Характеристика лазерного излучения.

 

Принцип действия лазерного излучения основан на свойстве атома, излучать фотоны при переходе из возбужденного состояния в основное с малой энергией.

Лазеры генерируют электромагнитные излучения длиной волны (λ) в диапазоне от 0,2 до 1000 мкм.

По биологическому действию весь диапазон электромагнитных излучений лазеров делится на четыре области:

- ультрафиолетовая область (λ = 0.2…0.4 мкм);

- видимая область (λ = 0.4...0.75 мкм);

- ближняя инфракрасная область (λ = 0.75...1.4 мкм);

- дальняя инфракрасная область (λ >1.4 мкм).

Лазеры по характеру генерации излучения делятся на два вида:

- импульсные (длительность излучения равно или меньше 0,25 секунд);

- непрерывного действия (длительность излучения более 0,25 секунд);

В зависимости от потенциальной опасности обслуживания лазерных установок они подразделяются на четыре класса.

Лазерные генераторы импульсные характеризуются выходной энергией (Дж), а непрерывного излучения - выходной мощностью (Вт).

Нормируемыми величинами лазерного излучения являются:

- отношение мощности потока к площади поверхности облучения (Вт/см²);

- отношение плотности энергии на единицу поверхности облучения (Дж/см²).

Поражающий эффект лазерного излучения зависит от мощности и плотности энергии, длительности импульсов, времени воздействия, длины волны излучения, частоты повторения импульсов, биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов.

Лазерные излучения могут оказывать два основных воздействия:

- нетермическое действие;

- термическое действие.

Нормы устанавливают предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения в энергетической экспозиции облучаемых тканей, Дж/см².

Нормируют энергетическую экспозицию отдельно для роговицы глаза, сетчатки глаза и кожи. Органы, по которым суммируются биологические эффекты, указаны в нормах.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения устанавливают с учетом:

- длины волны,мкм;

- длительности импульса, сек;

- частоты повторения импульса, Гц;

- длительности воздействия, сек.

Кроме того, в диапазоне волн 0.75…1.4 мкм величина предельно допустимого уровня устанавливается с учетом:

- углового размера источника излучения, см;

- диаметра пятна засветки на сетчатке глаза, см.

- диаметра зрачка глаза, см.

В диапазоне волн 0.4…0.75 мкм предельно допустимого уровня устанавливается с учетом:

- фоновой освещенности роговицы.

 

Характеристика термических опасных и вредных

Производственных факторов

 

Основной причиной образования термических опасных и вредных производственных факторов является повреждение теплотехнического оборудования в результате нарушения его механической прочности.

Механическая прочность - способность материала воспринимать усилия рабочих нагрузок, не разрушаясь и не образуя пластических деформаций сверх предела установленных величин.

Причины повреждения технологического оборудования делится на три группы:

- повреждения механическими воздействиями;

- повреждения температурными воздействиями;

- повреждения химическими воздействиями.

Механические воздействия могут быть трех видов:

- образованием повышенного или пониженного давления (вызвано нарушениями материального или теплового баланса, процессов конденсации, попадания легкокипящих жидкостей в объем высоко нагревательных аппаратов, нарушением протекания экзотермических химических процессов и т.д.);

- воздействием динамических нагрузок (за счет их возникают напряжения превышающие до 10 - 15 раз те, которые образуются при тех же стандартных нагрузках, например: при резком изменении давления, гидравлическом ударе, вибрации, внешних механических ударах);

- эрозионный износ (под действием движущейся среды возможен механический износ стенок аппаратов, то есть - эрозия). Эрозия происходит при обтекании стенок потоком твердых, жидких или газообразных веществ, а так же при воздействии электрических разрядов.

Исходя из славного разрушающего фактора, различают пять видов эрозии: газовую, абразивную, навигационную, электрическую и ультразвуковую.

Температурные воздействия возникают, когда на материал стенок аппаратов и трубопроводов воздействует температура, которая вызывает:

- температурные напряжения (конструкция препятствует свободному изменению линейных размеров - рвется и разрушается металл);

- изменением механических свойств металлов (воздействует высокая или низкая температура).

Химические воздействия (в результате химического воздействия агрессивных веществ и материалов, обращающихся в технологическом процессе, происходит постепенное уменьшение толщины стенок аппарата и снижение механических свойств металла за счет коррозии).

Различают три вида коррозии:

- прямое химическое воздействие (химическая реакция);

- воздействие электрохимической реакции (электрохимическая коррозия);

- воздействие на металл микроорганизмов (биохимическая коррозия).

Термически опасные и вредные производственные факторы возникают при образовании пыле-воздушных, газо-воздушных и паро-воздушных смесей, горючих твердых и жидких веществ с окислителем (воздухом) и наличии источника зажигания.

Горение - это химическая реакция окисления горючего вещества окислителем.

