Методика расчета средств безопасности

Метод - это путь или способ достижения цели. Наиболее распространен­ным и методами обеспечения безопасности жизнедеятельности являются адап­тация человека к окружающей среде и нормализация зоны действия опасных и вредных факторов, т.е. производственной среды.

Средства — это конкретная реализация методов, конструктивное, органи­зационное, материальное воплощение. Средства обеспечения безопасности подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.

Технические средства безопасности подразделяются на средства управле­ния, информационные средства, средства защиты от опасных зон, средства ре­гулирования микроклимата и дополнительные средства.

Средства регулирования микроклимата: кондиционеры, вентиляторы, ото-пители, пылеотделители, аспираторы и др. поддерживают требуемые пара­метры воздушной среды и относятся к средствам коллективной защиты.

Дополнительные средства используют при техническом обслуживании и ремонте машин, при ликвидации отклонений от нормального протекания тех­нологического процесса: крючки, чистики, подставки, упоры и др.

Особый интерес представляют средства защиты от опасных зон.

Средства защиты от опасных зон могут встраиваться в оборудование или являться частью строительного решения. Они подразделяются на ограждающие устройства, тормозные устройства, предохранительные устройства и сигнали­зирующие устройства (рис. 25.3).

Технические средства безопасности

v

Т

V

V

Средства управления

Информаци­онные свелсгва

Средства защиты от опасных зон

Средства ре­гулирования микзоклкма

Дополни­тельные средства

Ж

Ограж­дающие устрой­ства

Ж

Тормоз­ные уст­ройства

Ж

Предохра­нительные устройства

Ж

Сигнали­зирующие устройства

Рис. 25.3. Технические средства безопасности

Конструкция защитных устройств должна быть такой, чтобы при отказе его отдельных элементов действие других не прекращалось.

Средства защиты не должны снижать производительность труда, ухуд­шать условия наблюдения за технологическим процессом.

Защитные ограждения, приспособления и устройства должны исключать: возможность соприкосновения работника с движущими частями оборудования;

выпадение (вылет) деталей, рабочих органов; попадания частичек обрабаты­ваемого материала на человека; возможность травмирования при смене рабочих органов инструментов. Классификация ограждений приведена на рис. 25.4.

		Оградительные устройства
\	i	Ф	\
стационар-ные(несъёмны е)		подвижные (съёмные)		переносные (временные)
кожух вен­тилятора корпус элек­тродвигателя корпус насо­са и др.		закрывают доступ в рабочую зону при наступлении опасного момента		используют при ремонт­ных работах

Рис. 25.4. Защитные ограждения

Ограждения защищают оператора от механических воздействий движу­щихся и вращающихся частей, высоких или низких температур, повышенных уровней излучения, агрессивных химических веществ, биологических вредно­стей. К ним относятся: кожух; крышка; решётка; сетка; капот; перила; барьеры; экраны; жалюзи; козырьки и др. Они могут быть сплошные, несплошные, про­зрачные, непрозрачные, стационарные, съёмные, открываемые, раздвижные.

Ударная нагрузка Р_огр на ограждение в случае отлёта обрабатываемой де­тали, инструмента, разрыва абразивного круга определяется по формуле [19]

(25.9)

где т - масса детали, инструмента, круга, кг; и_окр - окружная скорость вращения, м/с; R0 - радиус центра тяжести детали, м.

Ударная (центробежная) сила отлетающей детали определяется из выражения

Pотл=м -

д

(25.10)

где и_д - скорость движения детали, м/с;

R - радиус кривизны траектории отрыва детали, м.

По найденному значению Р_огр и Р_отл определяют толщину стенки ограж­дения (табл. 25.2).

