ОЦЕНКА КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ВЕСОВЫМ МЕТОДОМ
Министерство образования Российской Федерации
Ростовский государственный строительный университет
Утверждено на заседании кафедры
Пожарная и производственная
безопасность
«19», ноября 2001 г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторно-практической работе N 2
«ОЦЕНКА КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ВЕСОВЫМ МЕТОДОМ»
Ростов-на-Дону
2002 г.
УДК 69.05:658 382/076.5/
Методические указания к лабораторно-практической работе №2 "Оценка концентрации пыли в воздухе рабочей зоны весовым методом" - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2001.
Приводятся основные сведения о пыли как вредном факторе, способах замера концентрации пыли в воздухе и методах борьбы с пылью.
Предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения, изучающих раздел «Производственная безопасность» в дисциплине «БЖД», а также выполняющих раздел «БЖД» в дипломном проекте.
СОСТАВИЛИ: Проф., д. т. н. Е.И Богуславский
РЕЦЕНЗЕНТ: Коллектив кафедры ППБ
Редактор Т.М. Климчук
Темплан 2002г., поз. 36
ЛР №020818 от 13.01.99г. Подписано в печать. Формат 60 x 84/16.
Бумага писчая. Ризограф. Уч. - изд. л. 1,3.
Тираж 50 экз. Заказ
Редакционно-издательский центр
Ростовского государственного строительного университета
344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162
© Ростовский государственный
строительный университет, 2001 г
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Освоение измерительной аппаратуры и методики измерений.
2. Приобретение навыков оценки концентрации пыли, взвешенной в воздухе.
3. Разработка предложений для улучшения условий труда по пылевому фактору.
В процессе выполнения работы студент должен ознакомиться с влиянием пыли на организм человека и принципами гигиенического нормирования, произвести замеры запыленности воздушной среды и научиться принимать решения по борьбе с пылью и защите работающих на основании выполненной оценки пылевой обстановки.
2.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Пыль - мельчайшие частицы твердого вещества, которые образуются как в естественных условиях, так и на производстве при дроблении и размоле твердых веществ, при изготовлении изделий, их обработке и транспортирования.
На предприятиях строительной индустрии, а также при производстве строитель но-монтажных работ запыленность воздуха часто превышает предельно допусти мую концентрацию.
Степень вредного воздействия пыли на организм человека зависит от физико-химических свойств, вида и концентрации пыли в воздухе. Пыль представляет собой не только вредный, но и опасный фактор, так как она может стать причиной взрывов и пожаров.
Вредное воздействие пыли на человека происходит при ее проникновении через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.
По характеру действия на организм человека пыль можно разделить на раздражающую и токсичную.
К раздражающим относятся минеральная (цемент, кварц, гипс, минеральное волокно и др.), металлическая и древесная пыль.
Проникая в организм человека, пыль вызывает заболевания легких - пневмокониозы и пылевые бронхиты.
Токсичные пыли (мышьяк, свинец и др.), растворяясь в биологических средах, двйствуют на организм как яд и вызывают его отравление.
Пыль способна адсорбировать из воздуха некоторые ядовитые газы, в результате чего неядовитая пыль может оказаться ядовитой. Например, угольная пыль и сажа могут адсорбировать оксид углерода.
Ряд пылей действуют раздражающе на кожные покровы, вызывая дерматиты. Воздействие пыли на органы зрения приводит к воспалительным процессам - конъюктивитам и др.
Имеются сведения и об аллергическом, мутагенном, канцерогенном воздействии пылей на организм человека.
3. НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Для охраны здоровья трудящихся установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли и других вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений (ГОСТ – 12.1.005 – 88 табл. 1).
Под ПДК понимается концентрация пыли в мг/м3, которая при работе не более 40 часов в неделю и в течение всего трудового стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в здоровье трудящегося или его последующих поколениях.
Пыль, как вредное вещество, подразделяют на 4 класса, из которых наиболее вредной является пыль 1-го класса. Отнесенние пыли к соответствующему классу производят в зависимости от ПДК пыли, средней смертельной дозы при нанесении на кожу и других показателей [3].
При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1 , С2 …. Сn) в воздухе помещений к их ПДК (ПДК1, ПДК2… ПДКn) не должно превышать единицы [2].
