Характеристика лазерного излучения.
Принцип действия лазерного излучения основан на свойстве атома, излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное с малой энергией.
Лазеры генерируют электромагнитные излучения длиной волны (λ) в диапазоне от 0,2 до 1000 мкм.
По биологическому действию весь диапазон электромагнитных излучений лазеров делится на четыре области:
- ультрафиолетовая область (λ = 0.2…0.4 мкм);
- видимая область (λ = 0.4...0.75 мкм);
- ближняя инфракрасная область (λ = 0.75...1.4 мкм);
- дальняя инфракрасная область (λ >1.4 мкм).
Лазеры по характеру генерации излучения делятся на два вида:
- импульсные (длительность излучения равно или меньше 0,25 секунд);
- непрерывного действия (длительность излучения более 0,25 секунд);
В зависимости от потенциальной опасности обслуживания лазерных установок они подразделяются на четыре класса.
Лазерные генераторы импульсные характеризуются выходной энергией (Дж), а непрерывного излучения - выходной мощностью (Вт).
Нормируемыми величинами лазерного излучения являются:
- отношение мощности потока к площади поверхности облучения (Вт/см2);
- отношение плотности энергии на единицу поверхности облучения (Дж/см2).
Поражающий эффект лазерного излучения зависит от мощности и плотности энергии, длительности импульсов, времени воздействия, длины волны излучения, частоты повторения импульсов, биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.
Лазерные излучения могут оказывать два основных воздействия:
- нетермическое действие;
- термическое действие.
Нормы устанавливают предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в энергетической экспозиции облучаемых тканей, Дж/см2.
Нормируют энергетическую экспозицию отдельно для роговицы глаза, сетчатки глаза и кожи. Органы, по которым суммируются биологические эффекты, указаны в нормах.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения устанавливают с учетом:
- длины волны,мкм;
- длительности импульса, сек;
- частоты повторения импульса, Гц;
- длительности воздействия, сек.
Кроме того, в диапазоне волн 0.75…1.4 мкм величина предельно допустимого уровня устанавливается с учетом:
- углового размера источника излучения, см;
- диаметра пятна засветки на сетчатке глаза, см.
- диаметра зрачка глаза, см.
В диапазоне волн 0.4…0.75 мкм предельно допустимого уровня устанавливается с учетом:
- фоновой освещенности роговицы.
Характеристика термических опасных и вредных
Производственных факторов
Основной причиной образования термических опасных и вредных производственных факторов является повреждение теплотехнического оборудования в результате нарушения его механической прочности.
Механическая прочность - способность материала воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх предела установленных величин.
Причины повреждения технологического оборудования делится на три группы:
- повреждения механическими воздействиями;
- повреждения температурными воздействиями;
- повреждения химическими воздействиями.
Механические воздействия могут быть трех видов:
- образованием повышенного или пониженного давления (вызвано нарушениями материального или теплового баланса, процессов конденсации, попадания легкокипящих жидкостей в объем высоко нагревательных аппаратов, нарушением протекания экзотермических химических процессов и т.д.);
- воздействием динамических нагрузок (за счет их возникают напряжения превышающие до 10 - 15 раз те, которые образуются при тех же стандартных нагрузках, например: при резком изменении давления, гидравлическом ударе, вибрации, внешних механических ударах);
- эрозионный износ (под действием движущейся среды возможен механический износ стенок аппаратов, то есть - эрозия). Эрозия происходит при обтекании стенок потоком твердых, жидких или газообразных веществ, а так же при воздействии электрических разрядов.
Исходя из славного разрушающего фактора, различают пять видов эрозии: газовую, абразивную, навигационную, электрическую и ультразвуковую.
Температурные воздействия возникают, когда на материал стенок аппаратов и трубопроводов воздействует температура, которая вызывает:
- температурные напряжения (конструкция препятствует свободному изменению линейных размеров - рвется и разрушается металл);
- изменением механических свойств металлов (воздействует высокая или низкая температура).
Химические воздействия (в результате химического воздействия агрессивных веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, происходит постепенное уменьшение толщины стенок аппарата и снижение механических свойств металла за счет коррозии).
Различают три вида коррозии:
- прямое химическое воздействие (химическая реакция);
- воздействие электрохимической реакции (электрохимическая коррозия);
- воздействие на металл микроорганизмов (биохимическая коррозия).
Термически опасные и вредные производственные факторы возникают при образовании пыле-воздушных, газо-воздушных и паро-воздушных смесей, горючих твердых и жидких веществ с окислителем (воздухом) и наличии источника зажигания.
Горение - это химическая реакция окисления горючего вещества окислителем.
