Влияние вредных веществ

Как влияет угол опережения впрыска топлива на параметры токсичности дизеля

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания.

Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания представляет собой зависимость основных показателей двигателя от угла опережения зажигания ц0 3 при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянном положении дроссельной заслонки (фдр = const), что предопределяет постоянство наполнения двигателя и состава смеси.

Угол опережения зажигания определяет момент подвода теплоты, выделяющейся при сгорании, относительно ВМТ. Слишком ранний и слишком поздний подвод теплоты не обеспечивает ее полное использование.

При позднем зажигании значительная часть теплоты выделяется после ВМТ. Это приводит к росту температуры рабочего тела в процессе расширения и к повышению потерь теплоты с отработавшими газами.

При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает длительность первой фазы сгорания, выраженной в градусах ПКВ. Поэтому для сохранения оптимального положения второй фазы сгорания относительно ВМТ угол опережения зажигания следует увеличивать.

Уменьшение нагрузки прикрытием дроссельной заслонки ухудшает условия воспламенения смеси в связи со снижением давления в цилиндре в конце сжатия, повышением доли отработавших газов в рабочей смеси, уменьшением турбулизации заряда и снижением энергии искрового разряда. Вследствие этого также возрастает длительность начальной фазы сгорания, что требует увеличения угла опережения зажигания.

Регулировочная характеристика дизеля по углу опережения впрыскивания топлива является зависимостью основных показателей дизеля от угла опережения впрыскивания ц0ВР при постоянной частоте вращения коленчатого вала и постоянной цикловой подаче топлива, что предопределяет постоянство наполнения и состава смеси.

Характер изменения основных параметров по углу опережения впрыскивания дизеля подобен их изменению в характеристике по углу опережения. топливо дизель шум виброгаситель Токсичность выпускных газов дизеля определяется суммарным количеством содержащихся в них токсичных веществ. Главными компонентами, определяющими токсичность выпускных газов являются окиси азота и углерода, альдегиды, углекислый газ и сернистый ангидрид.

Вредные воздействия отдельных компонентов токсичности выпускных газов можно оценивать по индексу концентрации. Этот показатель выражается отношением.

где, С и с соответственно фактическая и предельно допустимая концентрации вредного вещества в рассматриваемой среде. Оценка относительной вредности отдельных компонентов в общей токсичности выпускных газов может производиться по суммарному индексу концентрации, при этом доля отдельных компонентов вычисляется из соотношения 100%, где — индекс концентрации соответствующего компонента. Примерное распределение суммарного индекса концентрации по отдельным токсическим компонентам выпускных газов дизелей представлено на рисунке. Главное место среди токсических компонентов выпускных газов дизелей на всех режимах их работы занимают окислы азота. Доля этого компонента от суммарного индекса концентрации составляет 55−66% на режиме холостого хода и до 75−85% на режимах, соответствующих нагрузкам >20%.

Второе место среди учитываемых токсических компонентов занимает окись углерода, доля которой от суммарного индекса концентрации составляет около 5% на режимах средних нагрузок, возрастая до 10% на режимах полной мощности и до 20−25% на холостом ходу. Альдегиды оказывают заметное влияние на суммарный индекс концентрации лишь на режимах холостого хода и полной нагрузки. Доля их от суммарного индекса концентрации во всем диапазоне режимов работы дизеля примерно в два раза меньше, чем доля окиси углерода.

Следовательно, главная задача борьбы с загрязнением воздуха выпускными газами дизелей заключается в существенном уменьшении выделения окислов азота. Для снижения выхода окислов азота из цилиндров дизеля необходимо непосредственно воздействовать на его рабочий процесс, так как эффективность современных нейтрализаторов окислов азота в реальных условиях не превышает 10−20%.

