Опасные зоны оборудования

        Министерство  образования и науки РФ 

   ФГБО Тульский государственный университет  
          Кафедра аэрологии охраны труда

                    и окружающей среды 
                   

                   Контрольно-курсовая работа 
 
                         По дисциплине

           Безопасность жизнидеятельности

         на тему: «Опасные зоны оборудования»

 
 
                                     Выполнил студент гр.121201               
                                                                Усачев Р. Д.  
 

                                                         Проверил Доц.   

                                                             Туляков С. П.

Содержание

Введение.                                                                                                Стр. 3

1.Понятие опасной  зоны. Общие положения.                              Стр. 4

2. Устройства защиты от опасных зон.                                           Стр. 5

Заключение.                                                                                           Стр. 21

Список литературы.                                                                             Стр. 22

Введение

Опасные зоны возникают в  области действия рабочих органов  технологического оборудования (мясорубки, режущие, тестомесильные и другие машины), у ременных, зубчатых и цепных передач, при эксплуатации подъемно-транспортных машин и т. д. Особая опасность создается в случаях, когда возможен захват одежды или волос работающего движущимися частями оборудования.

Наличие опасной зоны может  быть обусловлено опасностью поражения  электрическим током; воздействием тепловых, электромагнитных излучений, шума, вибрации, ультразвука, вредных паров, газов и пыли.

При проектировании и эксплуатации технологического оборудования предусматривают  применение устройств, либо исключающих  возможность контакта человека с  опасной зоной, либо снижающих опасность  травматизма. 

1.Понятие опасной  зоны. Общие положения.

Опасная зона — это пространство, в котором действуют постоянно  или возникают периодически факторы, опасные для жизни и здоровья человека.

Опасность локализована в  пространстве вокруг любых движущихся элементов, режущего инструмента, обрабатываемых деталей, планшайб, зубчатых, ременных и цепных передач, зубчатых зацеплений, рабочих столов станков, перемещаемых подъемно-транспортных машин, грузов и  т. д. Во всех указанных случаях существует опасность травмирования лиц, обслуживающих оборудование, движущимися частями последнего. Особая угроза создается в случае, когда возможен захват одежды или волос работающего движущими частями оборудования.

Наличие опасной зоны может  быть связано с опасностью поражения  электрическим током, с воздействием тепловых, электромагнитных и ионизирующих излучений, а также с воздействием шума, вибрации, ультразвука, вредных  паров, газов, пыли, с возможностью травмирования отлетающими частицами материала заготовки и инструмента при обработке, с вылетом обрабатываемой детали из-за плохого ее закрепления или поломки.

Габариты опасной зоны-в пространстве могут быть постоянными (зона между ремнем и шкивом, зона между вальцами и т. д.) и переменными (прокатное поле прокатных станов, зона резания при изменении характера обработки, параметров режимов обработки, режущего инструмента и т. д.).

При проектировании технологического оборудования в машиностроении и  при его эксплуатации необходимо предусматривать применение устройств, либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих  опасность контакта. Такого рода устройствами являются средства защиты работающих, используемые для предотвращения или  уменьшения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов. Средства защиты классифицируются на две большие группы:

а) коллективные, обеспечивающие безопасность производственного оборудования;

б) индивидуальные, обеспечивающие безопасность производственных процессов.

Все применяющиеся в машиностроении защитные устройства можно разделить  на следующие основные группы: оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, а также системы дистанционного управления машинами и специальные  устройства.

Общими требованиями к  средствам защиты являются: максимальное снижение опасностей и вредностей на рабочих местах; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических  процессов, для которых они предназначены; надежность, прочность, удобство обслуживания машины и механизмов в целом, включая  средства защиты.

2. Устройства защиты от опасных зон.

Рассмотрим отдельные  виды средств защиты более подробно.

