7.1. Нормативные показатели безопасности технических систем

Анализ причин появления опасности для человека при его взаимодействии с техническими системами позволяет выде­лить, ее причины — организационные и технические. Для уст­ранения организационных причин совершенствуется техноло­гический процесс, уточняются процедуры подготовки и кон­троля операторов. При этом техническая система рассматри­вается как замкнутая система, взаимодействующая с окру­жающей средой. В этом случае под окружающей средой пони­мается комплекс условий на каждом этапе жизненного цикла системы. В комплекс условий включаются все возможные факторы, воздействующие на систему, в том числе професси­онализм конструкторов, технологические факторы производст­венного процесса изготовления, режимы эксплуатации (элект­рические, тепловые и др.). Объективной закономерностью яв­ляется то, что при переходе от этапа к этапу в жизненном цикле технической системы количество воздействующих на систему факторов возрастает, увеличивая и степень жесткости влияния. Это ведет к уменьшению надежности и увеличению опасности в цепочке "человек — техническая система — окру­жающая среда", что делает задачу обеспечения безопасности технических систем чрезвычайно сложной.

На практике необходимый уровень безопасности техни­ческих средств и технологических процессов устанавливается системой государственных стандартов безопасности труда (ССБТ) с помощью соответствующих показателей. Стандар­ты формируют общие требования безопасности, а также тре­бования безопасности к различным группам оборудования, производственных процессов, а также требования к средствам обеспечения безопасности труда.

138

Гл. 7. Методы и средства повышения безопасности технических систем...

.1. Нормативные показатели безопасности технических систем

139

Нормативные показатели безопасности во всех сферах труда разрабатываются в соответствии с санитарными норма­ми и вводятся посредством соответствующих государственных стандартов (ГОСТ). Так, например, внедрение новой техни­ки увеличило интенсивность шума и вибрации и расширило диапазон частот в ультра- и инфразвуковых частях спектра ко­лебаний. Это вызвало необходимость разработки и включения в ГОСТ нормативов допустимых уровней ультра- и инфразвука на производстве.

Соответствующие нормативы, гарантирующие безопасное взаимодействие человека с техническими системами и техно­логическими процессами, установлены для электромагнитных полей, электрического напряжения и тока, излучений опти­ческого диапазона, ионизирующих излучений, химических, биологических и психофизических опасных и вредных факто­ров. При разработке технических средств и технологий приме­няются все возможные меры для снижения опасных и вредных факторов ниже предельно допустимого уровня. Для каждого технического средства разрабатываются правила эксплуата­ции, гарантирующие безопасность при их выполнении. Для каждой технологической операции также разрабатываются правила техники безопасности.

Техника безопасности — это система организационных ме­роприятий и технических средств, предотвращающих воздей­ствие на работающих опасных и вредных производственных факторов. Для каждого вида работ существуют определенные правила техники безопасности, человек допускается к работе только после их изучения. В паспорте любого технического устройства изложены правила эксплуатации, выполнение ко­торых делает безопасной работу с этим устройством.

Обеспечение безопасных условий на рабочих местах явля­ется обязанностью администрации.

Человеческий опыт накопил определенные приемы, мето­ды, выработал принципы обеспечения безопасного взаимо­действия со средой обитания, особенно в производственной сфере. На исключение негативного воздействия на работаю­щих опасных и вредных производственных факторов направ­лены технические принципы обеспечения безопасности, ос­нованные на использовании физических законов. Авторы учебного пособия "Безопасность жизнедеятельности" 2000 г. О.Н. Русак, К.Р. Малаян, Н.Г. Занько к таким принципам от­носят:

1. — принцип защиты расстоянием;

2. — принцип прочности;

3. — принцип слабого звена;

4. — принцип экранирования [22J.

I. Принцип защиты расстоянием заключается в установле­ нии такого расстояния между человеком и источником опас­ ности, при котором обеспечивается заданный уровень без­ опасности. Этот принцип основан на том, что действие опас­ ных и вредных факторов ослабевает по тому или иному закону или полностью исчезает в зависимости от расстояния.

Противопожарные разрывы. Чтобы избежать распростране­ния пожара, здания, сооружения и другие объекты располага­ют на определенном расстоянии друг от друга. Эти расстояния называются противопожарными разрывами.