Термически опасные и вредные производственные факторы характеризуют следующие показатели:

- температурой нагрева (нагрев горючего вещества до температуры плавления);

- температура плавления (разложение и начало испарения горючего вещества);

- температура вспышки (образование неустойчивого испарения горючего вещества, приводящее к вспышке);

- температура воспламенения (образование устойчивого испарения горючего вещества, приводящее к горению);

- температура горения (устойчивое горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла и свечения).

Пожар - это неуправляемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Излучаемая теплота от очага горения вызывает боль и ожоги.

Боль ощущается при интенсивности теплового излучения 625 кДж·мин/м² через 3 сек., а при интенсивности теплового излучения 250 кДж·мин/м² через 14 сек.

Минимально безопасное расстояние (L, м) между пламенем и человеком ориентировано определяться по формуле:

, ()

где: Н - высота пламени горящего вещества, м.

Продолжительность пожара (Т_п, ч) определяется по формуле:

, ()

где: N - количество горящего вещества, кг/м²; υ - скорость выгорания вещества, кг/(м²·ч).

При наличии в помещении различных видов твердых и жидких веществ и отношении площади помещения (S_п) к площади окон (S_о) находящееся в пределах от 4 до 10, время пожара определяется по формуле:

, ()

где: q_i - количество горящего вещества, кг/м²; n_i - коэффициент, учитывающий скорость горения вещества, кг/(м²·ч).

 

5. Оценка уровня состояния безопасности подсистемы «Машина»

 

Безопасность производственного оборудования (машины) - свойство оборудования (машины) сохранять безопасное состояние при выполнении, заданных функций в условиях, установленных нормативно-технической документации.

Основными этапами в оценке уровня состояния безопасности подсистемы "Машина" являются:

- декомпозиция подсистемы "машина" на элементы (предполагает расчленение общей конструкции машины или оборудования на отдельные механизмы, узлы или части для выявления исходящих от них опасностей или их опасных сочетаний);

- идентификация опасностей в подсистеме "машина" (предполагает установления опасностей и их причин, которые создаются каждым элементом - механизмом, узлом или частью конструкции машины);

- идентификация средств защиты от опасностей в подсистеме машина" (предполагает установления полного перечня средств защиты от опасностей исходящих от каждого элемента, механизма, узла или части конструкции машины);

- определение критерия состояния безопасности подсистемы "Машина " (показатель характеризующий отношение выявленного количества средств защиты от опасностей в подсистеме "машина" к необходимому количеству согласно нормативно-технической документации).

Процедура оценки уровня безопасности подсистемы "машина" предполагает оценку безопасности конструкции машины или оборудования при испытаниях (новых или после ремонта) методами осмотра, апробирования и изучения с последующими сравнениями с требованиями нормативно-технической документации.

Осмотром и апробированием оценивают:

- наличие защитных кабин (каркаса безопасности);

- безопасность входа и выхода на рабочее место;

- удобство и безопасность эксплуатации его в темное время;

- удобство наблюдения за рабочим органом, приборами и ориентирами;

- электробезопасность и пожаробезопасность;

- наличие и работа устройств исключающих запуск двигателя при включенной коробке переменных передач;

- наличие средств обеспечения безопасности сборочных единиц машин, работающих под давлением или при высокой температуре;

- обеспечение условий труда (наличие отопления, кондиционирования, стеклоочистителей, ремней безопасности, устройств фиксирующих навеску машины в транспортном положении);

- наличие, надежность и окраску ограждений опасных мест;

- наличие площадок, поручней и упоров для ног, мест зачаливания и домкратов.

Измерением оценивают:

- ограждения опасных зон;

- нагрузку на управляемые колеса;

- статическую устойчивость машины;

- осевой зазор рулевого колеса и эффективность тормозов;

- размер рабочего места оператора и обзорность с него;

- шум, вибрации, и параметры микроклимата на рабочем месте;

- габаритные размеры машины;

- крепление привязных ремней безопасности;

- содержание пыли и вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

- освещенность рабочей зоны в темное время суток;

- внешний шум;

- защитные свойства кабины и каркаса;

- размеры рабочего места оператора.

Методика и аппаратура для оценки безопасности предусмотрена определенной нормативно-технической документации.

Безопасность труда оценивается вероятностью безопасной работы (Р_б), определяемой по формуле:

, ()

где: m_t - математическое ожидание суммарной продолжительности опасных ситуаций в течение смены, ч; Т - длительность смены, ч.

Безопасность на машинах различной конструкции, но одного назначения оценивают по коэффициенту (К_у), определяемому по формуле:

, ()

где: N - число опасных ситуаций, ед.; W - единица выполненной сменной работы, ед.

Уровень состояния безопасности подсистемы "машина" может быть оценен коэффициентом уровня безопасности (К_уб) и определен по формулам:

, ()

, ()

где: N - общее количество соответствия требованиям нормативно-технической документации, ед.; n - количество фактического соответствия требованиям нормативно-технической документации, ед.