Производственная безопасность


Г. В. Пачурин, А. А. Филиппов, Т. И. Курагина






ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Учебное пособие



Под общей редакцией Г. В. Пачурина





















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 331.45
ББК 65.246
     П12


Рецензенты:
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного транспорта Института транспортных систем Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева Н. А. Кузьмин; кандидат технических наук, доцент кафедры технологий сервиса
и технологического образования Нижегородского государственного педагогического университета имени Козьмы Минина С. М. Шевченко

        Пачурин, Г. В.

П12 Производственная безопасность : учебное пособие / Г. В. Пачурин, А. А. Филиппов, Т. И. Курагина ; под общ. ред. Г. В. Пачурина. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 144 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-0980-3

      Представлены организационные основы современного производства, источники опасных и вредных факторов конкретных производств и их интенсивность. Приведена методика расчета элементов технологического оборудования по критериям работоспособности, надежности и безопасности работы. Рассмотрены способы и средства обеспечения пожарной и взрывной безопасности технологических процессов и оборудования.
      Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 20.03.01 и 20.04.01 «Техносферная безопасность». Может быть использовано преподавателями, инженерами и специалистами при эксплуатации промышленного оборудования и безопасной организации работ на производстве.

УДК331.45
ББК 65.246








ISBN 978-5-9729-0980-3

     © Пачурин Г. В., Филиппов А. А., Курагина Т. И., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

                ОГЛАВЛЕНИЕ





ВВЕДЕНИЕ................................................... 5
1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ........................................... 6
   1.1. Классификация технологических процессов на НПЗ и НХЗ...... 6
   1.2. Обеспечение безопасности технологических процессов и производств.................................................. 7
   1.3.  Сведения о травматизме на предприятиях в современных условиях.......................................................... 9
2.ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ..................................... 11
   2.1.  Действие электрического тока на человека. Параметры тока, влияющие на исход поражения............................... 11
   2.2.  Растекание тока в земле. Напряжение шага и напряжение прикосновения.Мерызащиты.......................................... 14
   2.3. Опасность поражения человека в разных электрических сетях. 17
   2.4. Меры защиты человека от поражения электрическим током..... 22
   2.5. Выбор и защита электрооборудования во взрывоопасных зонах.... 33
3. ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ КРАНЫ................................... 37
   3.1. Классификация кранов. Основные элементы конструкции, их отбраковка. Требования безопасности................. 38
   3.2. Механизм подъема груза. Электрическая схема управления.... 42
   3.3. Тормоза грузоподъемных кранов. Электрозащитные устройства. Надзор и обслуживание.................................. 45
   3.4. Защитное заземление мостового крана. Регистрация. Техническое освидетельствование................................ 48
4. ЭНЕРГИЯ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.................... 51
   4.1. Использование энергии в химической технологии..... 51
   4.2. Тепловая схема энергоблока. Парогенератор.
   Теплообмен в элементах парогенератора.Требования безопасности.. 52
   4.3. Паровые и газовые турбины в технологии сжатия газов....... 57
   4.4. Компрессоры в химической промышленности.
   Характеристики центробежных машин. Сжатие газа в поршневом компрессоре.................... 60
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГОБЛОКА...................................... 70
   5.1. Опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации оборудования энергоблока.............. 70
   5.2. Травмоопасные объекты энергоблока. Причины аварийных режимов и отказов в работе............................. 70
   5.3. Технические требования безопасности к основным объектам энергоблока............................................ 72

3

6. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ....................... 77
   6.1. Вибрация машин в различных режимах работы. Виды технической вибрации. Средства снижения вибрации...... 77
   6.2. Герметизация производственного оборудования........... 80
7. СОСУДЫ, РАБОТАЮЩИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ........................... 86
   7.1. Общие технические требования.......................... 87
   7.2. Требования к конструкции сосудов...................... 89
   7.3. Дополнительные требования к цистернам и бочкам для перевозки сжиженных газов............................................ 89
   7.4. Эксплуатация баллонов............................. 100
8. ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ............................ 104
   8.1. Общие сведения о процессе горения................. 102
   8.2. Причины пожаров и их воздействие на людей......... 106
   8.3. Воздействие взрывов на людей, здания и сооружения. 108
   8.4. Показатели пожаровзрывоопасности веществ и материалов. 109
   8.5. Категорирование и классификация технологических процессов, зданий и помещений..................................... 113
   8.6. Классификация взрывопожароопасных зон при наличии электрооборудования.................................... 116
   8.7. Системы предотвращения и защиты от пожаров........ 120
   8.8. Способы тушения пожаров........................... 128
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК....................................... 140

