Эксплуатационные расходы определяются по формуле

(2.54)

где - годовые расходы на проведение регламентных работ по профилактическому обслуживанию подсистемы защиты;

и - количество отказов устройств защиты, индикации об опасности и эвакуации за расчетный период Т соответственно;

и - расходы на устранение отказа устройств защиты, индикации и эвакуации соответственно.

(2.55)

где l_з, l_и, l_э - интенсивности отказов устройств защиты, индикации и эвакуации соответственно.

Потери v¢_ij определяются по формуле

V¢_ij = v¢ _{1 j} + v¢ _{2 j} , (2.56)

где v¢ _{1 j} - потери, связанные с простоем рабочего места, участка, цеха вследствие отказа i -й подсистемы защиты и перехода данных подразделений из безопасных в опасные;

v¢ _{2 j} - потери, обусловленные необходимостью возмещения ущерба, причиненного работающим вредным фактором вследствие отказа i -й подсистемы защиты.

Потери, связанные с простоем,

(2.57)

где C_n - стоимость одного часа простоя объекта защиты (рабочего места, участка, цеха);

T - количество рабочих часов в году;

- коэффициент готовности подсистемы защиты.

Потери, связанные с возмещением ущерба

(2.58)

где - количество людей, работающих на k -м участке в зоне возможного воздействия вредного фактора;

C_в - расходы на возмещение ущерба пострадавшему при действии одной дозы вредного фактора;

K_в - фактическое количество вредного фактора;

K_д - допустимое (безопасное) количество вредного фактора;

K_о - количество вредного фактора, действие которого на работающего в течение t_о эквивалентно одной дозе;

t_о - время воздействия вредного фактора на работающих k -го участка.

Так как , то формулу (2.58) можно записать:

(2.59)

После подстановки формул (2.54) - (2.59) в формулу (2.53) получим

(2.60)

Выбор системы с требуемой надежностью защиты. Выбор сводится к рассмотрению r -го количества возможных вариантов систем защиты. Если количество рассматриваемых вариантов системы защиты невелико, то задача выбора решается простым перебором. При большом количестве вариантов необходимо использовать метод динамического программирования.

Порядок выбора системы защиты с требуемыми параметрами надежности с помощью метода динамического программирования следующий:

1. Для каждой подсистемы определяются значения надежности и суммарные приведенные расходы, соответствующие k -му (k = 0, 1, 2,..., r) количеству резервных элементов.

2. Рассматриваются любые две подсистемы. Данные расчетов заносятся в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Возможные варианты сочетания 1-й и 2-й подсистем

2-я под-	1-я подсистема
система			...		...
			...		...
			...		...
...	...	...	...	...	...	...
			...		...

Из табл. 2.6 выписываются результирующие значения в порядке возрастания суммарных приведенных расходов. Затем из полученного ряда исключаются те значения величины надежности, которые меньше или равны значениям надежности, находящимся слева.

Полученную в результате так называемую доминирующую последовательность или последовательность оптимальных шаговых решений можно использовать в дальнейших расчетах в качестве эквивалента 1-й и 2-й подсистем.

3. Рассматриваются эквивалентная и 3-я подсистемы. Процедура расчетов и выявление эквивалентной 1-й, 2-й и 3-й подсистем аналогична.

Рассмотрение заканчивается, когда получена эквивалентная подсистема (n + m) подсистем.

Из полученной доминирующей последовательности определяется структурная схема системы защиты с требуемой надежностью, суммарные приведенные расходы на которую будут минимальными.

Безопасность автоматизированного и роботизированного производства. Радикальными средствами обеспечения безопасности производственных процессов являются механизация и автоматизация.

Под механизацией понимают замену рабочих операций, выполняемых вручную, машинами и механизмами с применением для их действия различных видов энергии. Основной целью механизации является повышение производительности-труда и освобождение человека от выполнения тяжелых, трудоемких и утомительных операций. В зависимости от рода работ и степени оснащения производственных процессов техническими средствами различают частичную и комплексную механизацию. Последняя создает предпосылки для автоматизации производства.

Автоматизация производства является высшей формой развития производственных процессов, при которой функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Автоматизация обеспечивает безопасность механических процессов, создает наилучшие условия труда и повышает общую культуру производства.

Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию производства. Под частичной автоматизацией понимают автоматизацию одного или нескольких не связанных звеньев производственного процесса. Она применяется, когда непосредственное управление сложным скоротечным процессом становится практически не доступным для человека или когда процесс ведется в условиях, опасных для жизни человека.

При комплексной автоматизации все основные звенья производственного процесса действуют как единый взаимосвязанный автоматический комплекс Комплексная автоматизация базируется на совершенной технологии и прогрессивных методах управления с применением надежных унифицированных технических средств автоматизации и производственного оборудования, действующего по заданной или самоорганизующейся программе, при общем контроле человека за работой всего комплекса

Полная автоматизация предусматривает исключение человека из процесса управления производством и переложение его функций на управляющие машины. При этом исключаются ошибки, которые может допустить оператор.

B последние годы на наиболее трудоемкими сложных штамповочных, сварочных и механосборочных операциях, на вспомогательных и погрузочно-разгрузочных работах, в загазованной и взрывоопасной среде, при повышенной радиации и в других экстремальных условиях находят все более широкое применение промышленные роботы. Под промышленным роботом понимают перепрограммируемую автоматическую машину, применяемую в производственном процессе для выполнения двигательных функций, аналогичных функциям человека при перемещении предметов производства и технологической оснастки Отличительным признаком роботов является наличие манипуляторов.