На основе расчетных данных можно сделать вывод, что основными факторами, определяющими образование окиси азота в цилиндре дизеля, являются концентрация свободного кислорода, максимальная температура цикла и продолжительность высокотемпературного горения. Экспериментальные материалы показывают, что одним из средств уменьшения выделения окислов азота с отработавшими газами дизелей является применение рециркуляции отработавших газов. В этом случае снижение концентрации окислов азота в отработавших газах возможно вследствие уменьшения максимальной температуры цикла, концентрации кислорода и количества выбрасываемых в атмосферу отработавших газов. Последнее происходит в результате понижения коэффициента наполнения двигателя.

Наибольшее относительное уменьшение концентрации NO_x наблюдается при малых и средних нагрузках. При больших нагрузках эффект от рециркуляции отработавших газов значительно меньше (снижение выделения NO_x в 2−2,5 раза). Кроме того, рециркуляция увеличивает расход топлива и выделение окиси углерода.

Наиболее простым способом воздействия на токсичность отработавших газов является изменение регулировок угла опережения начала подачи топлива, который широко применяют в условиях эксплуатации. Угол опережения начала подачи топлива устанавливают путем снятия регулировочных характеристик для каждой марки дизеля, исходя из условий наивысшей возможности топливной экономичности.

Угол опережения начала подачи топлива, как правило, регулируется у дизелей в расчете на наивысшую топливную экономичность при частоте вращения, соответствующей максимальной мощности. Необходимо отметить, что анализ многопараметровых характеристик дизелей показывает существование наибольших уровней выбросов окислов азота во всем диапазоне сочетаний частот вращения и нагрузок, соответствующих лучшим удельным расходам топлива для дизелей с разделенными, полуразделенными и неразделенными камерами сгорания.

С увеличением угла впрыска топлива снижается дымность отработавших газов, содержание в них окиси углерода СО. Так на режимах нагрузок близких к номинальной изменение регулировки угла в сторону увеличения приводит к уменьшению содержания СО в отработавших газах дизелей на 0,071 г/м³, содержание сажи приблизительно на 0,166 г/м³ дымность отработавших газов на 0,35 единицы БОШ.

Таким образом оптимальная регулировка угла необходимо различать как по топливной экономичности, так и по выбросу отдельных токсичных компонентов, и в первую очередь — окислов азота NO_x.

Уменьшение угла опережения впрыска топлива снижает содержание окислов азота в отработавших газах, так как уменьшается максимальная температура цикла. При этом увеличивается содержание продуктов неполного сгорания — окиси углерода и углеводородов. Исследования влияния угла опережения впрыска топлива на токсичность отработавших газов дизеля Д-37Е показали, что при уменьшении угла с 30 до 21є п.к.в. до ВМТ выброс окислов азота уменьшился на 60%, мощность дизеля снизилась на 1,8%, а выброс сажи увеличился в 1,5 раза. Для уменьшения выброса сажи на режиме полной нагрузки рекомендуется одновременно с уменьшением угла опережения впрыска топлива уменьшать на 20−25% максимальную цикловую подачу.

Цикловая подача топлива непосредственно влияет на полноту сгорания топлива, так как определяет состав смеси в КС, характеризуемый коэффициентом избытка воздуха б.

В этой связи он определяет как экономические, так и экологические показатели дизеля. С уменьшением коэффициента избытка воздуха ухудшаются эти показатели, причем особенно резко при приближении к пределу дымления. Наиболее неблагоприятной оказывается зона низкой частоты вращения при работе дизеля с турбонадувом на режимах внешней скоростной характеристики. Здесь наблюдается уменьшение давления ОГ перед турбиной и, как следствие снижение мощности турбины, уменьшение давления наддува и снижение б.

Так, на примере, при работе дизеля КамАЗ-7406 на режимах внешней скоростной характеристики и уменьшении n ниже частоты вращения максимального крутящего момента (n_m=1400мин ^-1) давление наддува уменьшается до р_к=0,14 … 0,13 Мпа.

