Предохранительные, блокирующие и сигнализирующие устройства, используемые на опасных производствах.

Введение.

При проектировании и изготовлении машин и оборудования необходимо учитывать основные требования безопасности для обслуживающего их персонала, а также надежность и безопасность эксплуатации этих устройств.

При проведении различных технологических процессов на производстве возникают опасные зоны, в которых на работающих воздействуют опасные и (или) вредные производственные факторы. Примером таких факторов могут служить опасность механического травмирования (получение травм в результате воздействия движущихся частей машин и оборудования, передвигающихся изделий, падающих с высоты предметов и др.), опасность поражения электрическим током, воздействие различных видов излучения (теплового, электромагнитного, ионизирующего), инфра- и ультразвука, шума, вибрации и т.д.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть переменными, что связано с движением частей оборудования или транспортных средств, а также с перемещением персонала, либо постоянными.

Как уже сказано выше (гл. 13), для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов используют средства коллективной и индивидуальной защиты. Здесь рассмотрим основные средства коллективной защиты, которые делятся на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, системы дистанционного управления машинами и оборудованием, а также специальные.

Оградительными средствами защиты, или ограждениями, называют устройства, препятствующие появлению человека в опасной зоне. Ограждения могут быть стационарными (несъемными), подвижными (съемными) и переносными. Практически ограждения выполняются в виде различных сеток, решеток, экранов, кожухов и др. Они должны иметь такие размеры и быть установлены таким образом, чтобы в любом случае исключить доступ человека в опасную зону.

При устройстве ограждений должны соблюдаться определенные требования:

ограждения должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать удары частиц (стружки), возникающих при обработке деталей, а также случайное воздействие обслуживающего персонала, и надежно закрепленными;

ограждения изготавливаются из металлов (как сплошных, так и металлических сеток и решеток), пластмасс, дерева, прозрачных материалов (органическое стекло, триплекс и др.);

все открытые вращающиеся и движущиеся части машин должны быть закрыты ограждениями;

внутренняя поверхность ограждений должна быть окрашена в яркие цвета (ярко-красный, оранжевый), чтобы было заметно, если ограждение снято;

запрещается работа со снятым или неисправным ограждением.

Предохранительные устройства – это такие устройства, которые автоматически отключают машины или агрегаты при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений. Это звено разрушается или не срабатывает при отклонении режима эксплуатации оборудования от нормального. Общеизвестный пример такого звена – плавкие электрические предохранители («пробки»), предназначенные для защиты электрической сети от больших токов, вызываемых короткими замыканиями и очень большими перегрузками. Такие токи могут повредить электроаппаратуру и изоляцию проводов, а также привести к пожару. Плавкий предохранитель действует следующим образом: ток проходит через тонкую проволоку (плавкую вставку), сечение которой рассчитано на определенный максимальный ток. При перегрузке проволока расплавляется, отключая неисправный или перегруженный током участок сети.

Примерами устройств этого типа могут служить: предохранительные клапаны и разрывные мембраны, устанавливаемые на сосуды, работающие под давлением, для предотвращения аварии; различные тормозные устройства, позволяющие быстро остановить движущиеся части оборудования; концевые выключатели и ограничители подъема, предохраняющие движущиеся механизмы от выхода за установленные пределы, и др.

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения человека в опасную зону или устраняют опасный фактор на время пребывания человека в опасной зоне. По принципу действия различают механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические и комбинированные блокировочные устройства.

Широко известно применение фотоэлектрических блокировочных устройств в конструкциях турникетов, установленных на входах станций метрополитена. Проход через турникет контролируется световыми лучами. При несанкционированной попытке прохода через турникет человека на станцию (не предъявлена магнитная карточка) он пересекает световой поток, падающий на фотоэлемент. Изменение светового потока дает сигнал на измерительно-командное устройство, которое приводит в действие механизмы, перекрывающие проход. При санкционированном проходе блокировочное устройство отключается.

Различные сигнализирующие устройства предназначены для информации персонала о работе машин и оборудования, для предупреждения об отклонениях технологических параметров от нормы или о непосредственной угрозе.

По способу представления информации различают сигнализацию звуковую, визуальную (световую) и комбинированную (светозвуковую). В газовом хозяйстве используют одорационную (по запаху) сигнализацию об утечке газа, подмешивая к газу пахнущие вещества.