Санитарно-защитные зоны предусмотрены для защиты жилых застроек от вредных и неприятно пахнущих веществ, повышенных уровней шума, вибраций, ультразвука, электро­магнитных волн, радиочастот, статического электричества, ионизирующих излучений. Санитарно-защитная зона — это пространство между границей жилой застройки и объектами, являющимися источниками вредных факторов. Ее размер ус­танавливается в соответствии с санитарной квалификацией предприятий.

Расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эва­куационного выхода. Для того чтобы во время пожара люди могли беспрепятственно и безопасно покинуть здание, регла­ментируется кратчайшее расстояние от рабочего места до вы­хода наружу.

Защита от электрического тока. Защита от прикосновения к токоведущим частям электрических установок достигается, в частности, недопустимым расположением токоведущих час­тей. Защита от ионизирующих излучений и ЭМП также обес­печивается расстоянием.

II. Принцип прочности состоит в том, что в целях повыше­ ния уровня безопасности усиливают способность материалов, конструкций и их элементов сопротивляться разрушениям и остаточным деформациям от механических воздействий. Реа­ лизуется принцип прочности при помощи так называемого "ко­ эффициента запаса прочности", который представляет собой отношение опасной нагрузки, вызывающей недопустимые де­ формации или разрушения, к допускаемой нагрузке. Величи-

140

Гл. 7. Методы и средства повышения безопасности технических систем...

7.1. Нормативные показатели безопасности технических систем141

ну коэффициента запаса прочности устанавливают исходя из характера действующих усилий и напряжений (статических, ударных), механических свойств материалов, опыта работы аналогичных конструкций и других факторов.

С принципом прочности связано решение вопросов устой­чивости (жесткости) конструкции. Под устойчивостью пони­мают способность конструкции сопротивляться возникнове­нию больших отклонений от положения невозмущенного рав­новесия при малых возмущающих воздействиях.

Принцип прочности реализуется для защиты от электрото­ка. Для защиты от поражения в электроустановках применяют изолирующие средства, обладающие высокой механической и электрической прочностью.

III. Принцип слабого звена состоит в применении в целях безопасности ослабленных элементов конструкции или специ­альных устройств, которые разрушаются или срабатывают при определенных предварительно рассчитанных значениях факто­ров, обеспечивая сохранность производственных объектов и безопасность персонала.

Принцип слабого звена используют в различных областях техники.

Противовзрывные проемы. Для обеспечения взрывостой-кости зданий, внутри которых возможен взрыв, в оболочке зданий предусматривают наличие противовзрывных проемов, площадь которых в течение заданного времени (исключающе­го разрушение здания) позволит понизить давление взрыва до безопасной величины. В качестве противовзрывных исполь­зуют оконные и дверные проемы. Давление, при котором разрушаются или открываются проемы, должно быть как можно меньшим. Если площадь отклонения не обеспечивает взрывостойкости, то устраивают легкосбрасываемые или лег-коразрушаемые покрытия или панели, масса 1 кв.м которых не должна превышать 120 кг. Отношение площади проемов к площади всего покрытия называют коэффициентом проемнос-ти, который принимается равным 0,6—0,7.

Противовзрывные клапаны. Для предотвращения разруша­ющего действия взрыва в аппаратах, газоходах, пылеводах и других устройствах применяют противовзрывные клапаны раз­личных конструкций, а также разрывные мембраны (пластин­ки) из алюминия, меди, асбеста, бумаги. Мембраны должны разрываться при давлении, превышающем рабочее давление не более чем на 25%.

Предохранительные клапаны. Сосуды, работающие под дав­лением, снабжаются предохранительными клапанами. Число и размеры предохранительных клапанов подбирают с учетом того, чтобы в сосуде не могло возникнуть давление, превы­шающее расчетное не более чем на 10—15%.

IV. Принцип экранирования состоит в том, что между ис­точником опасности и человеком устанавливается преграда, гарантирующая защиту от опасности. Преграда должна пре­пятствовать прохождению опасных свойств в атмосферу. Как правило, применяются преграды в виде разнообразных по конструкции сплошных экранов.