Зависимости концентраций окиси углерода (СО) и твердых частиц (ТЧ) в ОГ имеют выраженный минимум при б = 4 6. Увелечение их эмиссии при больших б объясняется ухудшением качества процесса смесеобразования при малых цикловых подачах топлива. По абсолютной величине выбросы СО, углеводородов (С_х Н_у), ТЧ достигают своих максимальных значений на режимах внешней скоростной характеристики с пониженной n и низкими б. Уменьшение цикловой подачи снижает абсолютные величины выбросов ТЧ и других продуктов неполного сгорания. В частности при подачах равных 60 … 70% от полной, выбросы ТЧ составляют не более 10 … 30% своего максимального значения.

Эмиссия оксидов азота монотонно уменьшается с увеличением б, что обусловлено снижением температур сгорания при уменьшении цикловой подачи (g_u). Зависимость эмиссии С_х Н_у от б подтверждается близким характером протекания характеристик б и концентрации С_х Н_у в отработанных газах в широком диапазоне скоростных и нагрузочных режимах работы дизеля.

Проведенный анализ показывает, что эффективным средством улучшение экологических и экономических показателей дизелей в широком диапазоне эксплуатационных режимов работы является обеспечение оптимальных значений б. Это можно достичь одновременным управлением подачи воздуха и цикловой подачи топлива.

Наибольшей эффективностью при улучшении экологических показателей дизеля отличается известное управление топливоподачи, позволяющая обеспечить работу дизеля в областях с приемлемым б, высокой топливной экономичностью и допустимыми экологическими показателями.

Поэтому целесообразно в процессе эксплуатации при определенных условиях переводить транспортный дизель на указанные режимы работы. Это обеспечивается путем реализации рациональных законов управления с помощью системы автоматизированного управления топливоподачи и массой находящегося в цилиндре воздуха.

Определить, как влияют на человека шум и вибрация, какие нормы этого влияния существуют и как их применяют К особой категории источников шума следует отнести навигационные приборы, шум которых является серьёзной помехой в помещениях ходового мостика. Природа этого шума — переменные электромагнитные процессы, создаваемые электрическими машинами-сельсинами.

Борьба с шумом ведётся в двух направлениях — снижение шума в самом источнике и ослабление звуковой энергии, распространяющейся по воздуху и конструкциям корпуса, применением средств звукоизоляции, виброизоляции, звукопоглощения и вибропоглощения. Причём решение задачи по второму направлению идёт двумя путями — внедрением ряда мероприятий в машинно-котельном отделении и применением звукоизоляции в жилых и служебных помещениях. Первый путь наиболее эффективный, но и наиболее сложный. Эти вопросы должны решаться на стадии проектирования и строительства судна и механизмов для него.

Шум оказывает вредное влияние не только на органы слуха, но и на весь организм в целом.

Не менее вредным оказывается и действие вибрации на организм человека. Колебания работающих машин, аппаратов, ручных инструментов, происходящие с различными частотой, амплитудой и ускорениями, по-разному воспринимаются организмом человека. Колебания, достигающие 15−20 Гц, воспринимаются человеком уже не изолировано в виде толчков, а слитно — как вибрация.

Установлено, что вибрации при частотах: 75−120 Гц с амплитудой 0,01 мм не ощущаются; 60−75 Гц с амплитудой 0,01−0,02 мм отвлекают от работы и раздражают; 50−65 Гц с амплитудой 0,02−0,03 мм являются сильным препятствием в работе; 50−65 Гц с амплитудой более 0,03 мм создают невозможные условия для работы.

На любом судне шум от его источников распространяется по воздуху и по корпусным конструкциям судна в виде звуковой вибрации. Поэтому принято различать воздушный шум и структурный шум. Воздушный шум главным образом отмечается в тех помещениях, где находятся источники шума (машинно-котельное отделение, производственный цех на плавзаводе и т. д.). Однако он может проникать в жилые и служебные помещения — через переборки, палубы, подволоки, по вентиляционным каналам, через различные отверстия (капы, люки, иллюминаторы) и т. д.