Оградительные устройства —  средства защиты, препятствующие попаданию  человека в опасную зону. Оградительные устройства применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зоны обработки заготовок станков, прессов, штампов, ограждения токоведущих частей, (зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредностей, загрязняющих воздушную среду, и т. д. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса и т. п.). Конструктивные решения оградительных устройств весьма многообразны. Они зависят от вида оборудования, расположения человека в рабочей зоне, специфики опасностей и вредностей, сопровождающих технологический процесс.

Оградительные устройства делятся  на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные.

'Стационарные ограждения  лишь периодически демонтируются  для выполнения вспомогательных  операций (смены рабочего инструмента,  смазки, проведения контрольных  измерений деталей и т. п.). Они  выполняются таким образом, что  пропускают обрабатываемую деталь, но не пропускают руки рабочего  из-за небольших размеров соответствующего  технологического проема. Такое  ограждение может быть полным, когда локализуется опасная зона  вместе с самой машиной, или  частичным, когда изолируется  только опасная зона машины. Примерами  полного ограждения являются  ограждения распределительных устройств  электрооборудования, кожуха галтовочных барабанов, кожуха вентиляторов, корпуса электродвигателей, насосов и т. д. (рис. 95, а).

Подвижное (съемное) ограждение представляет собой устройство, сблокированное с рабочими органами механизма или  машины, вследствие чего оно закрывает  доступ в рабочую зону при наступлении  опасного момента. В остальное время  доступ в указанную зону открыт. Особенно широкое распространение  такие оградительные устройства получили в станкостроении (рис. 95, б).

Рис. 95. Типы ограждений: а — стационарное; б — съемное (подвижное ограждение)

Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных  и наладочных работах для защиты от случайных прикосновений к  токоведущим частям, а также от механических травм и ожогов. Кроме  того, их применяют на постоянных рабочих  местах сварщиков для защиты окружающих от воздействия электрической дуги и ультрафиолетовых излучений (сварочные  посты). Выполняются они чаще всего  в виде щитов высотой 1,7 м.

Конструкция и материал ограждающих  устройств определяются особенностями  данного оборудования и технологического процесса в целом. Ограждения выполняют  в виде сварных и литых кожухов, решеток, сеток на жестком каркасе, а также в виде жестких сплошных щитов (щитков, экранов).

Размер ячеек в сетчатом и решетчатом ограждении определяется расчетным путем по формуле

а = b/6+5 мм,

где b — расстояние от ограждения до опасной зоны в мм (по не более 300).

В качестве материала ограждений используют металлы, пластмассы, дерево. При необходимости наблюдения за рабочей зоной, кроме сеток и  решеток, применяют сплошные оградительные  устройства из прозрачных материалов (оргстекла, триплекса и т. п.).

Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц и случайные воздействия обслуживающего персонала, ограждения должны быть достаточно прочными и хорошо крепиться к  фундаменту или частям машины. При  расчете на прочность ограждений машин и агрегатов для обработки  металлов и дерева необходимо учитывать  возможность вылета и удара об ограждение обрабатываемых заготовок.

Расчет ограждений типа экранов, предназначенных для защиты от тепловых, электромагнитных, ионизирующих излучений, а также от звуковых и ультразвуковых колебаний ведется но специальным методикам.

Основой расчета является обеспечение ослабления излучений  до допустимых соответствующими санитарными  нормами пределов.

Устройство ограждений и  меры безопасности при обслуживании трансмиссионных устройств регламентируются «Правилами безопасности по устройству и эксплуатации трансмиссий», утвержденными  ВЦСПС.

Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического  отключения агрегатов и машин  при отклонении какого-либо параметра, характеризующего режим работы оборудования, за пределы допустимых значений. Таким образом, при аварийных режимах (увеличение давления, температуры, рабочих скоростей, силы тока, крутящих моментов и т. п.) исключается возможность взрывов, поломок, воспламенений.

На установках, работающих под давлением больше атмосферного, широко используются предохранительные  клапаны рычажного, пружинного и  мембранного типа.

В случае возможного выделения  паров или газов, способных образовывать взрыво- и пожароопасные смеси, недалеко от оборудования следует устанавливать газоанализаторы. Последние при образовании вблизи установки концентрации газа, равной 0,5 от взрывоопасной, должны включать аварийную вентиляцию.