Для определения содержания вредных веществ в воздухе отбор проб должен производиться в зоне дыхания при характерных производственных условиях с учетом основных технологических процессов, источников выделения вредных веществ и функционирования технологического оборудования.
В течение смены и на отдельных этапах технологического процесса в каждой точке должно быть последовательно отобрано такое количество проб (но не менее пати), которое явилось бы достаточным для достоверной гигиенической характеристики состояния воздушной среды. Метод отбора проб должен обеспечивать избирательное определение содержания вредного вещества на уровне 0,5 ПДК, а длительность отбора проб не должна превышать 30 мин.
Таблица 1. Предельно-допустимые концентрации пыли в воздухе рабочей зоны |2]
|
№
|
Вещество
|
ПДК, мг/м3
|
Класс опасности
|
|
1
|
Пыль гипса, асбеста
|
2
|
-
|
|
2
|
Пыль растительного и животного происхождения с примесью SiO2 более 10%
|
2
|
4
|
|
3
|
То же от 2 до 10%
|
4
|
4
|
|
4
|
-//- менее 2%
|
6
|
4
|
|
5
|
Пыль стеклянного и минерального волокна
|
6
|
4
|
|
6
|
Пыль цемента, известняка
|
6
|
4
|
Для того, чтобы мог произойти взрыв или пожар от пыли, необходимы следующие условия:
- наличие в запыленной зоне кислорода для поддержания горения или образования взрыва (это условие практически всегда существует);
- в запыленной зоне не должен оказаться источник тепла соответствующей температуры и мощности или искровые электрические разряды статического электричества;
- содержание пыли в воздухе должно находиться между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения (рис.1).
Нижним концентрационным пределом воспламенения (НКПВ) называется минимальное количество взвешенной пыли, которое при соответствующих условиях достаточно для возникновения взрыва. Верхний концентрационный предел воспламенения (ВКПВ) - максимальное количество взвешенной в воздухе пыли, при котором взрывообразование прекращается независимо от всех прочих необходимых условий.
Пыли разделяются на взрывоопасные и пожароопасные.
4. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ.
Пыль подвергают качественному и количественному анализу.
Качественный анализ пыли (химический состав пыли) проводят специальными методами в химических лабораториях или экспресс-методами непосредственно на производстве.
Количественный анализ заключается в измерении концентрации пыли в воздухе. Для этого применяют две группы методов. [4].
А. Методы без предварительного осаждения пыли позволяют производить непрерывные измерения непосредственно в самой пылевоздушной среде. К ним относят акустические, оптические, электрические и другие методы.
Б. Методы, основанные на предварительном осаждении пыли, дают возможностъ определения непосредственно весовой концентрации пыли. В РФ эти методы приняты стандартными. Наибольшее распространение получил весовой метод определения концентрации пыли. Он заключается в улавливании пыли на фильтр, определении привеса фильтра и вычислении весовой концентрации в мг/м3 . В качестве фильтрующего элемента использутог гидрофобную ткань Петрянова нз ультратонкнх волокон перхлорвинила. Фнльтры имеют высокую эффективность улавливания и малое гидравлическое сопротивление.
5. ЗАДАНИЕ ПО РАБОТЕ
Исходные данные для выполнения работы согласно номеру варианта, который задает преподаватель, принимают по табл.2.
Таблица 2
|
Вариант
|
Вещество
|
Требуемое время работы в респераторе, в часах
|
|
1
|
Пыль гипса
|
1
|
|
2
|
-//-
|
3
|
|
3
|
Пыль растительного и животного происхождения с примесью SiO2 более 10%
|
4
|
|
4
|
-//-
|
6
|
|
5
|
То же от 2 до 10%
|
8
|
|
6
|
-//-
|
10
|
|
7
|
-//- менее 2%
|
10
|
|
8
|
Пыль стеклянного и минерального волокна
|
16
|
|
9
|
Пыль цемента
|
20
|
|
10
|
-//-
|
32
|
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ
Вначале определяют вес фильтра АФА-ВП-10 на аналитических весах следующим образом:
- вынимают иэ обоймы (10) комплект фильтра (11), разворачивают пакет из кальки, а затем защитное бумажное кольцо с выступом (12) и вынимают фильтрующий элемент (13);
- складывают фильтрующий элемент с помощью пинцета вчетверо и кладут в центр чашечки весов;
- после взвешивания фильтрующий элемент вновь помещают в защитное бумажное кольцо (12), на котором проствалают порядковый номер фильтра и его вес (записи выполняют со стороны запыления фильтра, а затем переносят значения в табл.3).