Распространение структурного шума происходит через фундаменты и различные не опорные связи (например, трубопроводы) на корпусные конструкции судна. Достигая ограждающих конструкций помещений, он вызывает их вибрацию, которая в свою очередь вызывает упругие колебания воздуха, воспринимаемые уже как воздушный шум.

Источниками шума на судах являются главные двигатели, вспомогательные дизель генераторы, системы вентиляции машинно-котельных отделений, жилых и служебных помещений, рефустановки, технологическое оборудование, движители судна, водяные системы бытового обслуживания, лифты, лебёдки, промысловые механизмы, грузовые краны, удары волн и льда о корпус судна, звуковые сигналы и т. п.

Гребные винты являются источниками низкочастотной вибрации, воздушного и структурного шума, которые особенно ощущаются в корме судна.

Нормирование вибрации. Различают гигиеническое и техническое нормирование вибрации. При гигиеническом нормировании регламентируются соответствующие условия защиты от вибрации человека, а при техническом — по защите машин, оборудования, механизмов и т др. от воздействия вибрации, которая может привести к их повреждению или преждевременному выходу из строя Основными нормативными документами по охране труда относительно вибрации является ГОСТ 121 012–90 и ДСН 336 039−9.6.039−99.

Действие вибрации на организм человека зависит от таких ее характеристик: интенсивности, спектрального состава, продолжительности воздействия, направления действия Гигиеническая оценка вибрации, действует на человека в производственных условиях, осуществляется с помощью таких методов:

частотного (спектрального) анализа ее параметров;

интегральной оценки спектром частот параметров нормируются;

дозы вибрации.

При частотном (спектральном) анализе параметрами, которые нормируются, являются средние квадратичные значения (квадратный корень из среднего арифметического квадрата значение в определенном интервале времени) виброшвидко ости и виброускорения а, или их логарифмические уровни в дБ в диапазоне октавных смут со средне-геометрическими частотами:

• 1,0; 2,0; 4,0; 8,0; 16,0; 31,6; 63,0 Гц (для общей вибрации);
• 8,0; 16,0; 31,5; 63,0; 125,0; 250,0; 500,0; 1000,0 Гц (для локальной вибрации)

Гигиенические нормы в логарифмических уровнях средних квадратических значений виброскорости для октавных полос частот приведены на рис 226:

Рис 226 Гигиенические нормы вибрации: 1−3 — общая вибрация: V — вертикальная транспортная, И «- горизонтальная транспортная 2 — транспортно-технологическая; За — технологическая в производственных помещениях, 36 — в служебных помещениях на судах х; Зв — в производственных помещениях, где нет вибрации; Зг — в помещениях административно-управленческих и для умственного труда, 4-локальная вибрация

При использовании метода интегрированной оценки спектром частот параметром, нормируется, е корректируемых значение виброскорости или виброускорения (10, измеряемый с помощью специальных фильтре ей или вычисляется по формулам, приведенным в ДСН 336 039−9-99.

При действии непостоянной вибрации (кроме импульсной) параметром, нормируется, является вибрационная нагрузка (доза вибрации, эквивалентный отсортирован уровень), полученное рабочим в течение смены и зафиксирован не специальным прибором или вычисленное для каждого направления действия вибрации (X, У, 7!) По формуле:

где и (и) — корректируемых по частоте значение параметра вибрации в момент времени м/с2, или м / с * - время действия вибрации, ч; ^ - продолжительность смены, ч При воздействии импульсной вибрации с пиковым уровнем виброускорения от 120 до 160 дБ, параметром, нормируется, является количество вибрационных импульсов за смену (час), в зависимости от длительности импульса (д см. таблицу в ДСН 336 039−99−99).

Гигиенические нормы вибрации, действующей на человека в производственных условиях, установленных для продолжительности 480 мин (8 часов) При воздействии вибрации, превышает предельно допустимый уровень, суммарное время ее действия в течение рабочий изменения должен быть меньшем.

