Розділ з охорони праці та навколишнього середовища
Мета роботи: аналіз можливих небезпечних та шкідливих чинників, які можуть мати місце при роботі цеху та лабораторії; розробка заходів, спрямованих на забезпечення здорових умов праці.
5.1 Аналіз умов праці при виконанні НДР
Дана науково-дослідна робота проводилася в лабораторії відділу технології синтезу та спікання надтвердих матеріалів ІНМ ім. Бакуля. Суть її полягає у дослідженні процесів спікання при високих тисках порошків кубічного нітриду бору, та дослідження властивостей одержаних зразків. В процесі роботи будуть використані наступні основні матеріали: порошок кубічного нітриду бору, порошки нітриду цирконію та алюмінію. При виконанні цієї роботи будуть використовуватись протирочне сито, апарат високого тиску (АВТ) типу “тороїд”, пост вакуумний універсальний (ВУП-4), ваги аналітичні, шліфувальний станок, електронний мікроскоп.
Об'єм виробничого приміщення на кожного працюючого припадає 15,5 M3, що відповідає будівельним нормам (СНиП 2.09.02-85). Площа, що припадає, на одного працюючого, повинна бути не менше 4,5 м2, відповідно до будівельних норм. Площа лабораторії становить 39 м2 , кількість працюючих в лабораторії - 3 чоловіки, тобто на кожного працюючого припадає 13 м2 , що цілком відповідає вимогам. Висота приміщення дорівнює 3,5 м згідно нормам (СНиП 2.09.02-85).
Категорію важкості виконуваної роботи можна визначити як – легка, 1б (ДСН 3.3.6.042-99). Мікроклімат у лабораторії підтримується за такими параметрами: температура 16 - 20 С 
в холодний період та 19 - 25 С - в теплий період року; відносна вологість 40 - 60 %, швидкість руху повітря не більше 0,1 м/с, що відповідає з вимогами ДСН 3.3.6.042 - 99.
Освітлення лабораторії природне та штучне. Джерелами штучного освітлення є люмінесцентні лампи. Для місцевого освітлення використовуються лампи розжарювання.
У таблиці 5.1 приведено перелік проведених операцій та шкідливі й небезпечні виробничі фактори, що можуть мати місце при виконанні науково-дослідної роботи.
Таблиця 5.1 - Шкідливі і небезпечні виробничі фактори, що можуть мати місце при виконанні деяких операцій НДР
| Найменування операцій | Устаткування | Потенційні небезпеки |
| Приготування суміші | Протирочне сито | Запиленість приміщення |
| Пресування | Розбірна прес-форма, прес гідравлічний | Електронебезпека, вібрації, травматизм, шум |
| Відпал | Вакуумна електропіч | Електронебезпека, високочастотне магнітне поле, шум |
| Спікання під високим тиском | Апарат високого тиску (АВТ) типу „тороїд” та “чечевиця” | Електронебезпека, високочастотне магнітне поле, вібрації, травматизм, шум |
Основні речовини, що використовуються в даній роботі: порошок кубічного нітриду бору, порошки нітриду цирконію та алюмінію не перевищують гранично припустимих концентрацій цих речовин у повітрі (cBN - 0,5 мг/м3, ZrN - 0,2 мг/м3, Al – 0,1 мг/м3) ГОСТ 12.1.005-88. В лабораторії функціонує вентиляційна система, що забезпечує чотириразовий обмін повітря (СНиП 2.04.05-91). При роботі з вище перерахованими порошками повинні передбачатися заходи, що виключають потрапляння часток порошку в органи дихання. При роботі на пресі недотримання вимог охорони праці може призвести до травматизму кінцівок.
В роботі застосовувались установка для спікання під високим тиском та інша апаратура, що живляться напругою від мережі 220 В, а також 380 В. Тому існує потенційна небезпека ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції в разі дотику до металевих частин електроустановок, що в цей момент виявилися під напругою через ушкодження ізоляції. Ця небезпека також існує, внаслідок помилкового включення устаткування, тощо. Відповідно до ПУE-89 приміщення відноситься до другого класу електробезпеки, внаслідок наявності електропровідного пилу та можливості одночасного дотику людини до металоконструкцій будівлі, що має сполучення з землею, з одного боку, і до металевого корпусу обладнання - з другого боку.
5.2 Загальні заходи і засоби безпеки при виконанні НДР
Для запобігання потрапляння в органи дихання пилу порошку використовують проти пилові респіратори типу "Лепесток" ГОСТ 12.4.028-76. Всі шкідливі речовини, що створюють пил, зберігаються в посуді, що щільно закривається у витяжній шафі. Особи, що піддаються впливу пилу забезпечуються спецодягом. При роботі на пресі варто постійно стежити за справністю його магістралей, правильно встановлювати прес-форму на стіл преса, уникаючи перекосів. На випадок розриву прес-форми використовується металевий щит, який огороджує робочу зону.