Для предохранения от взрыва ацетиленовых генераторов и трубопроводов  вследствие проскока пламени от газовой  горелки, а также трубопроводов  и аппаратов, заполненных горючими газами, при проникновении в них кислорода и воздуха, используют водяные предохранительные затворы. По принципу действия и давлению рабочего газа различают предохранительные затворы открытого (низкого давления) и закрытого типа (среднего давления). Схема предохранительных затворов дана на рис. 96.

Рис. 96. Схемы предохранительных водяных затворов: а, б — открытого типа низкого давления; в, г, д — закрытого типа среднего давления; а — при нормальной работе; б — при обратном ударе пламени; в — при нормальной работе; г — при обратном ударе; д — безмембранный затвор среднего давления; 1 — корпус; 2 — воронка; 3— вентиль; 4 — газоподводящая трубка; 5 — внешняя трубка; б — ниппель; 7 — контрольный кран, 8 — рассекатель; 9 — обратный клапан; 10 — диск

Для предотвращения взрывов  в ресиверах применяют тепловые реле, отключающие двигатель при  повышении температуры сжимаемого воздуха сверх допустимого значения.

Сжатый воздух широко используется в различных станках и агрегатах  для крепления обрабатываемых деталей  с помощью эксцентриковых зажимов. Такого рода приспособления необходимо обеспечивать устройствами, предотвращающими самопроизвольное освобождение зажимов  при отключении давления или при  значительном силовом воздействии  со стороны рабочих органов агрегатов (резца, фрезы, шлифовального круга  и т. п.). В универсальных приспособлениях  для устранения возможности вырывания деталей необходимо производить регулировку силы зажима в нужных пределах в зависимости от усилий резания и жесткости обрабатываемой детали. Для этой цели приспособление необходимо снабжать регулятором давления.

В электромагнитных плитах для закрепления обрабатываемого  материала, подъема и переноски  различных изделий следует предусматривать  запасную проводку для питания электромагнитов  от запасного источника питания. Последний должен включаться автоматически  при прекращении подачи электроэнергии от основной сети. Это исключает  возможность отрыва материалов или  изделия от электромагнита и травмирования ими рабочего. Для предотвращения поломок отдельных частей оборудования, возможных вследствие перехода их за установленные пределы, применяют ограничители хода. Они имеют большое значение, поскольку при больших скоростях перемещения суппорта станочник не всегда успевает выключить подачу вручную и исключить попадание резца в зону вращения кулачков патрона. Применяют двусторонние и односторонние ограничители хода. Примерами ограничителей хода являются различные по конструкции упоры, а также концевые выключатели.

Важную роль в безопасности эксплуатации, ремонта и обслуживания технологического оборудования играет тормозная и удерживающая техника. Для устранения простоев при смене  рабочего инструмента, настройке и  регулировке оборудования шпиндели и валы станков, машин, агрегатов, имеющие  высокие скорости вращения, рабочие  нередко останавливают с помощью  разного рода подручных средств  или даже притормаживают их руками, что нередко приводит к тяжелым  травмам. Несвоевременный останов  механизмов и машин в аварийных  ситуациях может также явиться  причиной несчастного случая. Во избежание  этого технологическое оборудование должно быть снабжено надежными тормозными устройствами, позволяющими быстро останавливать  валы, шпиндели, прочие элементы, являющиеся потенциальными источниками опасности.

По назначению тормоза  делятся на стопорные, спускные и  регуляторы скорости; по конструкции  — на ленточные, колодочные, дисковые, конические, грузоупорные, центробежные и электрические; по характеру действия — на управляемые и автоматические.

Стопорные тормоза служат для остановки оборудования либо для удержания подъемно-транспортной машиной груза в данном положении  или на данной высоте. Они широко используются в станкостроении.

Спускные тормоза служат для торможения либо останова груза. Применяются они в основном при  работе подъемно-транспортных машин.