В табл. 26 приведены допустимый суммарный время действия локальной вибрации в зависимости от превышения ее предельно допустимого уровня Таблица 26 Допустимый суммарный время действия локальной вибрации в зависимости от превышения ее предельно допустимого уровня.

Меры и средства защиты от вибрации. Мероприятия и средства защиты от вибрации по организационному признаку делятся на коллективные и индивидуальные (рис 227) Коллективные мероприятия и средства виброзащиты можно распределить по следующим направлениям:

снижение вибрации в источнике ее возникновения;

уменьшение параметров вибрации на пути ее распространения от источника;

организационно-технические мероприятия;

лечебно-профилактические мероприятия.

Уменьшение вибрации в источнике ее возникновения достигается путем применения таких кинематических и технологических схем, которые устраняют или минимально снижают действие динамических сил Так, вибрация ослабляется при замене кулачковых и кривошипных механизмов на механизмы, вращающиеся с равномерной скоростью, механических приводов — на гидравлические и др. Уменьшение вибрации достигается также статическим и динамическим уравновешиванием механизмов и объектов, вращающихся Следует отметить, что действие динамических сил может усилиться вследствие износа отдельных механизмов, появления зазоров и люфтов, плохого сцепления деталей, что приводит к усилению вибрации.

При проектировании оборудования важно предусмотреть недопущение резонансных режимов его работы. Это достигается рациональным выбором массы и жесткости поливальной системы или частоты эмушувальной сил.

Контакта работника с виброобъектом, а затем и вредного воздействия вибрации можно избежать путем использования дистанционного управления, автоматического контроля и сигнализации, а также применение защитного ограждения. Если этого достичь невозможно, то необходимо при контакте работника с виброобъектом добиться уменьшения параметров вибрации на пути ее распространения от источника змушувальнои силы этого можно, а достичь с помощью вибропоглинання, виброгашения и виброизоляциії.

Вибропоглинання (вибродемпфирування) заключается в искусственном увеличении потерь в колебательной системе, при этом энергия вибрации превращается в тепловую На практике для этого часто используют кон нструктивни материалы с большим внутренним трением (пластмассы, сплавы марганца и меди, магниевые сплавы и т др.) или наносят на поверхности вибрируют, слой упруго-вязких материалов, которые увеличивают внутренние трения в колеблющейся системе (покрытия поверхностей, вибрируют, резиной и упруго-вязкими мастиками на основе полимеров, смазки узлов и соединений).

Динамическое виброгашения заключается в увеличении реактивного сопротивления колеблющейся системы. Средства динамического виброгашения по принципу действия делятся на ударные и динамические виброгасители Последние по конструктивно й признаком могут быть пружинными, маятниковыми, эксцентриковыми и гидравлическими. Они обычно представляют собой дополнительную колеблющуюся систему, которая устанавливается на агрегате, вибрирует, массой М и жесткость ю С (рис 228) Причем масса т и жесткость С этой системы подобраны таким образом, что в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата. Недостатком динамических виброгасители является то, что они настроены на определенную частоту, которая соответствует их резонансном режима колебания.

Для снижения вибрации применяют также ударные виброгасители маятникового, пружинного и плавающего типов. В них осуществляется переход кинетической энергии относительного движения элементов, контактирующих, в энергию деформации по распространением напряжений из зоны контакта с элементами взаимодействуют.

Рис 228 Схема действия динамического виброгасителя

Вследствие этого энергия распределяется по объему элементов виброгасители, которые испытывают взаимных ударов и вызывают их колебания. Одновременно происходит рассеивания энергии вследствие действия сил внешнего и внутреннего трения. Маятниковые ударные виброгасители используются для гашения колебаний частотой 0,4−2,0 Гц, пружинные — 2−10 Гц, плавающие и — более 10 Г Гц.

Виброгасители камерного типа предназначены для преобразования пульсирующего потока газа или жидкости на равномерное. Такие виброгасители устанавливаются на всасывающей и нагнетательной сторонах компрессоров, на гидроприводах, водопроводах и т. д.