Применяемые в большой степени для облегчения условий груда промышленные роботы сами по себе представляют определенную опасность для обслуживающего персонала и работников смежных участков. Опасность эта связана с автоматичностью действий роботов, высокой скоростью линейных перемещений исполнительных устройств, большой зоной обслуживания и т. п. Наибольшая вероятность травмирования возникает при его наладке и регулировке.

Основными причинами травм могут явиться: неправильные (непредусмотренные) движения робота во время обучения, в том числе погрешность позиционирования рабочего органа; аварии технологического оборудования на обслуживаемом роботом участке; ошибочные действия оператора во время его наладки, регулировки и ремонта; попадание человека в рабочее пространство робота при работе в автоматическом режиме; нарушение номинальной грузоподъемности робота; неудобное расположение технологического оборудования, пультов управления, загрузочных и разгрузочных устройств, накопителей, тары, транспортных средств на участках действия роботов; размещение пультов управления внутри его рабочего пространства и отсутствие ограждения рабочего пространства робота; отключение при аварийной остановке устройств, перерыв в работе которых связан с опасностью травмирования рабочих; отсутствие у оператора четкой информации о ситуации в рабочей зоне робота, о причине возникающих неполадок на участке.

При проектировании и эксплуатации технологических комплексов с роботами необходимо учитывать общие требования безопасности, предъявляемые к производственному оборудованию, а также ряд специальных требований. К одному из таких требований относится необходимость обеспечения аварийной остановки исполнительных устройств робота при попадании человека в рабочее пространство при его работе в автоматическом режиме, а также при выходе самого робота за пределы запрограммированного рабочего пространства.

Чтобы предотвратить в таких ситуациях травматизм, разработаны устройства, использующие информацию локационных оптических датчиков о наличии человека в опасной зоне. Примером может служить система, выполненная по модульному принципу с применением светолокационных датчиков. В состав системы входят стойки светоизлучателей и фотоприемников, применяемые попарно, а также блок логических преобразователей. При пересечении человеком светового луча при входе в опасную зону происходит включение всех лампочек — светофоров стоек, ограждающих эту зону. Таким образом, осуществляется сигнализация запрещенной для работы робота зоны рабочего пространства. Нахождение в этой зоне или вход в нее робота регистрируется соответствующими бесконтактными выключателями и формируется команда на его аварийное торможение и выключение. Разрешение на продолжение работы робота дается нажатием одной из кнопок “Сброс”, находящихся на стойках, ограничивающих опасную зону.

При наличии электронных систем обеспечения безопасности следует предусматривать дублирование этих систем более простыми механическими устройствами.

Необходимо также предусматривать устройства, предотвращающие травмирование персонала удерживаемым роботом объектом при внезапном отключении питания; при этом удерживаемый им объект не должен выпасть из захватного устройства.

Если автоматизированный, оснащенный роботом участок, имеет несколько пультов, то должна быть исключена возможность одновременного управления с разных пультов. Автоматические линии нужно снабжать дополнительными органами аварийного отключения, расположенными не далее 4 м друг от друга.

При организации технологических комплексов с роботами следует предусматривать максимальную механизацию и автоматизацию вспомогательных операций. Планировка участков должна быть удобной, обеспечивать легкий доступ оператора к органам аварийного отключения Участок должен быть огражден, а блокировка должна выключать робот при входе человека в опасную зону при его работе в автоматическом режиме.

При наличии кабин управления в них должны быть обеспечены нормальные условия работы.

Органы управления и средства отображения информации (СОИ), должны располагаться на панели пульта управления. При проектировании пультов управления необходимо учитывать соответствующие эргономические требования к расположению СОИ и органов управления, их группировке с учетом функционального назначения, последовательности использования, возможности различения и удобства выполнения управляющих действий.

При выборе средств отображения информации, требующих немедленного реагирования, предпочтение должно отдаваться звуковым сигналам. В помещениях, где звуковой сигнал может маскироваться высоким уровнем шума, необходимо использовать яркий мигающий световой сигнал.

Переключатели режимов работы и регулятор скорости должны быть снабжены фиксаторами, не допускающими самопроизвольное их перемещение. Должна исключаться возможность свободного доступа к ним без применения специального инструмента (ключей, ручек и т. д.). Органы аварийного останова должны располагаться в легкодоступном месте.

К работе по программированию, обучению, наладке, эксплуатации и ремонту роботов и роботизированных технологических комплексов и участков допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и получившие удостоверение на право обслуживания роботов, роботизированных технологических комплексов или участков.

Обучение операторов и наладчиков, работающих на роботизированных технологических комплексах или участках, должно проводиться с учетом возможных аварийных ситуаций и опасных отказов в работе роботов.

Оптимальное с точки зрения сохранения здоровья, обеспечения высокой работоспособности и производительности труда человека использование промышленных роботов во многом зависит от ряда эргономических решений. К их числу относится установление необходимой степени роботизации технологического процесса и оптимального распределения функций между роботом и человеком; рациональная планировка роботизированных технологических участков и насыщение их оборудованием с учетом возможной адаптации операторов к новым видам деятельности и обеспечения их максимальной безопасности, снижение тяжести труда операторов за счет механизации и автоматизации вспомогательных операций; регламентация скорости линейных перемещений исполнительных устройств робота при программировании и обучении.