Регуляторы скорости регулируют скорость вращения валов двигателей внутреннего сгорания и турбин, а  также скорость спуска грузов.

К управляемым относятся тормоза колодочные, ленточные, дисковые, конические, а к автоматическим — грузоупорные и центробежные.

В управляемых тормозах торможение осуществляется при приложении к  тормозному элементу внешнего усилия от рукоятки, рычага, штока, педали и  т. д. В автоматических грузоупорных тормозах торможение возникает под действием поднятого груза, а в центробежных — под действием центробежных сил, величина которых зависит от числа оборотов вала.

Остановы и ловители применяют  на подъемно-транспортных машинах для  удержания поднятого груза, а  также в некоторых механизмах для исключения обратного движения вращающихся элементов.

Введение слабого звена  заключается во внесении в конструкцию  технологического оборудования деталей  и узлов, рассчитанных на разрушение (или несрабатывание) при перегрузках. К слабым звеньям относятся: срезные  штифты и шпонки, соединяющие вал  с маховиком, шестерней или шкивом, фрикционные муфты, не передающие движения при чрезмерных крутящих моментах, плавкие предохранители в электроустановках, разрывные мембраны в установках с повышенным давлением и т. п.

Слабые звенья делятся  на две основные группы: системы  с автоматическим восстановлением  кинематической цепи после того, как  контролируемый параметр пришел в норму (например, муфты трения), и системы  с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого звена (например, предохранители электроустановок).

Срабатывание слабого  звена приводит к останову машины на аварийных режимах, что позволяет  исключить поломку разрушения и, следовательно, травматизм.

Блокировочные устройства исключают  возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют  опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне.

Особенно большое значение этот вид средств защиты имеет  там, где необходимо обеспечить ограждение опасной зоны, а также там, где  работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении.

По принципу действия блокировки делятся на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую связь между ограждением и  тормозным (пусковым) устройством. Например, для снятия ограждения 1 кривошипно-шатунного  механизма (рис. 97) необходимо затормозить  и полностью остановить привод механизма. Это осуществляется отключением  электродвигателя или переводом  ремня с рабчего на холостой шкив. При этом рычаг 2 дает возможность запорной планке 3 выйти из направляющего канала 4. При снятом ограждении агрегат невозможно растормозить, а следовательно, и пустить его ход.

Рис. 97. Схема механической блокировки: 1 — ограждение; 2 — рычаг  тормоза; 3 — запорная планка; 4 —  направляющая запорной планки; 5 — рычаг  ограждения; 6 — палец; 7 — соединительная планка; 8 — поводок задвижки

По такому принципу блокируют  двери в помещениях испытательных  стендов, а также в других, особо  опасных помещениях, в которых  пребывание людей во время работы оборудования запрещено. Электрическую  блокировку применяют на электроустановках  с напряжением от 500 В и выше, а также на различных видах технологического оборудования с электроприводом. Она обеспечивает возможность выключения оборудования только при наличии ограждения. При осуществлении электрической блокировки в ограждение встраивают концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении включаются в электрическую схему управления оборудованием и допускают включение электродвигателя. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются и электрическая цепь системы привода оказывается разорванной (рис. 98).

Рис. 98. Схема электрической блокировки магнитного пускателя (ограждении): 1 — трехполюсный рубильник; 2 — легкоплавкие предохранители; 3 — концевой выключатель; 4 — кнопка «Стоп», 5 — кнопка «Пуск»; 6 — катушка контактора (при возбуждении которой замыкаются контакты 8 и 9); 7 — нормально замкнутые контакты теплового реле, 8 — блок-контакты, шунтирующие кнопку «Пуск», 9 — линейные контакты; 10 — нагревательные элементы теплового реле

Электрическую (радиочастотную) блокировку применяют также для  предотвращения попадания человека в опасную зону (рис. 99). Принцип  работы блокировки в этом случае основан  на применении электромагнитных нолей  высокой частоты, излучаемых в пространство транзисторным генератором. В момент попадания человека в опасную  зону высокочастотный генератор 1 подает импульс тока к электромагнитному  усилителю и поляризованному  реле 2. Контакты электромагнитного  реле обесточивают схему магнитного пускателя 3. Следящее устройство 5 включает промежуточное реле, при этом срабатывает  магнитный пускатель 6', обеспечивающий электродинамическое торможение двигателя 4 за десятые доли секунды. Регулирование  времени торможения осуществляется при помощи переменного сопротивления.