Взвешенный фильтрующий элемент вместе с защитным бумажным кольцом вставляют в аллонж (8). После этого создают запыленность воздуха в пылевой камере (9). Включают аспиратор (1) одновременно с секундомером и по ротаметру (4) снимают показания расхода воздуха вначале отбора, через минуту и в конце отбора, т.е. через 2 мин. По барометру определяют атмосферное давление, температуру воз духа и заносят их в табл.3.
Отключают аспиратор. Вынимают последовательно фильтр из аллонжа, защитного бумажного кольца и складывают его вчетверо, запыленной стороной внутрь, затем взвешивают фильтр и результаты заносят в табл.3. Если привес пыли 25 мг<(G1-G2)<2 мг,то производят новый отбор пробы, корректируя время отбора.
Определяют объем воэдуха, пропущенного через фильтр и приведенного к нормальным условиям (t= 0°С; В = 760 мм. рт.ст.) по формуле:
, м3
где V - усредненный объем воздуха прошедшего через ротаметр аспиратора, м3:
, м3
где П1, П2, П3 - показания ротаметра аспиратора, считываемое 3 раза, л/мин; В - барометрическое давление, мм.рт.ст.; - время отбора пробы, мин; t - температура воздуха, проходящего через аспиратор, 0С.
Весовую концентрацию пыли находят по формуле:
, мг/ м3
где G1, G2 - вес фильтра соответспенно до и после отбора пробы, мг.
Результаты расчетов заносят в табя.3.
Таблица 3. Результаты исследования концентрации пыли в воздухе
|
Вид пыли
|
Температура воздуха t,
0С
|
барометрическое давление В, мм. рт. ст.
|
Масса фильтра, мг
|
Увеличение массы фильтра, мг
|
Время замера , мин.
|
Показания ротаметра П, л/мин
|
V, м3
|
V0, м3
|
|
|
|
|
До замера G1
|
После замера G2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5
|
П1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
П2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
П3
|
|
|
7. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ
7.1. Определение времени защитного действия респиратора.
В тех случаях, когда технические мероприятия не могут полностью обеспечить снижение концентрации пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения до ПДК, следует дополнительно использовать индивидуальные средства защиты от пыли. К ним отнесятся изолирующие СИДОЗ (шланговые и универсальные противогазы), а также фильтрующие СИДОЗ - противопылевые респираторы [5].
Выбор типа респиратора и определение времени его защитного действия производится в зависимости от требуемой эффективности пылезадержания и необходи мого времени работы в респираторе.
Таблица 4. техническая характеристика респираторов
|
№
|
Показатели
|
Тип респиратора
|
|
|
|
ШБ-1 «Лепесток-5»
|
У-ГК
|
Ф-6211
|
Астра-2
|
ПРШ-741
|
ПРШ-472
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
1
|
Эффективность пылезадержания,%
|
96
|
98
|
99,0
|
99,3
|
99,9
|
99,99
|
|
2
|
Время защитного действия при запыленности, мг/м3:
1000
600
300
100
|
-
-
4,0
8,0
|
-
-
-
1,0
|
-
-
-
5,0
|
-
-
5,0
10
|
6
11
22
44
|
7
13
26
52
|
|
3
|
Сокращение поля зрения, %
|
10,0
|
14,0
|
19,0
|
26,0
|
10,0
|
10,0
|
|
4
|
Начальное сопротивление (Па) при расходе (30 л/мин) 5*10-4 м3/с,
На входе
На выходе
|
70
70
|
520
350
|
400
370
|
310
300
|
120
300
|
180
300
|
|
5
|
Масса респиратора, г
|
10
|
48
|
190
|
250
|
200
|
220
|
|
6
|
Фильтрующая поверхность, см2
|
0,024
|
0,024
|
0,06
|
0,056
|
1,0
|
1,0
|
Примечание: для промежуточных концентраций время защитного действия рес пиратора определяется путем интерполяции.