Таблица 25.2 - Зависимость толщины стенки ограждения из листовой стали от ударной нагрузки

Ударная нафузка, кН	Толщина стенки, мм	Ударная нагрузка, кН	Толщина стенки, мм
4,91		73,5
8,33		80,36
14,6		96,04
17,5		102,9
26,67		115,64
31,16		139,16
39,69		159,74
47,04		188,16
61,74		205,8

Посредством блокировки можно предотвратить запуск при включённой пе­редаче, начало движения при открытых дверях, включение рабочих органов при снятом ограждении или нахождение человека в опасной зоне. Они могут быть механические, пневматические, электрические, фотоэлектрические, гид­равлические и др.

Блокировки должны отвечать следующим требованиям: исключать воз­можность выполнения операций при незафиксированном рабочем материале или его неправильном положении; не допускать самопроизвольных перемеще­ний; выполнение следующего цикла до окончания предыдущего; обеспечивать останов, невозможность пуска при снятых ограждениях; обеспечивать удержа­ние заготовки материалов при прекращении подачи электроэнергии, топлива, масла и пр.

Ограничители служат для предотвращения появления в технических сис­темах излишнего количества энергии, в результате которого могут развиваться нестандартные режимы работы или чрезвычайные ситуации. Они могут быть выполнены в виде: клапанов (рычажных, взрывных); мембран; шайб, штифтов, шпилек; муфт; ловителей, концевых выключателей; плавких вставок и др.

Предохранительные клапаны и мембраны должны безотказно автоматиче­ски срабатывать при определённом заданном давлении, быть постоянно закры­тыми не нарушать нормального хода процесса. Классификация предохрани­тельных устройств приведена на рис. 25.5.

Площадь сечения Sk (см) предохранительного клапана определяется из выра­жения

S_k=Q/(216PjM/T)

(25.11)

где Q - пропускная способность клапана, кг/ч;

Р - давление под клапаном, Па (максимальное давление под клапаном должно быть не более 1,1 расчетного);

М - молярная масса газа, кг/кмоль (для воздуха М=29 кг/кмоль, для во­дяного пара М=18 кг/кмоль); Т - температура среды, °К

	Предохранительные устройства
		i
				\	i			\
	Срезные шпильки, штифты			Предохранительные клапаны		Мембраны
	Пневматические и элек- тронные регуляторы			специальные		Разрывные
	Концевые выключатели			пружинные		Срезные
	Ловители			рычажные		Ломающиеся
	Муфты			хлопающие
	пружинно-кулачковые			отрывные
	фрикционные			специальные
	зубчато-фрикционные

Рис. 25.5 Классификация предохранительных устройства

Пропускная способность (кг/ч) предохранительных клапанов для паровых котлов определяется по формулам (30). а) при давлении от 0,07 до 12 МПа - насыщенного пара

Qun (25.12)

0,5-

а

F(10P1+1)

- перегретого пара

Q_ПП = Q_Н

?

(25.13)

б) при давлении 12 МПа насыщенного и перегретого пара

(25.14)

где а - коэффициент расхода пара (принимается равным 0,9 величины, ус­тановленной заводом-изготовителем клапана, можно принять а = 0,6);

Sk - площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм;

Р1 - максимальное избыточное давление перед клапаном, МПа;

VНП, VПП - удельный объем пара насыщенного и перегретого перед клапа­ном (давление от 0,07 до 12 МПа), м³/кг;

V - удельный объем пара насыщенного и перегретого перед клапаном (давление от 12 МПа), м³/кг;

Количество клапанов можно рассчитать по формуле

n = Q*IQm, (²⁵-¹⁵)

где Qk - паропроизводительность котла, кг/ч.

Число предохранительных клапанов для водогрейных котлов или водя­ных экономайзеров определяется из выражения.

„= ^4Д8-¹⁰²^ (25.16)

dhkP(itJ

где Q - максимальная теплопроизводительность котла, Дж/ч; h — высота подъема клапана, мм; d - диаметр седла клапана, мм;

к — эмпирический безразмерный коэффициент (для низкоподъемных клапа­нов к = 135, для полноподъемных к = 70);

Pi - максимально допустимое давление в котле (экономайзере) при полном открытии клапана, МПа;

i - теплосодержание насыщенного пара при максимально допустимом дав­лении в котле, Дж/кг;

t - температура воды, входящей в котел, °С.