Рис. 99. Схема радиочастотной блокировки: 1 — генератор высокой  частоты; 2 — электромагнитный усилитель  и поляризованное реле; 3 — магнитный  пускатель электрического двигателя; 4 — электрический двигатель; 5 —  следящее устройство; б — магнитный  пускатель тормоза двигателя; 7 —  тормоз

В электромеханической блокировке роль электромагнита выполняет рука человека, поворачивающая рукоятку 1 (см. рис. 100). Рукоятка 1 через валик 6 соединена  с рубильником 7 и замком 2, запирающим дверь 4. При открытой двери рубильник  не может быть включен, Так как  засов 3 замка упирается в палец 5, который выходит под действием  пружины при открывании двери. Для  включения установки следует  вначале закрыть дверь и повернуть  рукоятку. При этом скоба на двери  нажмет на палец 5, утопит его и даст возможность засову 3 войти в отверстие  скобы, которая укреплена на двери. Дальнейшим поворотом рубильник  замыкает электрическую цепь.

Рис. 100. Схема электромеханической блокировки: а — дверь открыта; б — дверь закрыта; 1 — рукоятка; 2 — замок; 3 — засов; 4 — дверь; 5 — палец; 6 — валик; 7 — рубильник

Фотоэлектрическая блокировка основана на принципе ограждения опасной  зоны световыми лучами. Изменение  светового потока, падающего на фотоэлемент (фотосопротивление), преобразовывается  в электрический сигнал, который  после усиления (если это требуется), подается на измерительно-командное  устройство. Последнее, в свою очередь, приводит в действие исполнительные механизмы защитного устройства. Фотоэлектрическая блокировка находит  в настоящее время применение в кузнечно-прессовых и механических цехах машиностроительных заводов.

На рис. 101 дана монтажная  и электрическая схемы фотоэлектрической  блокировки одностоечного пресса. Как следует из рис. 101, на тяге педали 4 устанавливается блокировочный электромагнит 1. Справа и слева от рабочего стола пресса располагается фотоэлемент 3 и осветитель фотореле 2. Световой луч, падающий на фотоэлемент, обеспечивает постоянное протекание тока в обмотке блокировочного электромагнита. В этом случае возможно включение пресса путем нажатия педали. Если же в момент нажатия педали в рабочей (опасной) зоне штампа окажется рука рабочего, падение светового потока на фотоэлемент прекращается, обмотки блокировочного магнита обесточиваются, его якорь под действием пружины выдвигается и включение пресса педалью становится невозможным (рис. 101). Такая блокировка не требует никаких механических конструкций, малогабаритна, надежна, удобна в эксплуатации, позволяет обеспечить защиту весьма протяженных в пространстве зон.

Рис. 101. Фотоэлектрическая блокировка: а — монтажная схема; 1 — блокировочный электромагнит; 2 — осветитель фотореле; 3 — фотоэлемент; 4 — тяга педали; б: 1 — источник питания фотоэлектрического устройства; 2 — источник света; 3 — фотоэлемент; 4 — реле слабого тока; 5 — магнитный пускатель; 6 — электродвигатель; 7 — питающая сеть (сеть питания)

Радиационная блокировка применяется для защиты опасных  зон на прессах, гильотинных ножницах и других видах технологического оборудования в машиностроении. Она  состоит (рис. 102) из трубки Гейгера 1, тиратронной лампы 2, контрольного реле 5, аварийного реле 4 и радиоактивного источника 5. В качестве последнего используются радиоактивные изотопы, помещенные в алюминиевый цилиндр, покрытый изнутри слоем свинца, играющим роль защиты от радиоактивного излучения.