У лабораторії з метою запобігання ураження електричним струмом забезпечене виконання захисного заземлення корпусів електроустаткування і електроприладів згідно ГОСТ 12.2.031-77, передбачена надійна ізоляція струмоведучих частин. Для запобігання випадкового зіткнення зі струмоведучими частинами, що знаходяться під напругою, влаштовані огорожі в якості сіток (ПУE-89).
Заходами для недопущення враження тепловим випромінюванням є: вентиляція, зменшення теплових втрат, екранування печей, стеження за герметичністю печей. У лабораторії є вакуумні печі типу ШВЛ і ТВН, що практично не випромінюють теплової енергії з робочої зони і тільки трохи тепла виділяється від електроплиток дифузійних насосів. У лабораторії підтримується оптимальна робоча температура. При роботі на печах застосовуються також індивідуальні засоби захисту, а саме: для захисту рук - брезентові сухі рукавиці ГОСТ 12.4.050-78, для захисту очей - окуляри зі світофільтрами ГОСТ 12.4.013 –85.
Для зниження шуму неприпустиме одночасне вмикання устаткування і джерел шуму (ДСН 3.3.6.037 - 99).
5.3 Перевірочний розрахунок захисного заземлення електроустановок
За наявності обладнання, що живиться напругою 220 В і 380 В, необхідне виконання захисного заземлення корпусів електроустаткування і електроприладів згідно ГОСТ12.2.031-77. Для цього треба провести розрахунок захисного заземлення.
Так як в приміщенні лабораторії використовують порошок, який проводить струм і підлога виконана з бетону, то приміщення відноситься до класу приміщень з підвищеною небезпекою. Згідно ППЕУ,захисне заземлення слід виконати у випадках: при напрузі змінного струму 380 В і вище та при напрузі постійного струму 440 В і вище в усіх електроустановках; при номінальній напрузі вище 42 В змінного та 110 В постійного струму в приміщеннях з підвищеною або особливою небезпекою і в установках, що знаходяться на поверхні; при любій напрузі постійного або змінного струму в вибухонебезпечних зонах.
Захисне заземлення є ефективним заходом захисту при живленні електрообладнання від електромереж напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і напругою вище 1000 В з яким завгодно режимом нейтралі.
В нашому випадку необхідно розрахувати тільки заземлення. Вихідними даними для розрахунку є:
- напруга устаткування, щозаземлюється, 220 В;
- електроустановка з ізольованою нейтраллю;
- ґрунт: суглинок, ρ = 100Ом·м;
- діаметр стрижня, d = 15мм;
- довжина стрижня, l = Зм.
Визначаються допустимі опори електроустановки напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю та при сумарній потужності генераторів чи трансформаторів 100 кВт та менше :
RД = 10 Ом.
Визначаються опори штучних заземлень:
RШ = RД = 10 Ом.
Обираємо тип і розміри вертикального електроду заземлення. В якості
вертикального заземлення (рис. 5.1) вибираємо сталевий стрижень (діаметр - 15 мм, довжина - 3 м).
Опір ґрунту ρ = 100 Ом·м.
а - стрижневий електрод; б - з'єднувальна смуга
Рисунок 5.1 - Розташування електродів в ґрунті.
Розраховуємо опір розтіканню струму одного вертикального електрода за формулою 5.1:
R 
= 
; (5.1)
t = t0+ 
;
t0= 0,5 м;
t = 0,5 + 1,5 = 2 м;
R = 
.
Внаслідок того, що опір одного вертикального електрода більше необхідного Rш, пристрій, що заземлює, застосовується у такому вигляді, що складається з декількох паралельно з'єднаних одиночних заземлень. Необхідна кількість вертикальних електродів визначається залежністю 5.2:
n = 
; (5.2)
де 
- коефіцієнт взаємного екранування електродів, що залежить від кількості електродів і їх взаємного розташування.
У такий спосіб для визначення необхідної кількості вертикальних електродів необхідно задатися розташуванням і умовним числом електродів. Вертикальних електродів 6 штук, тоді за графіком ηе = 0,78, а кількість електродів:
n= 
.
Внаслідок того, що n і n' не дуже відрізняються один від одного, то задамося n' = 4.
Тоді при 
е = 0,85 кількість електродів буде така:
n= 
.
Вибираємо форму з'єднувальної смуги: сталева смуга товщиною 4 мм і шириною 40 мм.
Визначаємо за формулою 5.3 довжину сполучної смуги:
; (5.3)
де а — відстань між вертикальними електродами.
а = 1 = 3 м, l 
= 3(4-1) = 9 м.
Визначимо опір розтіканню струму з'єднувальної смуги за виразом 5.4:
; (5.4)
де 
- коефіцієнт екранування сполучної смуги і вертикальних електродів.
При = 0,75:
R = 
.
Визначаємо еквівалентний опір штучних заземлень за формулою 5.5:
Rш = 
(5.5)
Rш = 33,89·6,015/(33,89 + 4·0,85·6,015) = 8,13 Ом.