Защита от тепловых излучений. Распространено примене­ние экранов для защиты от тепловых облучений. Различают экраны отражения, поглощения и теплоотвода. Для устройства экранов отражения используют светлые материалы: алюминий, белую жесть, алюминиевую фольгу, оцинкованное железо. Теплоотводящие экраны изготовляют в виде конструкций с пространством (змеевиком) с находящейся в нем проточной водой. Теплопоглощающие экраны изготовляют из материала с большой степенью черноты. Прозрачным теплопоглощаю-щим экраном служат и водяные завесы, которые могут быть двух типов: переливные (вода подается сверху) и напорные (с подачей воды снизу под давлением).

Защита от ионизирующих излучений. Защитное экранирова­ние широко применяется для защиты от ионизирующих излуче­ний. Оно позволяет снизить облучение до заданного уровня. Ма­териал, применяемый для экранирования, и толщина экрана за­висят от природы излучения. Толщина экрана рассчитывается на основе законов ослабления излучений в веществе экрана.

а-частицы имеют небольшую величину пробега и легко поглощаются стеклом, плексигласом, фольгой любой толщины.

Для защиты от р—излучений применяют материалы с не­большим атомным номером, для поглощения жестких (3-лучей применяют свинцовые экраны с внутренней облицовкой алюминием.

С целью ослабления у-излучения чаще всего используют элементы с высоким атомным номером и высокой плотностью — свинец, вольфрам, бетон, сталь.

Защита от электромагнитных излучений. Экранирование используется для защиты и от электромагнитных полей. В этом случае применяют материалы с высокой электрической прово-

142

Гл. 7. Методы и средства повышения безопасности технических систем...

.1. Нормативные показатели безопасности технических систем143

димостью (медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4x4 мм. Электромагнитное поле ослабляется металлическим экраном в результате создания в его толще поля противоположного на­правления.

Защита от вибраций и шума. Одним из эффективных спо­собов защиты от вибраций, вызываемых работой машин и ме­ханизмов, является виброизоляция. Роль своеобразного экра­на выполняют амортизаторы (виброизоляторы), представляю­щие собой упругие элементы, размещенные между машиной и ее основанием. Энергия вибрации поглощается амортизатора­ми, что уменьшает передачу вибраций на основание.

Экраны используют для защиты работающего от прямого воздействия шума. Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны про­никают лишь частично. Причем действует здесь такая зависи­мость: чем больше длина звуковой волны, тем меньше при данных размерах экрана область тени. Следовательно, приме­нение экранов эффективно для защиты средне- и высокочас­тотных шумов. На низких частотах за счет эффекта дифракции звук огибает экраны, не создавая аэродинамической тени.

Технические системы и технологии представляют опас­ность для человека своим опосредованным действием, так как современное производство, как мы уже говорили, сопровож­дается загрязнением окружающей среды, во взаимодействии с которой живет человек. Задачу идентификации негативного воздействия производства и технических средств на биосферу и техносферу, разработки и применения средств для снижения такого воздействия решает промышленная экология. Она раз­рабатывает нормативные показатели экологичности предпри­ятий, оборудования и транспорта, определяет порядок эколо­гической экспертизы при подготовке новых производств и при переходе на новые виды продукции.

Государственная экологическая экспертиза является обя­зательной мерой охраны окружающей природной среды, пред­шествующей принятию хозяйственного решения, осуществле­ние которого может оказать вредное воздействие на окружаю­щую природную среду.

Основными экологическими нормативными показателями предприятий, технических средств, технологий являются пре­дельно допустимые выбросы и предельно допустимые сбросы.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) в атмосферу уста­навливают для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника с учетом рассеивания вредных веществ в атмосфере не созда­дут приземной концентрации, превышающей их предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения, раститель­ного и животного мира.

Для атмосферного воздуха населенных мест нормируются максимально разовая и среднесуточная ПДК (список № 3086-84). При отсутствии данных о загрязняющих веществах в этом списке нормирование производится по ориентировочному бе­зопасному уровню воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (список № 4417-87).

В соответствии с СН 369-74 наибольшая концентрация каждого вредного вещества (в мг/м³) в приземном слое атмо­сферы не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации данного вредного вещества, уста­новленной СН 245-71. При одновременном совместном при­сутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладаю­щих суммацией действия, их безразмерная суммарная кон­центрация не должна превышать единицы:

C₁ + C₂ + … + C_n <= 1

ПДК₁ ПДК₂ ПДКn

где С₁, С_г, С_п — концентрация вредных веществ в атмосфер­ном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м³; ПДK ₁, ПДК₂, ... ПДК_n — соответствующие предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³ [25].