4

                ВВЕДЕНИЕ





     Производственная безопасность охватывает и изучает широкий спектр безопасности в тех направлениях, реализация которых обеспечивает безопасность эксплуатации цехового оборудования на промышленных предприятиях.
     Безопасность на производстве обеспечивается тремя основными направлениями:
     -       безопасностью конструкций промышленного оборудования и надежностью его работы;
     -       безопасностью всех технологических процессов на производстве от поступления сырья и материалов до выдачи готовой продукции;
     -       безопасностью самого процесса труда при изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации отдельной техники и оборудования в целом.
     Разрабатывая и эксплуатируя технику, необходимо не только обеспечить надежное и технологичное функционирование производственного оборудования, но и создать условия для безопасного и безвредного обслуживания всех установок и систем персоналом на предприятии.
     На этапе проектирования и подготовки производства важно выявить все негативные, в том числе и отрицательно действующие на экологию, факторы, установить их значимость; разработать и применить технические средства и организационные мероприятия для снижения отрицательных параметров до допустимых значений.
     Указанные направления должны реализовываться на всех стадиях производственной деятельности.

5

                1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ





     Целью данного учебного пособия является формирование теоретических знаний необходимых для созидательной инженерной деятельности в производственных условиях в соответствии с требованиями безопасности.
     Основная задача - приобретение специалистами практических навыков, необходимых при проектировании техники, ее изготовлении, монтаже и безопасной эксплуатации промышленных объектов и технологических систем.
     В пособии представлены:
     •  организационные основы современного производства;
     •       источники опасных и вредных факторов конкретных производств и их интенсивность;
     •       негативные последствия производственной деятельности в условиях энергетического и токсичного воздействия отрицательных факторов на человека;
     •       методика расчета элементов технологического оборудования по критериям работоспособности, надежности и безопасности работы;
     •       нормативные значения допустимых негативных воздействий на человека;
     •       способы и средства обеспечения пожарной и взрывной безопасности технологических процессов и оборудования;
     •       анализ и оценка опасных и вредных факторов производственного процесса и оборудования;
     •       анализ и разработка технических средств, систем защиты и организационные мероприятия, направленные на повышение безопасности производства;
     •       правовая и нормативно-техническая документация по вопросам безопасности труда.


            1.1. Классификация технологических процессов на НПЗ и НХЗ


     Согласно требованиям ГОСТа 12.3.002-75 ССБТ «Процессы производственные. Общие требования безопасности», все технологические процессы, происходящие в оборудовании нефтеперегонных и нефтехимических заводов (НПЗ, НХЗ), разделяются на следующие пять групп:

        1-я группа. Гидромеханические процессы

     Служат для перемешивания или разделения жидкостей и газов и их транспортировки. Осуществляются отстойниками для осаждения тяжелых твердых частиц или капель воды в газожидкостной фазе; фильтрами для отделения взвешенных мелких частиц пористыми перегородками; центрифугами для отделения эмульсий под действием центробежных сил; другими машинами и аппаратами. Транспортировка рабочих сред выполняется: насосами для повышения давления и перемещения жидкостей, компрессорами (центробежными, поршневыми, винтовыми) для сжатия и перемещения газов.

6

        2-я группа. Массообменные процессы

     Это перегонка, ректификация (разделение) газожидкостных сред, абсорбция (погашение), адсорбция (выделение) и другие подобные процессы.
     Для массообменных процессов применяют главным образом колонные аппараты, например, ректификационные колонны для получения дихлорэтана, пиролизные башни для разделения природного газа.

        3-я группа. Тепловые процессы

     Связаны с нагреванием, охлаждением, конденсацией или испарением рабочих тел по законам теплопередачи.
     Тепловые процессы совершаются в трубчатых огневых печах, в которых тепло сжигаемого топлива передается сырьевому продукту, а также в теплообменных аппаратах: подогревателях, конденсаторах, испарителях и др. подобных аппаратах.

        4-я группа. Механические процессы

     Это измельчение, смешение и транспортирование твердых веществ, осуществляемое в дробилках, мельницах, смесителях и дозаторах твердых материалов.

        5-я группа. Химические процессы

     Включают разнообразные химические реакции и протекают в различных реакционных аппаратах: реакторах, пиролизных башнях и других устройствах.


            1.2. Обеспечение безопасности технологических процессов и производств


     Безопасность технологических процессов и производств (БТП) на НПЗ и НХЗ обеспечивается на всех стадиях производственного цикла: при проектировании, изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации сложного многофункционального оборудования, работающего в условиях низких и высоких температур от -160 до +3000 °С и давления до 30 МПа (300 атм) с использованием агрессивных, высокотоксичных и взрывопожароопасных сред тремя основными направлениями:
     -       безопасностью конструкций всего оборудования и надежностью его работы;
     -      безопасностью всех технологических процессов;
     -       безопасностью самого процесса труда при изготовлении, монтаже, ремонте и эксплуатации как отдельных агрегатов и систем, так и оборудования в целом.