Эргономические требования к технике. Эргономическое качество оборудования, т. е. технической части системы «человек — машина — среда» (ЧМС), можно определить как совокупность свойств техники, соответствующих свойствам человека, проявляющимся в процессе трудовой деятельности. Уровень эргономического качества указывает на степень этого соответствия, он устанавливается в ходе эргономической оценки оборудования. Под оборудованием понимается техническая часть системы ЧМС, предназначенная для взаимодействия с человеком-оператором: рабочее место оператора, оснащенное средствами отображения информации (СОИ), органами управления (ОУ),- вспомогательным оборудованием и включающее в себя кресло человека-оператора. Оценка уровня качества продукции состоит из совокупности операций, включающей выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции, определение значений этих показателей и сопоставление их с базовыми. На основе оценки эргономического качества оборудования всего предприятия можно составить эргономический портрет промышленного предприятия, т. е. описание организации производственных процессов и характеристику той части основных производственных фондов, которая управляется, обслуживается, ремонтируется производственным персоналом.

Показатели эргономического качества оборудования классифицируются по соответствию антропометрическим данным человека (высота, ширина, глубина пульта, высота размещения столешницы пульта, размещение СОИ и ОУ; характеристики кресла человека-оператора; досягаемость ОУ; показатели соответствия ОУ форме и размерам частей тела человека и т. п.):

биомеханическим (усилие, величина, направление перемещения ОУ, частота использования ОУ);

психофизиологическим (характеристики соответствия техники зрительному и слуховому анализаторам человека);

психологическим свойствам человека-оператора (показатели соответствия техники возможностям человека по приему, обработке информации и по принятию решений).

Базовые значения антропометрических показателей эргономического качества оборудования таковы.

Характеристики пульта:

общая высота пульта при рабочем положении «сидя» - 1650 мм, «стоя» — не более 1800 мм;

высота столешницы пульта при рабочем положении «сидя» — от 530 до 760 мм, «стоя» — около 1100 мм;

ширина пульта (обслуживаемого только в рабочем положении “сидя”) — от 380 до 660 мм;

расстояние от уровня сиденья кресла оператора до нижнего края столешницы пульта (обслуживаемого только в рабочих положениях «сидя» и «сидя или стоя») — от 150 до 250 мм;

высота размещения ОУ для рабочего положения «стоя» — от 1000 до 1600 мм, «сидя» — от 530 до 1040 мм;

высота размещения СОИ для рабочего положения «стоя» — от 1100 до 1800 мм, «сидя» — от 850 до 1650 мм.

Характеристики кресла человека-оператора:

форма сиденья — квадратная;

форма спинки — прямоугольная вогнутая, радиус изгиба спинки — от 300 до 400 мм;

размер сиденья — 400х400 мм, размер спинки — примерно 300x120 мм;

угол наклона сиденья назад — 5…6°, угол наклона спинки — от 5 до 10°; высота подлокотника — должен находиться на одном уровне с поверхностью стола.

Размеры свободного места для ног оператора: высота — не менее 600 мм, ширина — не менее 500 мм, глубина — не менее 400 мм.

Досягаемость ОУ по горизонтали — полукруг радиусом 600 мм.

Расстояния между ОУ (мм):

для кнопок — не менее 15;

для тумблеров — не менее 19 при размещении во фронтальную линию и не менее 25 при размещении «в глубь» пульта;

для поворотных переключателей — не менее 20 при действиях одной рукой и не менее 70 при действиях двумя руками;

для рычагов — не менее 50 при действиях одной рукой и не менее 100 при действиях двумя руками;

для маховиков и штурвалов — не менее 50 при действиях одной рукой и не менее 100 при действиях двумя руками;

для педалей — не менее 200 при действиях одной ногой и не менее 450 при действиях двумя ногами.

Размеры ОУ (мм):

диаметр кнопок под указательный палец — 10…15, под большой палец — 30, под ладонь — 50;

ширина клавиш — 10…20;

для поворотных переключателей типа I (с приводным элементом в виде указателя) длина указателя — от 20 до 90, ширина — от 2 до 15, высота указателя — от 10 до 40;

для поворотных переключателей типа II (с приводным элементом в виде круглой ручки для захвата пятью пальцами) диаметр — от 50 до 120, высота — от 38 до 55;

для поворотных переключателей типа III (с приводным элементом в виде круглой ручки для захвата двумя-тремя пальцами) диаметр — от 6 до 50, высота — от 12 до 25;

для тумблеров широкого применения длина приводного элемента — от 10 до 25, минимальный диаметр — от 3 до 8;

для тумблеров специального назначения длина приводного элемента — от 25 до 50, минимальный диаметр — 8…15;

для рычагов управления с округлой рукояткой диаметр рукоятки — 30…40, высота — 40…50; для рычагов управления с удлиненной рукояткой диаметр — 20…28, высота рукоятки — 50…100;

для маховиков управления и штурвалов при работе двумя руками диаметр обода маховика или расстояние между рукоятками штурвала — 350…400;

для маховика при работе одной рукой диаметр обода — 75…80; длина рукоятки на маховике — от 50 до 120, диаметр рукоятки — от 18 до 30;

для редко используемых педалей ширина — 90, длина — не менее 75; для часто используемых педалей ширина — 90, длина — 280…300.

