l = l₂ / n, где

l₂ - расстояние расчетной точки от стены (2.5 м).

l = 2.5 / 4 = 0.62.

Для угла a = 25° падение света I_a = 162 Лм.. по I_a для светильников 9-й группы определим f(p l) =0.55

e = f(p l) ×I_a = 0.55×162 = 89;

Норма общего освещения рабочих мест (контраст объекта различения средний,  разряд зрительной работы 3у; работа высокой точности)  составляет 300 Лк. Поэтому, Е _{фактическое} > Е _{необходимое}, СНиП 11-4-79/85 выполняются.

Также каждое рабочее место оборудовано источником местного освещения, для выполнения возможных работ связанных с выполнением операций высокой точности.

10.5.3 Оценка интенсивности инфракрасного излучения (ИИВ).

ИИВ производит на организм человека тепловое влияние, эффект которого зависит от длины волны, что является условием для глубины проникновения.  Действие ИИВ при поглощении в разных слоях кожи сводится к ее нагреванию, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усилению обмена веществ. Увеличивается  содержание  фосфора  и натрия в крови, происходит поляризация кожи человека.  ИИВ влияет на  функциональное состояние центральной нервной системы, вызывая изменения в сердечно-сосудистой системе. Длинноволновое ИИВ, проникая в  глазные яблока, вызывают ряд патологических изменений: коньюктивы, помутнение роговицы,  депигментация радужной  оболочки, спазм зениц и другие.

Источниками ИИВ в рассмотренном случае являются паяльники. Температуру паяльников найдем из следующего. Припой ПОС-61 имеет температуру плавления + 190 С. Температура паяльника должна быть выше на 50-70 С.  Поэтому паяльник нагревается до температуры + 260 С. Для оценки соответствия уровня ИИВ допустимым значением санитарных норм необходимо определить длину волны этого излучения:

l=2.88/T;

l- длина волны, мм;

Т - температура излучающей поверхности.

 l =  2.88/503= 5.73  мкм;

Согласно норм ГОСТ12.1.005-88 и ДСН 3.3.в.042 - 99 при облучении S_доп < 25% допустимой плотностью потока энергии:

S=p(d₁×l₁+d₂×l₂+d₃×l₃)

где S - излучаемая поверхность паяльника. Найдем излучаемую  поверхность  паяльника,  как сумму поверхностей трех цилиндров:

d₁=0,004 м; l₁=0,03 м;

d₂=0,01 м; l₂=0,03 м;

d₃=0,005 м; l₃=0,05 м;

S=3,14×(0,004×0,03+0,01×0,03+0,005×0,05)=0,0021 м²;

Определим интенсивность облучения. Так как расстояние от источ­ника излучения к человеку r=0.2м > =0.046м, то применим точечный метод:

q=0.91×S×((T/100)⁴-A)/r²;

А = 85 для кожного покрова человека;

q=0.91×0.0021×((503/100)⁴-85)/0.22=26,5 Вт/м2;

При длине волны l =5.76 мкм q_доп = 120 Вт/м2. Так как q<q_доп, то  дополнительных мероприятий защиты применять не нужно.

10.6 Акустический шум в рабочем помещении.

Шум вредно воздействует на здоровье человека. Для организации оценки шума санитарными нормами допускается пользоваться общим уровнем, измеренным шумоизмерителем по шкале "А" (уровень звука), который потом сравнивают с допустимым уровнем для данного типа помещения, – 55 дбА, соответственно ДСН 3.3.6.037-99

Максимальный уровень шума в помещении 45дбА, то есть ниже допустимого. В помещении цеха никаких видов вибрации нет.

10.7 Анализ потенциальных причин поражения электрическим током. Электробезопасность.

По способу защиты человека от поражения электрическим током согласно ГОСТ12.2.007.0-75 основную и вспомогательную аппаратуру относят до 01 класса.

        Согласно ГОСТ 12.1.038-88, предельнодопустимые напряжения прикосновения и токи через человека при нормальном (неаварийном) режиме работы изделия приведены в таблице №10.3:

Таблица №10.3.

Длительность действия напряжений, указанных в таблице, не более 10 минут на сутки и установлено из реакции чувствительности. Напряжение прикосновения и тока для людей, работающих в условиях высоких температур (выше 25^оС) и влажности (более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

Согласно техническому заданию эксплуатация модуля предусматривается в условиях производства при питании от сети переменного тока 220В, 50Гц. Поскольку в производственных условиях имеется возможность одновременного прикосновения человека к соединенным с землей конструкциями, то это обуславливает категорию помещений, как помещение с повышенной опасностью.

Значение рабочего напряжения прикосновения и тока сквозь человека не должно превышать значений, указанных в таблице, что приведена выше.

При аварийном режиме работы напряжение прикосновения и тока через человека не должно превышать значения, указанные в таблице №10.4:

Таблица №10.4.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и тока, которые проходят сквозь человека, отвечают переменным и не болевым (постоянным) токам, при аварийном режиме работы электрооборудования.

Для защиты человека от поражения электрическим током в производственных помещениях используется зануление оборудования. При наличии зануления замыкания фазы на корпус превращается в однофазное короткое замыкание от тока, которого срабатывает устройство максимальной токовой защиты и выключает поврежденное электрооборудование.