Рис. 102. Схема радиационной блокировки: 1 — трубка Гейгера; 2 —  тиратронная лампа; 3 — контрольное реле; 4 — аварийное реле; 5 — радиоактивный источник

Сущность защиты состоит  в том, что радиоактивные излучения, направленные от источника 5, улавливаются трубками Гейгера 1, воздействующими  на тиратронную лампу 2, от которой приводится в действие контрольное реле 3. Контакты реле либо включают, либо разрывают цепь управления, либо воздействуют на пусковое устройство. Контрольное реле 4 работает при нарушении системы блокировки, когда трубки Гейгера не работают в пределах 20 с. Преимуществом блокировки радиационными датчиками является то, что они позволяют производить бесконтактные измерения, не требующие непосредственного контакта между измерительными датчиками и контролируемой средой. В ряде случаев при работе с агрессивными или взрывоопасными средами в оборудовании, находящемся под большим давлением или имеющим высокую температуру, блокировка с применением радиационных датчиков является единственным средством для обеспечения требуемых условий безопасности. Не менее важны большая стабильность и большой срок службы источников излучения. В качестве источников излучения применяют изотопы, способные работать без замены десятки лет. Кроме того, изотопы не требуют никакого ухода и не меняют своих свойств при изменении внешних условий.

Пневматическую систему  блокировки широко используют в агрегатах, в которых рабочие тела находятся  под повышенным давлением: турбинах, компрессорах, насосах и т. п. Ее основным преимуществом является малая инерционность. На рис. 103 дана принципиальная схема  такого рода блокировки.

Рис. 103. Схема пневматической блокировки: 1 — реле давления; 2 —  запорное устройство; 3 — электромагнит

Сигнализирующие устройства — это средства информации о работе технологического оборудования, а также  об опасных и вредных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативная, предупредительная  и опознавательная. По способу информации различают сигнализацию: звуковую, визуальную, комбинированную (свето-звуковую) и одоризационную (по запаху); последнюю широко используют в газовом хозяйстве.

Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных  приборов, подсветку на мнемонических  схемах, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют  сирены или звонки.

Оперативная сигнализация находит  применение при проведении самых  разнообразных технологических  процессов, а также на испытательных  стендах.

Чаще всего подача сигналов производится автоматически. Для этого  используют различные измерительные  приборы, снабженные контактами, замыкание  которых происходит при определенных значениях контролируемых параметров (вольтметры, гальванометры, манометры, термометры и т. д.). Применяют также  реле, срабатывающие на отклонение рабочих параметров данного технологического процесса (давления, температуры, числа  оборотов, расхода и т. п.).

Красные сигнальные лампы  устанавливают на оборудовании, которое  не контролируется обслуживающим персоналом (поточные механизированные и автоматизированные линии, транспортеры). Зеленые сигнальные лампы должны включаться на временно не работающем оборудовании.

Оперативную сигнализацию используют также для согласования действий работающих, в частности крановщиков  и стропальщиков. Двусторонняя сигнализация устраивается между насосной станцией и гидромониторами.

Предупредительная сигнализация предназначена для предупреждения о возникновении опасности. Для  этого используют световые и звуковые сигналы, одоризаторы, приводимые в действие от различных приборов, регистрирующих ход технологического процесса.

Широкое распространение  получили стационарные автоматические сигнализаторы для непрерывного определения и сигнализации о  присутствии в воздухе производственных помещений опасных концентраций горючих газов, паров и их смесей. Сигнализатор выдает сигнал «концентрация» при достижении в анализируемой  смеси предельно допустимого (довзрывного) значения концентрации. Принцип устройства данного прибора широко используется в газоанализаторах.

Большое применение находит  сигнализация, опережающая включение  оборудования или подачу высокого напряжения. Она предусматривается в производствах, где перед началом работы в  опасной зоне могут находиться люди (участки испытания двигателей, автоматические линии сборочных цехов, литейные цеха и т. д.).