Требования по соответствию характеристик машинной части системы ЧМС биомеханическим свойствам человека предъявляются в основном к органам управления. Базовые значения биомеханических показателей эргономического качества оборудования таковы.

Усилие перемещения (ньютоны):

для кнопок под указательный палец — 1…8, под большой палец — от 8 до 25, под ладонь — от 10 до 50;

для клавишных переключателей типа 1 — от 2,5 до 4,0, типа 2 — от 4 до 16;

для поворотных переключателей типа I — от 2,0 до 20, типа II — от 1,6 до 16, типа III — 1…2;

для выключателей и переключателей типа «тумблер» широкого применения — от 2 до 3,5;

специального назначения — от 3,3 до 5,0;

для рычагов управления при работе пальцами — от 5 до 30, кистью — от 5 до 40, кистью с предплечьем — от 15 до 60, всей рукой — от 20 до 150, двумя руками — от 45 до 200;

для маховиков управления и штурвалов при работе кистью — до 10, кистью с предплечьем — от 5 до 60, всей рукой — от 10 до 150, двумя руками — от 60 до 200; для ножных педалей при движении стопы — до 100, всей ноги — до 500.

Величина перемещения ОУ:

для кнопок под указательный палец — от 2 до 6 мм, под большой палец — от 3 до 8 мм, под ладонь — от 5 до 10 мм;

для клавишных переключателей типа 1 — от 3 до 6 мм, типа 2 — от 4 до 10 мм;

для поворотных переключателей типа I оптимальный угол поворота от среднего положения — 45°, допустимый угол — 60°;

для поворотных переключателей типов II и III оптимальный угол поворота при точной регулировке — 60…80° от среднего положения, допустимый угол — 120°;

для рычагов управления минимальный допустимый ход — 50 мм, оптимальный ход для коротких рычагов (длиной до 200 мм) — от 150 до 200 мм, длиной свыше 200 мм — от 300 до 350 мм;

для штурвалов при работе без перехвата рук — угол поворота не более 60° в обе стороны от среднего положения, при работе с перехватом рук — не более 120°; для ножных педалей оптимальный ход при движении стопой — от 15 до 60 мм, при движении всей ногой — до 180 мм.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации человеком-оператором, управляющих воздействий типа «пуск», «включено», «увеличение», «плюс», «подъем», «открывание», «вперед», «вправо», «вверх»:

для кнопок — нажатое положение;

для клавиш — нажатое положение;

для тумблеров — перемещение снизу вверх, слева направо, от себя;

для рычагов — перемещение снизу вверх, слева направо, от себя;

для поворотных переключателей — перемещение по часовой стрелке;

для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами) — перемещение по часовой стрелке;

для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами, — перемещение против часовой стрелки;

для ножных педалей — нажатое состояние.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации управляющих воздействий типа «стоп», «отключено», «уменьшено», «минус», «спуск», «закрывание», «назад», «влево», “вниз”: для кнопок — отпущенное положение; для клавиш — отпущенное положение;

для тумблеров — перемещение сверху вниз, справа налево, на себя;

для рычагов — перемещение сверху вниз, справа налево, на себя;

для поворотных переключателей — перемещение против часовой стрелки;

для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами) — перемещение против часовой стрелки;

для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами,— перемещение по часовой стрелке;

для ножных педалей — отжатое положение.

Частота использования ОУ (раз в минуту):

для кнопок под указательный палец — не более 10, под большой палец — не более 5, под ладонь — не более 3;

для клавиш типа 1—не более 10, типа 2 — не более 1; для тумблеров широкого применения — не более 10, специального назначения — не более 1;

для поворотных переключателей типа I (с усилием перемещения 13, 18, 22 Н) и типа II (с усилием перемещения 5,3; 10; 16,6 Н) — соответственно не более 5, не более 2, не более 1;

для рычагов управления, маховиков и штурвалов в зависимости от усилия — от 5 до 960 раз за смену (8 ч).

Базовые значения психофизиологических показателей, как отмечалось выше, определяют соответствие техники в основном зрительному и слуховому анализаторам человека-оператора.

Показатели соответствия техники зрительному анализатору:

освещенность на рабочем месте оператора — 400 лк;

яркость свечения индикатора на черно-белой электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) — не менее 0,5 кд/м², минимальная яркость свечения индикатора на цветной ЭЛТ — 17, оптимальная — 170 кд/м²; контраст прямой оптимальный —80…90%, допустимый — 60…90%, контраст обратный для самосветящихся индикаторов — не менее 20%;

время представления сигнала для опознания — не менее 2 с; движение отметки сигнала на экране при наличии ориентира распознается при скорости 1…2' в секунду, без ориентира — 15…30" в секунду;

размеры знаков на экране в зависимости от сложности — от 15 до 40';

частота кадров для интегральных визуальных индикаторов — не менее 50 Гц;

ширина линии на экране индикаторной ЭЛТ знакографического дисплея — не менее 1 мм при дистанции наблюдения 0,3…0,7 м.

Показатели соответствия техники слуховому анализатору: частота для аварийных неречевых сообщений — 800…5000 Гц, предупреждающих — 200…800, уведомляющих — 200…400 Гц, соответственно предельно допустимый уровень звукового давления сигналов — 120, 115 и 110 дБ;

длительность отдельных сигналов и интервалов между ними — не менее 0,2 с, длительность интенсивных сигналов — не более 10 с.