Термически опасные и вредные производственные факторы характеризуют следующие показатели:
- температурой нагрева (нагрев горючего вещества до температуры плавления);
- температура плавления (разложение и начало испарения горючего вещества);
- температура вспышки (образование неустойчивого испарения горючего вещества, приводящее к вспышке);
- температура воспламенения (образование устойчивого испарения горючего вещества, приводящее к горению);
- температура горения (устойчивое горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла и свечения).
Пожар - это неуправляемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.
Излучаемая теплота от очага горения вызывает боль и ожоги.
Боль ощущается при интенсивности теплового излучения 625 кДж·мин/м2 через 3 сек., а при интенсивности теплового излучения 250 кДж·мин/м2 через 14 сек.
Минимально безопасное расстояние (L, м) между пламенем и человеком ориентировано определяться по формуле:
, ()
где: Н - высота пламени горящего вещества, м.
Продолжительность пожара (Тп, ч) определяется по формуле:
, ()
где: N - количество горящего вещества, кг/м2; υ - скорость выгорания вещества, кг/(м2·ч).
При наличии в помещении различных видов твердых и жидких веществ и отношении площади помещения (Sп) к площади окон (Sо) находящееся в пределах от 4 до 10, время пожара определяется по формуле:
, ()
где: qi - количество горящего вещества, кг/м2; ni - коэффициент, учитывающий скорость горения вещества, кг/(м2·ч).
5. Оценка уровня состояния безопасности подсистемы «Машина»
Безопасность производственного оборудования (машины) - свойство оборудования (машины) сохранять безопасное состояние при выполнении, заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документации.
Основными этапами в оценке уровня состояния безопасности подсистемы "Машина" являются:
- декомпозиция подсистемы "машина" на элементы (предполагает расчленение общей конструкции машины или оборудования на отдельные механизмы, узлы или части для выявления исходящих от них опасностей или их опасных сочетаний);
- идентификация опасностей в подсистеме "машина" (предполагает установления опасностей и их причин, которые создаются каждым элементом - механизмом, узлом или частью конструкции машины);
- идентификация средств защиты от опасностей в подсистеме машина" (предполагает установления полного перечня средств защиты от опасностей исходящих от каждого элемента, механизма, узла или части конструкции машины);
- определение критерия состояния безопасности подсистемы "Машина " (показатель характеризующий отношение выявленного количества средств защиты от опасностей в подсистеме "машина" к необходимому количеству согласно нормативно-технической документации).
Процедура оценки уровня безопасности подсистемы "машина" предполагает оценку безопасности конструкции машины или оборудования при испытаниях (новых или после ремонта) методами осмотра, апробирования и изучения с последующими сравнениями с требованиями нормативно-технической документации.
Осмотром и апробированием оценивают:
- наличие защитных кабин (каркаса безопасности);
- безопасность входа и выхода на рабочее место;
- удобство и безопасность эксплуатации его в темное время;
- удобство наблюдения за рабочим органом, приборами и ориентирами;
- электробезопасность и пожаробезопасность;
- наличие и работа устройств исключающих запуск двигателя при включенной коробке переменных передач;
- наличие средств обеспечения безопасности сборочных единиц машин, работающих под давлением или при высокой температуре;
- обеспечение условий труда (наличие отопления, кондиционирования, стеклоочистителей, ремней безопасности, устройств фиксирующих навеску машины в транспортном положении);
- наличие, надежность и окраску ограждений опасных мест;
- наличие площадок, поручней и упоров для ног, мест зачаливания и домкратов.
Измерением оценивают:
- ограждения опасных зон;
- нагрузку на управляемые колеса;
- статическую устойчивость машины;
- осевой зазор рулевого колеса и эффективность тормозов;
- размер рабочего места оператора и обзорность с него;
- шум, вибрации, и параметры микроклимата на рабочем месте;
- габаритные размеры машины;
- крепление привязных ремней безопасности;
- содержание пыли и вредных веществ в воздухе рабочей зоны;
- освещенность рабочей зоны в темное время суток;
- внешний шум;
- защитные свойства кабины и каркаса;
- размеры рабочего места оператора.
Методика и аппаратура для оценки безопасности предусмотрена определенной нормативно-технической документации.
Безопасность труда оценивается вероятностью безопасной работы (Рб), определяемой по формуле:
, ()
где: mt - математическое ожидание суммарной продолжительности опасных ситуаций в течение смены, ч; Т - длительность смены, ч.
Безопасность на машинах различной конструкции, но одного назначения оценивают по коэффициенту (Ку), определяемому по формуле:
, ()
где: N - число опасных ситуаций, ед.; W - единица выполненной сменной работы, ед.
Уровень состояния безопасности подсистемы "машина" может быть оценен коэффициентом уровня безопасности (Куб) и определен по формулам:
, ()
, ()
где: N - общее количество соответствия требованиям нормативно-технической документации, ед.; n - количество фактического соответствия требованиям нормативно-технической документации, ед.