На каждый котел паропроизводительностью более 100 кг/ч устанавливают не менее 2 клапанов (рабочий и контрольный) с суммарной пропускной способностью не менее часовой производительности котла [23].

Необходимый внутренний диаметр (мм) устанавливаемых предохрани­тельных клапанов определяется по формуле

d = -±Q- (25.17)

где Q - максимальная теплопроизводительность котла, Дж/ч; h - высота подъема клапана, мм; к - эмпирический безразмерный коэффициент, при h<(1/20) d (малая высота

подъема) k = 0,0075, при h<(l/4) d (полноподъемные) k = 0,015);

Р] - максимально допустимое давление в котле (экономайзере) при полном открытии клапана, МПа;

Диаметр прохода рычажно-грузовых и пружинных клапанов должен быть не менее 20 мм.

Предохранительные клапаны на паровых котлах и пароперегревателях регули­руют на выпуск пара со следующим превышением рабочего давления: в котлах с рабочим давлением до 1,3 МПа - на 19,6 кПа для контрольного и 29,4 кПа для ра­бочего клапана.

Пропускная способность предохранительных клапанов (кг/ч) для стацио­нарных сосудов, работающих под давлением (автоклавов, ресиверов, выпарных ап­паратов, бродильных камер и пр.), рассчитывается по формуле [30,33]

(25.18)

где а - коэффициент расхода через клапан (можно принять а=0,6);

Sk - площадь проходного сечения клапана в проточной части, мм²;

В - коэффициент, учитывающий расширение истекающей из клапана субстанции, для жидкостей В=1, для газов В<1 (табл.25.3);

1,Р2 - максимальное избыточное давление перед клапаном и в окру­жающей среде, МПа;

р - плотность среды, кг/м3 (табл. 25.4)

Таблица 25.3 - Значения коэффициента В для расчета клапанов

Р1,Р2	Коэффициент В при значении показателя адиабаты у
1,0	1,135	1,24	1,30	1,40	1,66	2,0	2,5	3,0	4,0	6,0	10,0
	0,43	0,45	0,46	0,47	0,48	0,51	0,54	0,58	0,61	0,66	0,72	0,79
0,08	0,45	0,47	0,48	0,49	0,50	0,53	0,57	0,61	0,64	0,69	0,75	0,82
0,16	0,47	0,49	0,51	0,52	0,53	0,56	0,59	0,63	0,67	0,72	0,79	0,86
0,24	0,49	0,52	0,53	0,54	0,55	0,59	0,62	0,67	0,70	0,77	0,83	0,89
0,32	0,25	0,55	0,56	0,57	0,59	0,62	0,66	0,70	0,74	0,79	0,86	0,91
0,40	0,55	0,58	0,59	0,60	0,63	0,66	0,70	0,75	0,79	0,84	0,88	0,93
0,48	0,59	0,62	0,64	0,65	0,67	0,71	0,75	0,79	0,82	0,87	0,91	0,94
0,52	0,62	0,65	0,66	0,68	0,69	0,74	0,77	0,81	0,85	0,88	0,92	0,95
0,56	0,65	0,68	0,69	0,71	0,73	0,76	0,80	0,84	0,86	0,89	0,93	0,96
0,60	0,68	0,71	0,73	0,74	0,76	0,79	0,82	0,85	0,88	0,90	0,94	0,96
0,64	0,71	0,74	0,76	0,77	0,78	0,81	0,84	0,87	0,89	0,92	0,95	0,97
0,68	0,75	0,77	0,79	0,79	0,81	0,84	0,86	0,89	0,90	0,93	0,96	0,97
0,76	0,81	0,83	0,84	0,85	0,86	0,88	0,90	0,92	0,93	0,95	0,96	0,97
0,84	0,88	0,89	0,89	0,90	0,91	0,92	0,94	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99
0,92	0,94	0,94	0,95	0,95	0,96	0,96	0,97	0,97	0,98	0,98	0,99	0,99
1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00

Примечание. Значения показателя адиабата: у=\,4 - воздух, водород, оксид углерода, азот кислород; у=\,24 - ацетилин; у=\,Ъ- метан, углекислый газ;

7=1,36 - хлор; у= 1,35- пары воды; /=1,29- сернистый газ; /=1,67 - аргон, ге­лий; 7=1,34-сероводород.