Базовые характеристики психологических показателей эргономического качества оборудования включают в первую очередь показатели соответствия техники возможностям человека по восприятию информации, т. е. информационного соответствия индикатора предъявляемой информации и соответствия формы отсчетного устройства индикатора направлению движения отображаемого параметра (объекта). Это следующие параметры.

Способ кодирования информации:

качественных характеристик объектов — буквами, условными знаками;

качественных характеристик типа, принадлежности, состояния — абстрактными геометрическими фигурами и цветом;

положения объекта в пространстве, направления его движения — ориентировкой линии на индикаторе;

количественных характеристик объекта — цифрами;

размещения объекта в пространстве — положением указателя на индикаторе;

контуров, траекторий движения — типом линии (сплошная, пунктирная, штрих – пунктирная); состояния объекта — яркостью и частотой мельканий.

Оформление школьных индикаторов и их элементов:

модуль оцифровки оптимальный — 10, допустимые—1 и 5;

число делений шкалы — минимально необходимое для установленной точности считывания;

ориентация цифр шкалы — соответственно типу шкалы;

представление цифр для считывания — в вертикальном положении;

для неполной круговой шкалы между началом и концом шкалы — видимый промежуток размером, большим основного деления;

разбивка шкалы — равномерная, число делений шкалы на модуль оцифровки — одинаковое по всей шкале;

значения показателей приборов возрастают слева направо или снизу вверх (за исключением глубиномеров, значения на шкалах которых возрастают сверху вниз);

указатель не должен перекрывать оцифровку, расстояние между указателем и делением шкалы — не менее 1,5 мм, форма указателя — простая клиновидная;

цвет окраски указателя и деления шкалы — одинаковый.

Характеристики элементов шкал приборов:

высота цифр и букв на неподвижных шкалах—10…25', на подвижных—12…25';

отношение ширины знака к высоте на шкалах с указателями — 3:5 или 2:3, на счетчиках — 2:3 или 1:1;

толщина основных линий для цифр и букв при прямом контрасте —1/6…1/8 высоты знака, при обратном контрасте —1/10…1/13 высоты знака;

интервал между знаками — 0,5…1,0 ширины знака;

расстояние между соседними делениями при прямом контрасте — не менее одной ширины отметки шкалы, при обратном контрасте — не менее двойной ширины отметки шкалы.

Показатели соответствия техники мнемоническим возможностям человека характеризуют: предъявление информации для оперативного запоминания и последующего использования (оно должно включать не более 5…9 символов, причем возможна их перекодировка с повышением объема информации в 1,5 раза); предъявление информации для долговременного запоминания и последующего использования (оно должно проводиться с достаточными для 100%-ного воспроизведения повторениями).

Показатели соответствия техники возможностям человека по принятию решений определяются, исходя из анализа логической организации деятельности оператора — алгоритмов деятельности. Последние не должны иметь более трех исходов в точках ветвления; рекомендуемый коэффициент стереотипности алгоритма деятельности составляет не менее 0,25 и не более 0,85, а коэффициент логической сложности — не более 0,2.

Номенклатура показателей эргономического качества является открытой, т. е. может быть дополнена по мере создания новых технических средств и изделий, а также накопления экспериментальных данных о них.

Учёт требований безопасности при подготовке производства. Машины, аппараты и другое оборудование, применяемые в различных отраслях промышленности, чрезвычайно разнообразны по принципу действия, конструкции, типам и размерам. Однако существуют некоторые общие требования, соблюдение которых при конструировании оборудования позволяет обеспечить безопасность его эксплуатации.

Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов действия, конструктивных схем, материалов, рабочих процессов и т. п.; максимальным использованием средств механизации, автоматизации, дистанционного управления; применением в конструкции специальных защитных средств; выполнением эргономических требований; включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, ремонту, транспортированию и хранению.

В процессе эксплуатации оборудование не должно загрязнять окружающую среду вредными веществами выше установленных норм и не должно представлять опасности с точки зрения взрыва и пожара.

При проектировании оборудования нужно учитывать условия его эксплуатации с тем, чтобы при воздействии влажности, солнечной радиации, механических колебаний, высоких и низких давлений и температур, агрессивных веществ, ветровых нагрузок, микроорганизмов, грибков и т. п. оборудование не становилось опасным.

Материалы, применяемые в конструкции оборудования, не должны быть опасными и вредными. Новые материалы должны предварительно подвергаться проверке на гигиеничность и взрывопожароопасность.

Оборудование должно быть снабжено необходимыми техническими средствами безопасности.

Представляющие опасность движущиеся части оборудования должны быть ограждены или снабжены средствами защиты, за исключением частей, ограждение которых не допускается их функциональным назначением. В этом случае нужно предусматривать специальные меры защиты.

Оборудование не должно служить источником выделения в рабочую зону производственных помещений вредных веществ, различного рода излучений выше предельно допустимых уровней (концентраций) больших количеств теплоты и влаги. Для функционального удаления и аварийного сброса вредных, взрыво- и пожароопасных веществ оборудование следует оснащать специальными устройствами.

Конструкция оборудования должна обеспечивать исключение или снижение до регламентированных уровней шума, ультразвука, инфразвука, вибраций.

Элементы оборудования, с которыми может контактировать человек, не должны иметь острых кромок, углов, неровных, горючих и переохлажденных поверхностей.

Входящие в конструкцию оборудования рабочие места и их элементы должны обеспечивать удобство и безопасность работающему.