Динамическое виброгашение достигается также установлением агрегата на массивном фундаменте (рис 229) Масса фундамента подбирается таким образом, чтобы амплитуда его колебаний не превышала допустимых значений.

Виброизоляция заключается во введении в колеблющуюся систему дополнительного упругой связи, который препятствует передаче вибрации от объекта вибрирует, к основанию, смежных конструкций или человека (рис 230).

Виброизоляция является единственным эффективным способом уменьшения вибрации, передаваемой на руки от ручного механизированного инструмента. Для этого черенок отделяется от корпуса инструмента вибрирует, с помощью упругого элемента (рис 23 131).

Рис 229. Схема фундамента под тяжелый металлообрабатывающие станки: 1 — амортизаторы, 2 — пружины, С — фундаментная плита, 4 — станина станка

Рис 230. Принципиальная (в) и расчетная (б) схемы виброизоляции системы: 1 — виброизоляционный объект массой М 2 — виброизолятор с упругостью с и коэффициентом сопротивления в 3 — объект вибрирует, массой М2

Рис 231. Виброизоляционный черенок: 1 — черенок 2 — пружина, 3 — подшипник 4 — корпус

Упругие элементы, вводимые в колеблющуюся систему (виброизоляторы, амортизаторы), могут быть пружинные, резиновые, гидравлические, пневматические и комбинированные (рис 232):

Рис 232. виброизоляционные амортизаторы:

а — ребристая резина б — пружинный амортизатор, запрессован в резиновую массу; в — комбинированный (пружинно-резиновый) амортизатор Комплекс лечебно-профилактических мероприятий защиты от вибрации предусматривает: предварительный и периодические медицинские осмотры; запрете допуска к вибрационным работ лиц моложе 18 лет и имеющих от противопоказания в состоянии здоровья; лечебную гимнастику и массаж рук, специальные режимы труда и отдыха. Так, если допустим суммарный время действия локальной вибрации больше необходим технологического время работы за смену, то он должен произвольно распределяться в пределах рабочей смены с соблюдением двух регламентированных перерывов (первая — 20 мин за 1−2 часов от начала работы, вторая — 30 мин через 2 ч после обеденного перерыва) и обеденного перерыва не менее 40 мин.

Средства индивидуальной защиты (313) от вибрации по месту контакта работника с объектом, вибрирует, делятся на: 313 для рук (рукавицы, перчатки, прокладки) 313 для ног (специальная обувь, ковры, наколенники) 313 для тела (нагрудники, пояса, специальные костюмы.

Основные характеристики электромагнитного излучения Электромагнитная безопасность — это система организационных и технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электромагнитного поля. Актуальность проблемы обеспечения электромагнитной безопасности на флоте несомненна.

Процессы эксплуатации судового электрооборудования, радиотехнических и радиоэлектронных устройств, сопровождаются созданием в окружающей среде электромагнитных полей и излучений различных частотных диапазонов, амплитудных значений и характеристик модуляции. На экипаж судов воздействуют ЭМП радиочастотного диапазона, промышленной частоты 50 Гц, постоянные магнитные поля, электромагнитные поля персональных компьютеров, ослабленное и искаженное магнитное поле Земли. Электромагнитные поля являются распространенным биологически активным фактором обитаемости на судах.