В шумных условиях рекомендуется использовать визуальную сигнализацию, которая включает различные источники света, световые табло, цветовую окраску и т.д. Для звуковой сигнализации используют сирены или звонки.

В зависимости от назначения все системы сигнализации принято делить на оперативную, предупредительную и опознавательную. Оперативная сигнализация представляет информацию о протекании различных технологических процессов. Для этого используются различные измерительные приборы – амперметры, вольтметры, манометры, термометры и др. Предупредительная сигнализация включается в случае возникновения опасности. В устройстве этой сигнализации используют все перечисленные выше способы представления информации.

Опознавательная сигнализация служит для выделения наиболее опасных узлов и механизмов промышленного оборудования, а также зон. В красный цвет окрашивают сигнальные лампочки, предупреждающие об опасности, кнопку «стоп»», противопожарный инвентарь, токоведущие шины и др. В желтый – элементы строительных конструкций, которые могут являться причиной получения травм персоналом, внутризаводской транспорт, ограждения, устанавливаемые на границах опасных зон, и т.д. В зеленый цвет окрашивают сигнальные лампы, двери эвакуационных и запасных выходов, конвейеры, рольганги и другое оборудование. Применение опознавательной окраски различных баллонов рассмотрено в гл. 21.

Кроме отличительной окраски, используют и различные знаки безопасности, о некоторых из них упомянуто в гл. 21. Эти знаки наносят на цистерны, контейнеры, электроустановки и другое оборудование.

Системы дистанционного управления основаны на использовании телевизионных или телеметрических систем, а также визуального наблюдения с удаленных на достаточное расстояние от опасных зон участков. Управление работой оборудования из безопасного места позволяет убрать персонал из труднодоступных зон и зон повышенной опасности. Чаще всего системы дистанционного управления используют при работе с радиоактивными, взрывоопасными, токсичными и легковоспламеняющимися веществами и материалами.

В ряде случаев применяют специальные средства защиты, к которым относятся двуручное включение машин1, различные системы вентиляции, глушители шума, осветительные приборы, защитное заземление и ряд др.

1 Двуручное включение машин и оборудования осуществляется двумя рукоятками посредством двух пусковых органов, что исключает случайный запуск этих устройств. 

 

В тех случаях, когда не предусмотрены коллективные средства защиты работающих или они не дают требуемого эффекта, прибегают к индивидуальным средствам защиты, которые рассмотрены в предыдущих главах. 

 

Общая часть.