При необходимости передвижения оператора во время обслуживания оборудования оно должно быть снабжено безопасными проходами, площадками, переходами, лестницами, перилами и т, п.

В оборудовании должны быть предусмотрены приспособления для удобного зачаливания при необходимости подъема и другие устройства для обеспечения безопасности при монтаже и ремонте.

Оборудование должно иметь средства сигнализации о нарушении нормального режима работы, а в необходимых случаях — средства автоматического останова, торможения и отключения от источников энергии.

Для предотвращения опасности при внезапном отключении источников энергии все рабочие органы, захватывающие, зажимные и подъемные устройства оборудования или их приводы должны быть снабжены специальными защитными приспособлениями. Причем нужно предотвращать возможность самопроизвольного включения приводов рабочих органов при восстановлении подачи энергии.

Конструкция оборудования должна обеспечивать защиту человека от поражения электрическим током.

Органы управления оборудованием должны соответствовать следующим основным требованиям: иметь форму, размеры и поверхность, безопасные и удобные для работы; удобно располагаться в рабочей зоне; размещаться с учетом требуемых для их перемещения усилий, не превышающих установленных стандартами, а также последовательности и частоты использования; исключать возможность непроизвольного и самопроизвольного включения и выключения оборудования.

Управление однородным оборудованием должно быть унифицировано, а направление вращения маховичков, штурвалов, перемещение рычагов, педалей и т. п. — соответствовать установленным правилам.

Во всех функционально возможных случаях направление перемещения органов управления должно быть естественно связано с направлением движения рабочих органов оборудования.

Органы управления своей конструкцией (блокировками) должны исключать возможность осуществления неправильной последовательности операций или иметь схемы и надписи, наглядно указывающие правильную последовательность операций.

Органы аварийного выключения (кнопки, рычаги и т. п.) должны быть красного цвета, иметь указатели, облегчающие их поиск, надписи о назначении и быть легкодоступными для обслуживающего персонала

Требования к средствам защиты, входящим в конструкцию производственного оборудования, сводятся в основном к тому, чтобы функционирование оборудования было невозможно при отключенных или неисправных средствах защиты. Средства защиты должны непрерывно выполнять свои функции или срабатывать при возникновении опасности или приближении человека к опасной зоне. Действие средств защиты должно продолжаться все время, пока действует опасный или вредный производственный фактор. Отказ отдельных элементов защитных средств не должен прекращать защитного действия других средств или создавать какую-либо дополнительную опасность.

Средства защиты должны быть легкодоступны для обслуживания и контроля. При необходимости их снабжают устройствами автоматического контроля.

Все защитные устройства, которые могут быть сняты или открыты, должны обеспечиваться средствами, исключающими их случайное снятие и открытие, а при необходимости — блокировками, останавливающими рабочий процесс при съеме или открытии ограждений.

Общие требования безопасности к сосудам, работающим под давлением. Сосудами, работающими под давлением, называются герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения в них химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Основная опасность при эксплуатации таких сосудов заключается в возможном их разрушении и проявлении действия силы внезапного адиабатического расширения газов и паров, так называемом физическом взрыве. Мощность таких взрывов может быть очень большой. Например, мощность взрыва (разрыва) сосуда вместимостью 1 м3, содержащего воздух под давлением 1 МПа (10 кгс/см2), составляет 13,2 МВт. Если же в сосуде при тех же условиях находится водяной пар, то мощность уже будет около 200 МВт.

Наиболее частыми причинами разрушения таких сосудов являются: недостатки конструкции; превышение допустимого давления; потеря механической прочности материала сосуда вследствие коррозии, внутренних дефектов, местных перегревов и других причин; неисправность защитных устройств, неправильная эксплуатация.

К взрывоопасным сосудам, работающим под давлением, могут относиться сосуды, давление в которых многократно превышает нормальное атмосферное давление (0,101325 МПа).

Для предотвращения аварий таких сосудов они должны изготовляться и эксплуатироваться в соответствии с действующими “Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением”.

В документе указано, что действие этих правил распространяется на:

сосуды, работающие под давлением свыше 0,07 МПа (0,7 кгс/см²);

цистерны и бочки для перевозки сжиженных газов, давление паров которых при температуре до 50 °С превышает 0,07 МПа;

баллоны, предназначенные для перевозки и хранения сжатых, сжиженных и растворенных газов с рабочим давлением свыше 0,07 МПа;

сосуды и цистерны для хранения и перевозки сжиженных газов, жидкостей и сыпучих тел без давления, но опорожняемые под давлением газа свыше 0,07 МПа.

Правила не распространяются на приборы парового и водяного отопления; сосуды вместимостью не свыше 25 л, для которых произведение вместимости в литрах на рабочее давление не превышает 20 МПа; части машин, не представляющие самостоятельные сосуды (цилиндры двигателей паровых и воздушных машин и компрессоров, не отключаемые промежуточные холодильники и масловлагоотделители компрессорных установок и др.); сосуды из неметаллических материалов и некоторые другие виды сосудов.

Указанные правила устанавливают специальные требования к конструкции и материалам сосудов, их изготовлению, монтажу, установке, регистрации, техническому освидетельствованию, содержанию и обслуживанию.