Требуемую эффективность работы в респираторе определяют по формуле:
,
где С - концентрация пыли в воздухе, принимаемая по результатам экспериментальных замеров или по заданию преподавателя.
Необходимое время работы в респираторе выбирают в соответствии с номером варианта, задаваемого преподавателем.
Результаты заносят в таблицу 5.
Таблица 5. Подбор респиратора
|
Эффективность пылезадержания,%
|
Время защитного действия
|
Тип респиратора
|
Сокращение поля зрения, %
|
Начальное сопротивление, Па
|
Масса респиратора, г
|
|
Треб.
|
Фактич.
|
Треб.
|
Фактич.
|
|
|
На входе
|
На выходе
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
7.2. Расчет мембран для защиты от разрушения при взрыве.
Для предотвращения от разрушающего действия пылевого взрыва в инженерно-экологическом оборудовании и технологических аппаратах применяют разрывные мембраны из алюминия, меди и других материалов (рис.3). При разрыве мембраны возможно подсасывание воздуха в систему. Поэтому в необходимых случаях мембрану защищают обратным клапаном (рис.3).
Задание выбирают по таблице 6.
Таблица 6. Задание для выполнения расчетной части
|
Вариант №
|
Вид пыли
|
Lм, м3
|
Материал мембраны
|
а0
|
Lм,
|
|
1
|
Серная пыль
|
2
|
Алюминий
|
0,3
|
5000
|
|
2
|
Пыль шрота подсолнечного
|
3
|
Медь
|
0,4
|
6000
|
|
3
|
Пыль кровяной муки
|
4
|
Алюминий
|
0,5
|
7000
|
|
4
|
Пыль сахара свекловичного
|
5
|
Медь
|
0,8
|
8000
|
|
5
|
Пыль бурого угля
|
1
|
Алюминий
|
0,7
|
9000
|
|
6
|
Серная пыль
|
6
|
Медь
|
0,6
|
10000
|
|
7
|
Пыль шрота подсолнечного
|
3
|
Алюминий
|
0,6
|
11000
|
|
8
|
Пыль кровяной муки
|
2
|
Медь
|
0,5
|
12000
|
|
9
|
Пыль сахара свекловичного
|
5
|
Алюминий
|
0,4
|
14000
|
|
10
|
Пыль бурого угля
|
4
|
Медь
|
0,9
|
15000
|
Расчет ведется в следующем порядке (исходные данные принимают по табл. 6):
- находят диаметр мембраны:
, мм
где Lм - объем свободного пространства внутри защищаемого аппарата, м3; Fуд - удельная площадь мембран, приведенная в табл. 7, м2/м3.
- определяют толщину мембраны (мм) по формуле:
,
где k - коэффициент прочности, учитывающий материал мембраны (для алюми ния k =0,34, для меди k =0,17); Рм - давпенне, при котором происходит разрушение мембраны (см. табл. 7).
Таблица 7. Показатели для расчета разрывных мембран
|
Виды пыли
|
Удельная площадь мембран (Fуд), м2/м3
|
Давление, при котором происходит разрушение мембраны (Рм), Па
|
|
Пыль растительного происхождения
|
0,167
|
7*10-4
|
|
Пыль пластиков, химикатов
|
0,222
|
2*10-4
|
|
Металлическая пыль
|
0,332
|
1*10-4
|
Результаты расчетов записывают ниже расчетной формулы с указанием размерности.
8. ВЫВОД ПО РАБОТЕ
Оценку пылевой обстановки выполняют следующим образом:
- состав пылн принимают в соответствии с вариантом, выданный преподавателем (табл. 2);
- по веществу, из которого состоит пыль, определяют ПДК (табл.1).
В случае, если фактическая запыленность воздуха превышает ПДК, следует предложить наиболее целесообразные технические и профилактические мероприятия по улучшению условий труда [1,3].
9. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БОРЬБЕ С ПЫЛЬЮ
Имеется много различных способов уменьшения запыленности помещений. Выбор их зависит от условий работы, тсхнологического процесса и вида пыли.