     Оценка травмобезопасности производства
     В соответствии с требованием федерального закона «О промышленной безопасности производственных объектов», в отраслях и организациях промышленности необходимо проводить оценку травмобезопасности производства, которая включает в себя:


7

     -       оценку безопасности оборудования;
     -       оценку безопасности персонала.
     Оценка безопасности оборудования - это сравнение реальных, действительных технических параметров конкретных установок с заводским регламентом и с нормативными значениями основных параметров, таких как:
     -       температура (t, °C) и давление (Р, МПа) рабочих тел;
     -       производительность (Q, м³/с);
     -       вибрация (V, мм/с, L, дБ) и шум (р, Па, Lp, дБ);
     -       интенсивность излучений (Е, Вт/м²);
     -       загазованность (d, мг/м³) и токсичность (%) на рабочих местах.
     Особенно важной в современных условиях становится оценка безопасности основного оборудования на производствах при его 70 % физическом износе. Оценка безопасности персонала на промышленных предприятиях означает проведение постоянного контроля выполнения правил безопасности и требований, установленных нормативными документами.

     Обеспечение безопасности на производстве
     Безопасность и безвредность процесса труда на производстве обеспечивается следующими техническими средствами:
     -       использованием механизации и автоматизации вместо ручного труда;
     -        применением дистанционных систем управления травмоопасными производствами и технологиями;
     -        качественной герметизацией токсичного и взрывоопасного оборудования;
     -       своевременным удалением и обезвреживаем отходов производства;
     -        надежностью работы автоматических взрывопожароопасных систем на предприятиях;
     -        выполнением правил безопасности при эксплуатации электрических систем и установок;
     -        применением коллективных и индивидуальных средств защиты (переносные заземления, изолирующие экраны и костюмы, противогазы и др.), которое определяется регламентом предприятия с учетом конкретных рабочих профессий.
     Безопасность работ на производстве обеспечивается следующими организационными мероприятиями:
     -        выполнение всех ремонтно-восстановительных работ только по оформленным нарядам-допускам. На химических предприятиях с взрывоопасными зонами действуют четыре вида нарядов-допусков на производство работ:
       •     на проведение ремонтных работ,
       •     на проведение газоопасных работ,
       •     на выполнение огневых работ,
       •     на работы в электроустановках.


8

     -       соблюдение производственной дисциплины персоналом и личная ответственность руководителей за организацию и безопасное ведение работ;
     -       постоянная работа с персоналом: обучение, проведение инструктажей и периодических проверок знаний рабочих и ИТР;
     -       не допускать производство работ в электроустановках без проверки отсутствия напряжения и установки переносных заземлений;
     -       не допускать непосредственного контакта работников с токсичными и взрывчатыми веществами и материалами;
     -       при монтаже и ремонте оборудования соблюдать минимально допустимое расстояние до токоведущих частей электроустановок, находящихся под напряжением.
Таблица 1
Минимально допустимые расстояния до токоведущих частей электроустановок

                     От людей,       От грузоподъемных машин, стропов, м  
Напряжение, кВ      инструмента      Собственный                         
                  и ограждений, м     ремонтный     Подрядно-монтажные   
                                      персонал         организации       
               на воздушных линиях -                                     
   до 1 кВ             0,6 м             1,0               1,5           
                В остальных случаях                                      
                  не нормируется         1,0               1,5           
    1 - 35              0,6              1,0               2,0           
     110                1,0              1,5               4,0           
     500                3,5              4,5               5,0           
     750                5,0              6,0               10,0          
     1150               8,0             10,0               11,0          

            1.3. Сведения о травматизме на предприятиях в современных условиях


     В настоящий период в условиях стихийного перехода к рыночным отношениям нарушена единая техническая политика охраны труда, что привело к росту травматизма на производстве. По данным Минздрава и Минтруда в России на предприятиях ежегодно погибают от несчастных случаев от 6 до 8 тыс. человек. Из них около 70 % погибают от действия электрического тока. Травмируются на производстве около 400 тыс. человек ежегодно, из них около 20 тыс. становятся инвалидами. 60 % всех несчастных случаев приходятся на предприятия с частной формой собственности. Высокий производственный травматизм наблюдается в строительной отрасли, нефтехимических предприятиях и в сырь-едобывающей промышленности.