Конструкция сосудов и аппаратов должна быть надежной, обеспечивать безопасность при эксплуатации и удобство при осмотре, очистке, промывке и ремонте. В частности, нормируется устройство лазов и люков для доступа в аппарат и т. п. Специальные требования предъявляются к качеству материала в зависимости от условий работы сосуда (в частности, от давления, температуры, агрессивности среды); к методам механической и термической обработки металла и сварки, дефектоскопии, механических и металлографических исследований; к нормам оценки качества изготовления и способам устранения дефектов, выявленных при испытаниях. Например, сварные соединения сосудов со стенкой толщиной 6 мм и более подлежат обязательному клеймению, позволяющему установить фамилию сварщика, выполнявшего сварку.

Изготовление таких сосудов и аппаратов разрешается на предприятиях, располагающих техническими средствами, обеспечивающими их качественное изготовление. На каждый сосуд составляется и передается заказчику технический паспорт с чертежами и расчетами. Кроме того, на корпусе сосуда на видном месте тем или иным способом (но не краской) наносят данные, по которым можно получить все сведения о сосуде (наименование завода-изготовителя, заводской номер сосуда, год изготовления, рабочее и пробное давление, допустимая температура стенок).

Разрешение на пуск и работу сосудов, подлежащих регистрации, выдается инженером-инспектором Госгортехнадзора после регистрации и технического освидетельствования, о чем делается отметка в паспорте сосуда. Техническое освидетельствование заключается во внутреннем осмотре (не реже одного раза в четыре года) и гидравлическом испытании с предварительным внутренним осмотром (не реже одного раза в восемь лет). Главное освидетельствование проводится до пуска в работу, во время эксплуатации — периодически, а в некоторых случаях досрочно. Освидетельствованию подлежат все сосуды, работающие под давлением, а не только подлежащие регистрации в Госгортехнадзоре. Для всех таких сосудов на предприятии имеется книга учета, которая хранится у лица, осуществляющего надзор за сосудами на предприятии.

Гидравлическое испытание проводится пробным давлением, превышающем рабочее в 1,25...2 раза и зависит от рабочего давления и температуры, а также способа изготовления сосуда. Если невозможно выполнить гидравлическое испытание, правила допускают замену его пневматическим испытанием, но только после тщательного внутреннего осмотра и при условии соблюдения целого ряда предохранительных мер.

При эксплуатации сосудов, работающих под давлением, основное требование безопасности заключается в точном соблюдении норм технологического режима. Для этого необходим правильный выбор и поддержание в исправном состоянии контрольно-измерительных приборов, запорной арматуры и предохранительных устройств.

Предохранительные устройства выполняются в виде предохранительных клапанов и разрывных пластин (мембран). Предохранительный клапан представляет собой устройство, автоматически открывающееся при повышении рабочего давления и закрывающееся при снижении давления до рабочего.

Количество предохранительных клапанов, их размеры и пропускная способность должны обеспечивать пропуск рабочей среды в таком количестве, чтобы в сосуде не могло образоваться давление, превышающее рабочее более чем на 0,05 МПа для сосудов с давлением до 0,3 МПа включительно, на 15 % — для сосудов с давлением от 0,3 до 6 МПа и на 10% — для сосудов с давлением свыше 6 МПа.

Если имеются сомнения в надежности работы предохрани-тельного клапана, то сосуд снабжается предохранительной (разрывной) пластиной, разрывающейся при повышении давления в сосуде не более чем на 25% рабочего давления.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды при срабатывании предохранительного клапана или разрыве мембраны, содержащимся в сосуде веществом устраиваются специальные отводящие трубы с приспособлениями для слива конденсата, отводящие вещество в специальное место или устройство.

Обеспечение безопасной эксплуатации компрессорных установок. Стационарные и передвижные компрессоры и компрессорные установки находят применение во всех отраслях промышленности. Работа компрессорного оборудования связана с возникновением опасных и вредных факторов, обусловленных наличием у компрессоров движущихся частей и высокого давления, а также возможностью образования взрывоопасных смесей. Некоторые сжимаемые компрессорами газы обладают коррозионным действием (аммиак и др.), большой токсичностью (хлор, аммиак и др.), повышенной способностью проникать через неплотности (фреон, гелий) и др. Особая опасность возникает при недопустимом повышении температуры и давления. Недостаточное охлаждение в поршневых компрессорах может привести к повышению температуры в цилиндрах и, как следствие, к заклиниванию поршней, обрыву шатунных болтов, поломке коленчатого вала, а также к разложению и коксованию масла, подаваемого для смазки цилиндров. Отложение масла и нагара на стенках клапанных коробок, трубопроводов и холодильников приводит к увеличению их сопротивления потоку газа, повышению давления нагнетания и температуры, способствуя еще большему образованию нагара. Слой нагара определенной "толщины способен к самовозгоранию, что может привести к взрыву воздушных компрессоров и трубопроводов.

В центробежных компрессорах недостаточное охлаждение может привести к перегреву машины, повышенной вибрации корпуса и подшипников.

Таким образом, для безопасной эксплуатации компрессоров необходимо, главным образом, обеспечить их герметичность (особенно при сжатии ядовитых и взрывоопасных газов), рациональную смазку и достаточное охлаждение.

Компрессорные установки проектируют, изготовляют и эксплуатируют в соответствии с действующими «Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов», в которых изложены общие требования безопасности, требования к элементам конструкций и систем управления, к средствам защиты и сигнализации, к выполнению монтажных, наладочных работ, транспортированию и хранению.