В настоящее время в основном идут по пути применения прогрессивной технологии, включающей: замкнутые циклы, мокрый способ производства, автоматизацию, комплексную механизацию и дистанционное управление, исключающее контакт человека с пылью.
Инженерно-экологические мероприятия по борьбе с пылыо включают: герметизацию пылящего оборудования, устройство систем местной вытяжной вентиляции, систем аспирации технологического оборудования (включая замкнутые системы аспирации, а также очистку воздуха в пылеуловителях и применение пневмотраспорта сыпучих материалов. Следует предусматривать систематическую уборку помещений централизованным и местным способом.
В необходимых случаях применяют средства индивидуальной защиты, специальные режимы труда, комнату-зону для отдыха.
Конкретный выбор мероприятий по борьбе с пылью производится на основании сделанной оценки пылевой обстановки и изучения учебника [1].
В предложениях по улучшению условий труда следует предусмотреть использование различных устройств, предотвращающих возникновение или распространение пыли, а также применение индивидуальных средств защиты.
10. ОФОРМЛЕНИЕ РАБОТЫ
Отчет следует выполнять в отдельной тетради на отдельном двойном тетрадном листе.
Отчет должен содержать следующие части: шифр зачетной книжки, номер группы, фамилия и инициалы студента, дата выполнения работы.
С начала страницы отчет оформляют по образцу:
26.10.99., ТВ-510, Иванов В.В., з.к.63071
Лабораторная работа № П-2, вариант №10
"Оценка концентрации пыли в воздухе рабочей зоны весовым методом".
Затем выделяют нумерацией и подчеркиванием 6 разделов.
1. Цель работы.
2. Общие сведения (теория вопроса и применяемые приборы).
3. Нормативные требования (нормативный документ для оценки допустимых и оптимальных концентраций пыли в воздухе рабочей зоны. Выбор места замеров и установки приборов).
4. Экспериментальная часть (описание приборов и схем, порядок выполнения замеров и работы, обработка результатов замеров, таблица, обобщающая проведенную работу).
5. Выводы по работе (сопоставление полученных данных и нормативных требований).
6. Рекомендации (общие и индивидуальные мероприятия по защите персонала на данных рабочих местах).
Работу целесообразно защищать на следующем занятии. На отчете по работе преподаватель делает отметку. Отчет по работе с отметкмй передается преподавателю на экзамене (зачете).
11. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКЕ
1. В чем заключаются цель н порядок проведения работы?
2. Как воздействует пыль на организм человека?
3. Что называется ПДК, единицы ее измерения?
4. В каком документе приведены ПДК и от чего зависит ПДК?
5. Какие мероприятия применяют при борьбе с пылью?
6. Какие методы используют для определения концентрации пыли в воздухе?
7. Какие приборы применяют для определения концентрации пыли в воздухе?
8. Какие индивидуальные средства используют для защиты от пыли?
9. Что понимают под эффективностью респиратора?
10. Какие применяют респираторы, принцип их работы?
ЛИТЕРАТУРА
1. Пчелинцев В.А., Коптев Д.Е., Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве. М.: Высшая школа, 1991,-272с.
2. ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. М.:Издат-во стандартов, 1988.
3. ГОСТ 12.1.007-76* Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
4. ГОСТ 12.1.016-79* Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей эоны. Требования к методам измерения концентрации вредных веществ.
5. ГОСТ 12.4.041-78 Система стандартов безопасности труда. Респираторы филь трующие. Общие требования.
Рис. 1 Концентрационные пределы воспламенения пыли в воздухе
Рис. 2 Схема установки для отбора проб пыли на фильтр АФА-ВП:
1-аспиратор
2-вшшючателъ
3-ручки вентилей
4-ротаметр
5-масленка вентилятора
6-венталятор
7-электродвигатель
8-аллонж
9-пылевая камера
Рис. 3 Схема расположения разрывных мембран
1- технологическое оборудование,
2-циклонный аппарат;
3-фильтр;
4- шнек для выгрузки пыли;
5-вентилятор;
6-противопожарная заслонка;
7-разрывная мембрана;
8-мембранный клапан, предотвращающий подсос воздуха;
9-створки,
10- амортизатор.
ОЦЕНКА КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ВЕСОВЫМ МЕТОДОМ