Если нельзя применить предохранительные клапаны, то используют пре­дохранительное разрывные мембрана, представляющие собой диск из металла (или другого материала), закрепленный в стенке сосуда, работающего под дав­лением. При давлении, превышающем рабочее не более чем на 25%, мембрана разрывается и давление в сосуде падает.

Таблица 25.4 - Значение плотности некоторых сред

Название вещества	Плотность р, кг/м
Азот	1,251
Аммиак газ	0,771
Аммиак жидкость	680,0
Вода
Воздух	1,293
Водород	0.090
Оксид углерода (угарный газ)	1,250
Сернистый ингридрид
Сероводород	0,938
Синиьная кислота	900,0
Углекислый газ	1,977
Фосген
Хлорциан жидкость
Хлор жидкость
Хлор газ	3,214

Основным критерием для определения возможности изготовления мем­браны из конкретного материала является величина Pd, т.е. Произведение давления на рабочий диеметр мембраны. Значения этого крите­рия приведены в табл. 25.5.

Таблица 25.5 - Основные характеристики мембран

Материал мембран	Максимальная ра­бочая диаметр, °С	Максимальная ра­бочая температура, °С	Pd, МПа-мм
Алюминий			10-40
Нержавеющая сталь
Латунь			24-60 60-230
Бронза	65 150		30,5-79 128-760
Медь			22-48 55-500

Необходимая толщина мембраны, работающей на срез (из меди, алюминия, и т.п.), определяется по формуле (мм).

P -d 4(25.19)

где Р_р - давление, при котором должна разрушаться мембрана, Па; d — диаметр пластины (мембраны), мм; [сг_с J -сопротивление срезу, Па.

Необходимая толщина мембраны, работающей на разрушение (из хрупких материалов), определяется по формуле (мм)

(25.20)

где Р_р - давление, при котором должна разрушаться мембрана, Па; г - радиус мембраны, мм; [о _cp] - предел прочности на изгиб, Па.

Пример 25.4. Для котла ДЕ-2,5 производительностью 2,5 т/ч насыщенного пара с давлением 1,4 МПа определить пропускную способность и количество предохранительных клапанов типа ППК-1 с диаметром проходного отверстия 20 мм.

Решение. Определим площадь проходного сечения клапана

S_k=n d²/4 = 314 мм²

Пропускную способность одного клапана по насыщенному пару опреде­лим по формуле (25.12)

QНП, = 0,5 • а ■ F^OPj +1) = 0,5 • 0,6 • 314 • (10 • 1,4 +1) = 1413кг/ч Число клапанов рассчитаем по формуле (25.15)

п = Qk/QНП = 2500/1413 = 1,8

Вывод. Принимаем 2 клапана с пропускной способностью 1413 кг/ч каж­дый.

Важную роль в обеспечении безопасности играет тормозная и удерживающая техника.

Тормозные устройства предназначены для снижения ограничения скорости и остановки машин. Они могут быть механические, пневматические, гид­равлические, дисковые, колодочные и др. (рис. 25.6).

Основное требование к тормозным устройствам - надёжность и быстрота сра­батывания.

Тормозной путь должен быть не более (подробнее см. раздел 10.4):

- для тракторов L_T=0,13_O+ 5² / 90

- для остальных мобильных машин LT=0,13_о+ 5² / 90

25.21)

(25.22)

где v₀ - скорость машины в момент начала торможения, км/ч.

Тормозные устройства

По назначению

Дата добавления: 2015-07-08