Компрессорные установки должны быть снабжены предохранительными, сигнализирующими и блокировочными устройствами, работающими автоматически. Каждая ступень поршневого компрессора должна быть оборудована предохранительным клапаном, установленным на линии нагнетания в месте наименьшей пульсации давления газа. Если компрессор сжимает токсичный или взрывоопасный газ или азот, то предохранительный клапан должен быть закрытого типа, а газ — сбрасываться в закрытую систему. При определенных условиях разрешается вместо предохранительных клапанов устанавливать разрывные мембраны с отводом газа в закрытую систему или клапан вместе с мембраной.

На газопроводах, подающих газ потребителю, перед раздаточным запорным вентилем (задвижкой) должны иметься обратные клапаны с указанием на корпусе направления потока газа.

Компрессорные установки должны быть снабжены приборами для измерения давления (после каждой ступени сжатия на линии нагнетания в газосборники) и температуры (на каждой ступени после промежуточных и концевых холодильников, а также на сливе воды). Измеряться должны также давлением и температура масла, поступающего для смазки механизма движения.

Каждый компрессор должен быть оборудован системой аварийной защиты, обеспечивающей звуковую и световую сигнализацию при прекращении подачи охлаждающей воды, превышении допустимой температуры сжимаемого газа, и автоматическую установку компрессора, если давление масла для смазки механизма движения станет ниже допустимого.

Корпуса компрессоров, холодильников и влагомаслоотделителей должны быть заземлены или занулены.

Безопасность эксплуатации грузоподъёмных машин и механизмов. На каждом промышленном предприятии для перемещения различных грузов применяются грузоподъемные машины и механизмы, которые условно можно подразделить на средства непрерывного транспорта (транспортеры, шнеки, элеваторы, конвейеры и др.) и подъемные механизмы (грузоподъемные краны, домкраты, тали, лебедки, лифты, автопогрузчики и пр.). При эксплуатации этого оборудования возможно получение травмы обслуживающим персоналом движущимися частями машин, падающим грузом, электрическим током и т. п. Серьезная опасность для работников возникает при обрыве несущих органов (канатов, цепей).

Для обеспечения безопасности подъемно-транспортные устройства проектируются и эксплуатируются в соответствии с требованиями специальных правил («Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», «Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов» и др.) и стандартов ССБТ.

В этих документах содержатся требования, направленные на обеспечение надежности конструкции оборудования (выбор соответствующих запасов прочности материала, защита от коррозии и тепловых воздействий и т. п.). К ним относятся обязательное применение предохранительных устройств ограничителей высоты подъема, массы поднимаемого груза, концевых выключателей механизмов передвижения, ловителей, тормозов, аварийных выключателей, ограничителей скорости и др., регистрация наиболее опасного оборудования в органах Госгортехнадзора и его периодическое техническое освидетельствование.

У мостовых кранов должна быть обеспечена возможность эвакуации машинистов при остановке крана не у посадочной площадки. Краны должны иметь устройства, исключающие возможность их пуска посторонними лицами.

Все части грузоподъемных кранов, представляющие опасность при эксплуатации (зубчатые, цепные и червячные передачи; муфты с выступающими болтами или шпонками, за исключением соединительных муфт, применяемых в качестве тормозных шкивов; канатные блоки крюковой подвески; троллейные провода и другие доступные и находящиеся под напряжением части электрооборудования и т. п.), должны быть надежно ограждены.

У стеллажных кранов-штабелеров тормоза механизма подъема рассчитывают так, чтобы груз в любых условиях эксплуатации надежно затормаживался и удерживался. Коэффициент запаса торможения должен соответствовать требованиям, указанным в табл.2.6.

Таблица 2.6

Коэффициент запаса торможения

Группа режима работы механизма подъема	Наименьший коэффициент запаса торможения
	1,50
	1,50
	1,50
	1,75
	2,00
	2,50

Коэффициент запаса торможения — отношение момента, создаваемого тормозом, к моменту на тормозном валу.

Для создания безопасных условий работы грузоподъемного устройства необходимо обеспечить прочный захват поднимаемого груза, исключающий его соскальзывание и падение. Это достигается применением соответствующих крюков с предохранительными устройствами (замками, защелками, карабинами и др.). Наиболее подверженные износу части грузоподъемных механизмов (канаты, цепи, тросы, крюки) рассчитываются с большим запасом прочности, который для канатов и цепей в зависимости от привода, вида подъемного устройства, режима работы механизма и его предназначения находится в пределах от 3,5 до 13.

Коэффициент запаса прочности несущего органа (каната, цепи) определяется по формуле

K = P/S, (2.61)

где Р — разрывные усилия несущего органа в целом;

S — наибольшая статическая нагрузка несущего органа.

Допускаемый диаметр блока, огибаемого стальным канатом, рассчитывается по формуле

D>de, (2.62)

где D - диаметр блока, измеряемый по средней линии навитого каната;

d — диаметр каната;

е — коэффициент, зависящий от вида механизма и режима работы. Для промышленных кранов е = 16...35.

Все грузоподъемные машины и механизмы (за некоторым исключением) до начала эксплуатации подлежат регистрации в органах Госгортехнадзора и подвергаются полному техническому освидетельствованию, которое заключается в осмотре, статическом и динамическом испытаниях. Во время эксплуатации грузоподъемные машины и механизмы подлежат периодическому частичному (не реже одного раза в 12 месяцев) и полному (не реже одного раза в три года) освидетельствованию.