Необходимость нормирования обусловливается тем, что достичь абсолютной безопасности практически невозможно. Нормы представляют собой исходные данные для расчета и организации мероприятий по обеспечению безопасности. При нормировании учитываются психофизические характеристики человека, а также технические и экономические возможнос­ти. Лимитирующим показателем при нормировании вредных факторов является отсутствие патологических изменений в со­стоянии здоровья людей.

Если в воздухе населенных пунктов концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения ПДВ по причинам объ-

144 Гл. 7. Методы и средства повышения безопасности технических систем...

е кгивного характера на сегодняшний день не могут быть до­стигнуты, вводится поэтапное снижение выбросов от действу­ющих предприятий до значений, обеспечивающих соблюде­ние ПДК, или полного предотвращения выбросов.

На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавли­вают временно согласительные выбросы вредных веществ (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наилучшей достиг­нутой технологией и технологическими процессами.

При установлении ПДВ (ВСВ) учитываются перспектива развития предприятия, физико-географические и климатичес­кие условия местности, взаимное расположение промышлен­ных и жилых зон. Пересматриваются ПДВ каждые пять лет.

Если невозможно устранить или существенно уменьшить выбросы вредных веществ от отдельных объектов, в террито­риально-ведомственных планах должны предусматриваться сроки вывода этих объектов из жилых зон городов, изменения профиля производства этих объектов или организация для них санитарно-защитных зон.

Предельно допустимый сброс (ПДС) вещества в водный объект — это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспече­ния норм качества воды в контрольном пункте. ПДК веществ в водных объектах — это такая концентрация веществ в воде (в мг/л), выше которой она становится непригодной для пользо­вания.

Нормативные документы правительства РФ предусматри­вают образование зон санитарной охраны источников водо­снабжения. Размер зоны зависит от протяженности русла реки и колеблется от 100 до 500 м.

В качестве критерия оценки загрязненности почв предус­мотрено установление нормативов предельно допустимых кон­центраций вредных химических, бактериальных и радиоак­тивных веществ в почве. ПДК загрязняющих веществ в почве выражаются в мг/кг. Например, ПДК для свинца составляет 30 мг/кг, для ртути — 2,1 мг/кг.

В тех случаях, когда предприятия производят работы, свя­занные с нарушением земель, они обязаны обеспечить сня­тие, использование и сохранение плодородного слоя почвы, а по окончании работ произвести рекультивацию нарушенных

145

7.1. Нормативные показатели безопасности технических систем

земель, восстановление их плодородия и других полезных свойств земли.

О строй экологической проблемой является размещение быстро растущего количества отходов и очистка старых сва­лок. Решить эту проблему может только снижение количества производимых отходов и внедрение безотходных технологий [25].

Комплексные экологические требования применительно к каждому отдельному предприятию конкретизируются в его экологическом паспорте. Экологический паспорт — это нор­мативно-технический документ, включающий данные по ис­пользованию предприятием ресурсов (природных, вторичных и др.) и определению влияния его производства на окружающую среду.

Экологический паспорт разрабатывается предприятием и согласовывается с территориальными органами. Основой для его разработки являются основные показатели производства, проекты расчетов ПДВ, нормы ПДС, разрешение на приро­допользование, паспорта газо- и водоочистных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности.

В экологический паспорт включаются общие сведения о предприятии, объеме промышленного производства и техни­ческом регламенте, те. о расходе сырья и вспомогательных материалов по видам продукции, и о характере готовой цродукции. Такие данные позволяют объективно оценить содержание вы­бросов предприятия и определить предполагаемое количество отходов. Информация о выбросах и сбросах, об отходах, обра­зующихся на предприятиях, а также характеристика полигонов и накопителей отходов дается в виде приложения к экологи­ческому паспорту. Кроме того, экологический паспорт содер­жит сведения об использовании земельных ресурсов, данные баланса водопотребления и водоотведения, расчет платежей за загрязнение окружающей среды, а также сведения о получен­ных разрешениях на содержание загрязнений в выбросах и сбросах. В случае загрязнения природной среды без надле­жащего оформления вся масса загрязняющих веществ рассмат­ривается как сверхнормативная и плата за загрязнение определя­ется по нормативам платы за превышение допустимых выбросов загрязняющих веществ.

Гл. 7. Методы и средства повышения безопасности технических систем...