Расчет на  возникающую способность, включает нахождение величины тока короткого замыкания и проверку кратности его по отношению к номинальному току устройства максимальной токовой защиты.

Входные данные для расчета:

Uф = 220 В – фазное напряжение;

кабель четырехжильный  3 ´ 150 мм2  плюс  1´70 мм2;

материал – алюминий (r = 0.028 Ом´мм2 / м );

расстояние от трансформатора к потребителю L = 250 м;

номинальный ток срабатывания автомата защиты Iном – 250 А.

Ток однофазного короткого замыкания определим за формулой:

, где

активное сопротивление фазного провода:

r_ф = ( с × L ) /  S_ф = ( 0.028 ×  250 ) / 15 = 0,47 Ом

активное сопротивление нулевого  провода:

r_н = ( с × L ) /  S_н  = ( 0.028 ×  250 ) /  7  = 1  Ом

r_и = 0,3 Ом  –  рассчитанное сопротивление трансформатора мощностью 250 кВ * А. Кратность току однофазного короткого замыкания по отношению к номинальному току срабатывания автомата защиты:

Из расчетов видно, что при однофазном коротком замыкании автомат токовой защиты будет надежно срабатывать.

При однофазном коротком замыкании  нулевой провод и соединенный с ним корпус  электрооборудования за время срабатывания максимальной  токовой защиты находятся  под напряжением  ( U_пр ) относительно земли:

U_пр = I_к.з × r_н = 100 × 1 =100 В.

          Это напряжение  U_пр < U_пр.доп. согласно с ГОСТ12.1.038-88 при t<0.1с (U_пр=500В).

С целью снижения U_пр как в нормальном, так и в аварийном режиме необходимо использовать повторное заземление нулевого провода.

10.8 Мероприятия по пожарной безопасности.

Рассмотренное помещение соответственно к ОНТП 24 – 86 и СНиП 2.09.02-85  можно отнести к категории “В” по взрывопожарной опасности, рабочая зона помещения согласно с ПУЕ относится к классу П-IIа по пожарной опасности. То есть, это помещение  в котором находятся твердые и волокнистые горючие вещества (дверные рамы, двери, мебель и т.д.).

В рассмотренном помещении находятся дорогие приборы, поэтому пожар может привести к большим материальным потерям. Следовательно, проведение работ по созданию условий, при которых вероятность возникновения пожара уменьшается, имеет важное значение.

Возможными причинами возникновения пожара могут быть :

-         короткое замыкание проводки;

-         курение в неразрешенных местах, пользование бытовыми электронагревательными приборами.

В связи с этим, соответственно ПУЕ, необходимо  предусмотреть следующие мероприятия:

- тщательная изоляция всех токоведущих проводников к рабочим местам; периодический осмотр и проверка изоляции;

- строгое соблюдение норм противопожарной безопасности на рабочем месте.

Проводятся организационно-технологические мероприятия (запрещение курения, инструктаж).

На случай возникновения пожара – обеспечение возможности безопасной эвакуации людей через эвакуационные выходы. В помещении имеется план эвакуации.  Минимальное время эвакуации должно отвечать требованию СНиП 2.01.02-85, а максимальная отдаленность рабочих мест от эвакуационных выходов отвечает требованиям СНиП 2.09.02-85. Необходимое количество эвакуационных выходов, ширина проходов и степень огнестойкости дома также отвечает требованиям СНиП 2.01.02‑  85 и СНиП 2.09.02‑  85.

В помещении лаборатории  находятся:

-   огнетушитель ОУБ-3 – 1шт.;

-   огнетушитель ОП-1 "Момент" – 1шт.

Такое количество огнетушителей отвечает требованиям ISO3941-87, которыми предусмотрено обязательное наличие двух огнетушителей на 100 м² площади помещений.

По огнестойкости помещения лаборатории относятся к II-й степени огнестойкости (ГОСТ  12.1.004‑ 76), то есть механические конструкции в помещении, стены выполнены из огнеупорных материалов. Рабочие места, для выполнения работ, в положении сидя, организованны соответственно к ГОСТ  12.2.032‑  78.  Высота рабочего стола 0.8 м.

На случай возникновения пожара на лестничной площадке установлен пожарный щит, оборудованный пожарным инвентарем и огнетушителем марки ОУ–5 соответственно требованиям IS03941‑77 (огнетушитель углекислый, ручной) для гашения возгорания разных материалов и установок под напряжением до 1000В и химические, пенные ОХП‑10 – огнетушитель для гашения твердых материалов. Согласно ОНТП  24‑ 86 и ГОСТ 12.4.009-83 в пожарный щит входят:

–         асбест;

–         ящик с песком;

–         пожарный инвентарь.

Кроме того, на лестничных площадках имеется водопровод с внутренними пожарными кранами. Для связи с пожарной охраной служит внутренний телефон. В рабочем помещении выполняются все требования по пожарной безопасности соответственно требованиям НАПБ.А.01.001‑95 “Правила пожарной безопасности”.

С рабочими и обслуживающим персоналом предусматриваем проведение противопожарного инструктажа, занятий и бесед.