Оградительные устройства.  
Большая роль в создании безопасных условий труда отводится оградительным устройствам. Ограждения устраиваются для изоляции движущихся частей машин, станков и механизмов, мест вылета отлетающих частиц обрабатываемого материала, опасных по напряжению токоведущих частей оборудования, зон высоких температур и вредных излучений, участков, на которых вследствие нарушения технологического процесса может произойти взрыв. Ограждаются люки, проемы, различные каналы в производственных помещениях и на территории предприятия для предупреждения падения в них людей. Конструкция ограждения рабочих площадок, расположенных на высоте, должна препятствовать падению с высоты людей и тяжелых предметов (инструмента, материалов и т.д.). Для предупреждения случайного проникновения человека в опасную зону оградительные устройства блокируются с пуском машины.  
Предохранительные устройства.  
Предохранительные устройства служат для предупреждения аварий и поломок отдельных частей оборудования и связанных с этим опасностей травмирования рабочих.  
Авария и поломки могут произойти вследствие различных технических причин, определяющихся характером оборудования. Они могут быть вызваны перегрузкой оборудования или переходом его движущихся частей за установленные пределы, внезапным чрезмерным повышением давления пара, газа и воды, температуры, увеличением скорости движения, силы электрического тока. Причиной аварии может быть взрыв или воспламенение некоторых веществ. Предохранительные устройства автоматически срабатывают, отключая оборудование или его узел при выходе какого-либо из указанных параметров за пределы допустимых величин.  
Тормозные устройства.  
Тормозные устройства обеспечивают возможность быстрой остановки производственного оборудования или отдельных его элементов, являясь важным средством предупреждения аварий и несчастных случаев, особенно при контактной работе человека и машины. Выбор тормозной системы, исходя из требований безопасности, обосновывается расчетом времени торможения или тормозного пути в зависимости от специфических особенностей оборудования и условий его эксплуатации.  
Сигнализация об опасности.  
Сигнализация является средством предупреждения работающих о наступающей опасности. К сигнализирующим устройствам относятся световые и звуковые сигналы, знаковая сигнализация и различные указатели уровня жидкости, давления, температуры. Предохранительные устройства и блокировки безопасности автоматически устраняют возникшую опасность. Световые и звуковые сигналы подаются непосредственно перед наступлением опасности. В некоторых случаях они предупреждают, если какой-либо узел агрегата не сработал. Это делается для того, чтобы своевременно принять меры для устранения неисправности, не допустив аварии, которая может произойти, если другие части агрегата продолжают работать. Такие сигналы предупреждают человека о приближении его к опасной зоне.  
Разрывы и габариты безопасности.  
В целях безопасности труда при обслуживании технологического оборудования, обеспечения безопасности зданий и сооружений, предупреждения аварий при эксплуатации различных видов транспорта, подъемно-транспортных средств и в некоторых других случаях системой средств техники безопасности предусмотрено нормирование разрывов между производственными зданиями и сооружениями, машинами и различными устройствами и установление габаритов безопасности.  
Под разрывом и габаритами безопасности обычно понимают минимально допустимые расстояния между объектами, из которых один или оба представляют потенциальную опасность, могущую легко проявиться при меньших расстояниях между ними. Для конкретных производственных условий разрывы и габариты безопасности устанавливаются соответствующими стандартами, нормами технологического проектирования, общими и специальными правилами безопасности.  
Дистанционное управление.  
Дистанционное управление агрегатами, машинами, станками и различными технологическими процессами позволяет вывести человека из опасной зоны и облегчить его труд. Особенно большое значение дистанционное управление как средство безопасности имеет при производстве и использовании взрывчатых, токсических, легковоспламеняющихся веществ и при обработке радиоактивных материалов. Также большое значение имеет применение дистанционного управления запорной и регулирующей арматурой, когда она расположена в труднодоступных, огнеопасных и других зонах, в которых длительное пребывание обслуживающего персонала недопустимо.  
Сигнальные цвета и знаки безопасности.  
Сигнальные цвета и знаки безопасности должны своевременно возбудить внимание к опасности, они напоминают работающим о необходимости соблюдать те или другие требования, помогают быстро и безопасно ориентироваться при выполнении различных производственных операций и ремонтных работ.  
Требования к сигнальным цветам и знакам безопасности установлены в ГОСТ 12. 4. 026-01.  
Установка, монтаж, перестановка и размещение стационарного и настольного оборудования в действующих цехах, участках и других производственных помещениях производятся по утвержденным технологическим планировкам, согласованным с соответствующими службами предприятия. Планировки на размещение оборудования и установок с применением пожаро- взрывоопасных и вредных химических веществ или имеющих источники излучения вредных производственных факторов перед утверждением подлежат согласованию с местными органами санитарного и пожарного надзора.  
На планировке указываются:  
- наименование помещений, цехов, участков и т. д., масштаб изображения;  
- габаритные размеры помещений с указанием координатных осей, расположение окон и дверей;  
- категории пожаро- взрывобезопасности для каждого помещения с указанием расположения взрывоопасных смесей по категориям и группам;  
- точки подключения инженерных сетей и коммуникаций - отопления, вентиляции, водопровода и канализации, сжатого воздуха, высоковольтных и низковольтных электросетей и т. п., к которым следует подключать устанавливаемое оборудование;  
- габариты и место установки оборудования, его номер на планировке, перечень устанавливаемого оборудования, расположение рабочих мест и т. п., причем изображение оборудования выполняется по его контуру с учетом крайних перемещений движущихся частей, открывающихся дверей и применения длинномерных заготовок;  
- стационарные подъемно-транспортные средства;  
- места складирования материалов, изделий;  
- санитарно-техническое оборудование и вентиляционные установки;  
- проходы и проезды с указанием транспортных средств;  
- средства пожаротушения (пожарные краны, огнетушители);  
- краткая характеристика устанавливаемого оборудования, количественные характеристики по электроснабжению, вентиляции, воде (подача и слив), сжатому воздуху и т.п.  
Указанные характеристики сводятся в таблицу;  
- количественные характеристики выделяемых в воздушную среду и воду вредных химических веществ (в единицу времени);  
- методы нейтрализации и утилизации вредных химических веществ в воде и воздухе.