Отриманий еквівалентний опір пристрою, що заземлює, не перевищує припустимий опір, згідно вимогам ПУE — 89.
5.4 Перевірочний розрахунок освітленості вимірювальної лабораторії
У даній роботі використовується велика кількість вимірювальних приладів, на яких проводиться виконання зорових робіт 111 розряду, для чого необхідна освітленість 300 лк.
Світлове пофарбування стелі, стін і устаткування - світле - сприяє створенню рівномірного розподілу яскравості в полі зору.
Для розрахунку рівномірного освітлення використовується метод світлового потоку (формула 5.6):
F 
= 
; (5.6)
де Ен - нормована мінімальна освітленість, Ен - 300 лк;
S - площа приміщення, що освітлюється, S = 50 м 
;
z - коефіцієнт мінімальної освітленості, z = 1,2;
k - коефіцієнт запасу, k = 1,5;
N - кількість світильників;
- коефіцієнт використання світлового потоку ламп, = f (і, свідб).
Для визначення розміру світлового потоку використовується показник приміщень і (формула 5.7):
;(5.7)
де і- показник приміщення, що використовується для визначення коефіцієнта ;
А і В - два параметри, характерних розміру приміщення;
Нр - висота світильників над розрахунковою поверхнею.
У нашому випадку маємо:
.
Знаючи значення і при рн = 50% та рп = 30% вибираємо 
= 0,62 . Для визначення кількості світильників використовуємо формулу 5.8:
; (5.8)
Світловий потік стандартної лампи ЛБ - 40 - 2700 мл.
Ен = 300 лк; S = 50 м2; k= 1,5; ρ= 0,62; z =1,2. Тоді:
.
Світловий потік лампи дорівнює:
.
Фактична освітленість (формула 5.9) у лабораторії з 12 лампами ЛБ - 40 - 2700 лм така:
. (5.9)
Звідси можна зробити висновок, що освітленість відповідає СНиП 11-4-79 [15].
5.5 Пожежна безпека
Пожежна профілактика передбачає заходи із запобігання та ліквідації пожеж.
Для оцінки ймовірності виникнення пожежі при виробничому процесі в ОНТП-24-86введена класифікація усіх виробництв за ступенем пожежної небезпеки.
В процесі дослідження ми використовуємо негорючі матеріали, які при відпалі та спіканні розпеченому стані. У зв'язку з цим приміщення лабораторії за ступенем пожежної небезпеки згідно з ОНТП-24-86 віднесемо до категорії «Г».
В цілях запобігання пожежі в лабораторії забороняється:
· палити;
· зберігати пальні та легкозапальні матеріали, не пов'язані з технологічним процесом;
· використовувати електронагрівальні прибори у побутових цілях;
· користуватись зіпсованим електричним устаткуванням, некаліброваними електричними запобіжниками, незаземленими електроприладами;
· захаращувати проходи та виходи;
· захаращувати проходи до засобів гасіння пожежі (вогнегасників, вентильних пожежних кранів).
Усі електрощити повинні постійно знаходитись у закритому стані й не захаращуватись сторонніми предметами.
У лабораторіях усі установки живляться електричним струмом, тому для їх гасіння використовуються вогнегасники типу ОУ-2, ОУ-5 (при напрузі 220В) та порошкові вогнегасники (напруга до 1000 В) - МГС (порошок на основі графіту) чи ПК (порошок хлоридів натрію та калію).
Відповідальні особи перед закриттям приміщення проводять ретельний огляд. Перекривають воду та обезcтрумлюють усі установки. Ключі здають черговому вахтеру.
Співробітники, що виявили виникнення пожежі, зобов'язані:
· викликати пожежну допомогу за телефоном 5 - 01 (міський - 01);
· прийняти усі заходи до урятування людей та гасіння пожежі усіма доступними засобами гасіння пожежі.
5.6 Екологія
У ході НДР вода застосовується для охолодження у вакуумній установці (ВУП-4). Забруднення води тільки механічні, тому спеціальні засоби для ЇЇ очищення не вимагаються.
З метою зменшення витрат свіжої води рекомендується застосувати в лабораторії замкнутий цикл водопостачання. Це дозволить заощадити 80-85% чистої води.
Для захисту повітряного басейну від речовин, що викидаються технологічними і вентиляційними пристроями, при оптимальній організації технологічного процесу слід виконувати наступні заходи:
· організувати і налагодити виробництво так, щоб виключити або знизити до мінімуму викиди в атмосферу шкідливих речовин;
· забезпечити максимальну ефективну очистку повітря від шкідливих речовин;
· залишені у повітрі, що викидається, шкідливі домішки після очистки в невеликій концентрації належить розсіяти таким чином, щоб їх концентрація не перевищувала допустимої норми.
Для забезпечення допустимих концентрацій шкідливих речовин у приземному шарі атмосфери СHиП 2.04.05-84 установлює гранично допустиму концентрацію викидів у залежності від об'єму повітря, що видаляється, та від технологічного устаткування.