9

      Основные причины несчастных случаев на производстве в современных рыночных условиях
      Технические причины:
      -       несовершенство конструкции с точки зрения безопасности ведения работ (отсутствие защитных кожухов, заземляющих устройств, рым-болтов для транспортировки и др.);
      -       отсутствие или неработоспособность технических средств защиты и контрольно-измерительных приборов, регистрирующих загазованность, уровень излучений, вибрации и шума, температуру и давление в рабочих зонах производства;
      -      отсутствие грузоподъемных механизмов и средств автоматизации;
      -      эксплуатация неисправных машин и оборудования;
      -       прогрессирующий физический износ оборудования и его невосполняе-мость;
      -       низкое качество ремонтно-восстановительных работ, нарушение производственной технологии.
      Организационные причины:
      -      низкий уровень обучения, слабые знания персонала;
      -      допуск к работе необученных людей;
      -      использование персоналадля работы не по специальности;
      -      низкое качество инструктажа;
      -      низкая производственная и трудовая дисциплина;
      -      слабая организация работ, отсутствие контроля за работой;
      -       снижение качества расследования несчастных случаев и аварий на предприятиях.
      Санитарно-гигиенические причины:
      -       высокий уровень загазованности (токсичности) в производственных помещениях и пространствах;
      -      высокий уровень вибрации и шума;
      -      низкая освещенность рабочих мест или отсутствие освещенности.
      Психофизиологические причины:
      -       несоответствие состояния работника характеру выполняемой работы (заболевание, алкоголь, наркомания);
      -       неудовлетворение работой (выполняемая работа не соответствует профессии и квалификации);
      -      психологический надлом (невыплата или низкий уровень зарплаты).
      В выводах государственной инспекции по охране труда особо подчеркивается, что неудовлетворительное состояние безопасности труда, высокий уровень травматизма в значительной мере объясняется необразованностью, некомпетентностью, отсутствием фундаментальных знаний по охране труда у руководителей, специалистов предприятий, окончивших учебные заведения высшего и профессионального образования в последние годы.

10

            2. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ



     Электробезопасность - система технических и организационных мероприятий, обеспечивающих защиту людей от опасного и вредного воздействия электрического тока, электрической дуги, электрического поля и статического электричества.


            2.1. Действие электрического тока на человека. Параметры тока, влияющие на исход поражения


     Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает на него:
     -       термическое действие - ожоги тела (1,2,3,4-й степени) при прохождении значительных токов и нагрева тканей до температуры 60-70 °C;
     -       механическое действие - разрыв и расслоение мышечных тканей, кровеносных сосудов и других органов от перегрева током;
     -       биологическое действие - сокращение тканей мышц и сухожилий в организме под действием тока;
     -        электромеханическое действие - разложение молекул крови на заряженные частицы - ионы с изменением в них физико-химического состава;
     -       электромагнитное действие - изменение структуры живой ткани человека под действием электромагнитного поля;
     -       комплексное действие - вызывает общее поражение организма.

     Параметры электрического тока, влияющие на исход поражения:
     Сила тока через человека Ih, мА

Таблица 2

Действие электрического тока на человека

Действие электрического тока        Переменный ток        Постоянный ток
                             f = 50 Гц, U = 220 В,т = 2 с               
Пороговый ощутимый, мА                 0,6-1,5                 5-7      
Пороговый неотпускающий, мА             10-15                 50-70     
Фибрилляционный, мА                       50                    -       
Смертельный, мА                          100                   300      

     Сопротивление тела человека Rh, Ом
     Электрическое сопротивление тела человека можно представить в виде эквивалентной схемы (рис. 1). Емкость кожи человека Ск - величина небольшая и колеблется от нескольких сотен микрофарад до нескольких микрофарад. Поэтому сопротивление тела человека Rh логично считать состоящим из трех последовательно включенных активных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи и одного сопротивления внутренних тканей тела человека Rв, т. е. Rh = 2Rк + Rв. Активное сопротивление Rв практически у всех людей одинаково и составляет небольшую величину - 300 - 500 Ом.


11

Рис. 1. Эквивалентная схема сопротивления человека:
Rк - активное сопротивление верхнего слоя кожи человека - эпидермиса, Ом;
Ск - емкость кожи человека, Ф;
Rв - активное сопротивление внутренних тканей тела человека

     Таким образом, сопротивление тела человека Rh зависит главным образом от состояния кожи, самочувствия и в действительности изменяется в широких пределах от 3 до 100 кОм. Кроме того, Rh зависит от величины тока Ih, приложенного напряжения U и длительности прохождения тока т.
     Международной электротехнической комиссией (МЭК) в качестве расчетного сопротивления тела человек принято сопротивление Rhрас = 1000 Ом, за время действия тока т = 2с.


     Род тока: переменный ~ и постоянный =
     Опасность поражения (ОП) человека от действия переменного или постоянного тока зависит от величины напряжения электрической сети (см. рис. 2).

Рис. 2. Влияние рода тока на опасность поражения человека

     Из рис. 2 видно, что действие переменного и постоянного тока на организм человека меняется, при этом можно выделить три области зависимости от величины напряжения сети U:

        I обл. Напряжение сети U < 250 В

     В этой области опасность поражения больше от переменного тока, так как он многократно пересекает тело человека, вызывая повышенное раздражение тканей.


12