Классификация и окраска  емкостей  
(т.л. – тысяч литров) 
1. Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводу разбиты на десять укрупненных групп, в соответствии с которыми установлена опознавательная окраска трубопроводов: 
Вода - зелёный. 
Пар-красный. 
Воздух - синий. 
Газы горючие и негорючие - желтый. 
Кислоты - оранжевый. 
Щёлочи - фиолетовый. 
Жидкости гор. и негор. - коричневый. 
Прочие вещества - серый. 
На трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца.

2. Газгольдеры. Газгольдеры высокого  давления (до 40 МПа) служат для  создания запаса газа высокого  давления; газгольдеры низкого давления – для хранения запаса газа, сглаживания пульсаций, отделения механических примесей и других целей.

3. Сосуды для сжиженных газов.  Сжиженные газы хранят и перевозят  в стационарных и транспортных  сосудах (цистернах), снабженных  высокоэффективной тепловой изоляцией. Стационарные резервуары изготовляют объёмом до 500 т.л. и более, трансп-ые сосуды - обычно до 35 т.л. На транспортных сосудах наносят соотв-ие надписи и отличительные полосы

4. Котлы. Это устройство, имеющее  топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для нагревания воды или получения пара с давлением выше атмосферного. 
При работе с котлами наибольшую опасность представляет взрыв. При взрыве котла происходит мгновенное испарение воды, находящейся под давлением и при температуре выше 100°С, поскольку из - за взрыва давление в нем падает до атмосферного. При мгновенном испарении воды образуется огромное количество пара (1л воды, переходя в пар, увеличивается в объёме в 1700 раз), что является причиной больших разрушений.

5. Баллоны. Они служат для  хранения и перевозки сжатых  сжиженных и растворенных газов  при температурах от -50 до +60°С  и различных давлениях. 
Баллоны изгот-ют малой (0,4-12л), средней (20-50л) и большой вместимости (80-500 л). У горловины каждого баллона на сферической части выбиваются данные: товарный знак завода-изготовителя; дата (месяц, год) изготовления (испытания) и год следующего испытания; рабочее и пробное давление (МПа); ёмкость баллона (кг); клеймо ОТК – обозначение действующего стандарта. 
Баллоны для сжатых газов, принимаемые заводами-наполнителями от потребителей, должны иметь остаточные давление ≥0,05 МПа, а баллоны для растворенного ацетилена - ≥0,05 и ≤0,1 МПа. Остаточное давление позволяет опред-ть, какой газ находится в баллонах, проверить герметичность и его арматуры и гарант-вать не проникновение в баллоны другого газа или жидкости.  
 
Причины взрыва баллонов: 
1. Чрезмерное переполнение баллонов сжиженными газами. Т.к. жидкости практически несжимаемы, то при повышении температуры баллона происходит их расширение и испарение, что приводит к возникновению очень высоких давлений.  
2. Значительный перегрев или переохлаждение стенок баллона. Перегрев вызывает размягчение материала стенок и снижение их механической прочности, переохлаждение - хрупкость материала стенок, которая также приводит к снижению прочности 
3. Попадание масел и других жировых веществ во внутреннюю полость баллонов, наполненных кислородом, приводящие к образованию взрывоопасных смесей. 
4. Образование коррозии и ржавчины внутри баллонов. Частицы ржавчины, увлекаемые выходящим из баллона газом, могут образовать искру вследствие трения и накопления статического электричества. По этой причине кислородные баллоны перед наполнением промывают, обезжиривают растворителями (дихлорэтаном, трихлорэтаном). 
6. Неправильное наполнение баллонов, приводящее к образованию взрывоопасных сред (например, при наполнении водородных баллоне кислородом).

Маркировка баллонов

Название газа	Окраска баллона	Текст надписи	Цвет надписи	Цвет полосы
Ацетилен	Белая	Ацетилен	Красный	-
Воздух	Чёрная	Сжатый воздух	Белый	-
Углекислота	Чёрная	Углекислота	Жёлтый	-
Кислород	Голубая	Кислород	Чёрный	.
Азот	Чёрная	Азот	Жёлтый	Коричневый
Гелий	Коричневая	Гелий	Белый	-
Аргон чистый	Серая	Аргон чистый	Зелёный	Зелёный
Все другие горючие	Красная	Наименование газа	Белый	-