Известно, что надежность функционирования судна обусловлена надежностью функционирования техники и экипажа. Статистика свидетельствует о том, что количество чрезвычайных ситуаций на водном транспорте постоянно увеличивается. При этом не менее двух третей аварийных случаев происходит вследствие неверных действий судоводителей и экипажей судов в конкретных условиях плавания. Причиной этому служит специфика работы на флоте. Надежды на то, что совершенствование навигационных средств судовождения приведет к сокращению аварий, не оправдались. Насыщение судов новыми техническими средствами приводит к увеличению ф. количества неблагоприятных факторов и расширению диапазона их повреждающего действия на организм. Комплекс факторов, воздействующих на экипаж, обширен. Это ускорения в движении корпуса судна, неблагоприятный микроклимат, нарушенный ионный состав и химическое загрязнение воздуха, гиподинамия и гипокинезия, напряженная деятельность моряков (ответственность за жизнь экипажа, ночные вахты, аварийные и экстремальные ситуации, отрыв от берега и семьи). На экипаж воздействуют неблагоприятные физические факторы, в их числе электромагнитные излучения. Ведущее место в клинической картине хронического воздействия ЭМП занимают функциональные нарушения со стороны центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Нервная система занимает первое место по чувствительности к воздействию электромагнитных полей. Так, уже в начальной стадии заболевания появляются характерные жалобы на быструю утомляемость, снижение работоспособности, раздражительность, головную боль, ослабление памяти и внимания. Решение задачи защиты экипажа от ЭМИ одновременно является решением задачи обеспечения безопасности мореплавания. Поэтому последние годы одним из направлений работы Государственного Морского регистра судоходства (MPC) является создание нормативных документов, направленных на предотвращение опасности электромагнитных полей для здоровья членов экипажей судов и пассажиров.

Проблеме защите экипажа от ЭМИ уделялось внимание в предыдущие годы. Наиболее разработаны вопросы защиты от ЭМИ радиочастотного диапазона. Однако требуют оценки электромагнитные излучения средств морской радиосвязи и навигации нового поколения, устанавливаемые на судах в последние годы. Практически не исследованы низкочастотные магнитные поля, характерные для подпалубных пространств.

По данному направлению не решены и методические вопросы измерения и оценки ЭМП. Не изучались электромагнитные поля бортовых компьютеров и гипогеомагнитная среда. Не проводились комплексные исследования по оценке электромагнитной обстановки на современных судах. Всё вышеизложенное и послужило предпосылкой для постановки настоящего исследования.

Оборудование и системы, которые генерируют, передают и используют электрическую энергию, создают в окружающей среде электромагнитные поля. Кроме искусственных источников электромагнитного излучения (ЭМИ) существуют и естественные — космос, Земля. Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на человека как в условиях быта, так и в производственных условиях, достаточно широк. Характер воздействия на человека ЭМИ в разных диапазонах различен.

Электромагнитный спектр от инфранизких до сверхвысоких частот условно разделяется на диапазон по частоте колебаний или длине волны таблица 2.3).

Таблица 2.3 Спектр электромагнитных колебаний от инфранизких до сверхвысоких частот.

Электромагнитное поле диапазона радиочастот обладает рядом свойств, которые широко используются в разных отраслях.

Высокочастотное электромагнитное поле образуется в рабочих помещениях во время работы электрических генераторов высокой частоты.

Источниками излучения электромагнитных волн в радиотехнических установках могут быть генераторы электромагнитных колебаний, антенные устройства, отдельные СВЧ-блоки (линии передач от генератора к антенне, отверстия и щели в сочленениях тракта передачи энергии волн).

Работы с источниками ультравысоких частот выполняются в радиосвязи, радиовещании, медицине, телевидении: при конструировании и опытной эксплуатации передатчиков на передающих радиои телецентрах, в физиотерапевтических кабинетах для диатермии и индуктотермии.

Работы с источниками сверхвысокой частоты осуществляются в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии: в процессе отработки и испытании блоков, узлов макетов радиолокационных станций в условиях конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов; при ремонте радиолокационной аппаратуры в мастерских; при регулировке, настройке, испытании и проверке отдельных элементов узлов и приборов СВЧ — аппаратуры в производственной обстановке: для целей навигации судов различного назначения (пассажирские, транспортные, промысловые, технические, научно-исследовательские); в гидрометеорологической службе для обнаружения, наблюдения и определения места расположения облачных систем, грозовых очагов; для радиорелейной связи и др.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являются длина волны л, частота колебаний f и скорость распространения колебаний с:

л = с / f, (2.15).

Электромагнитное поле — совокупность как переменного электрического, так и неразрывно с ним связанного магнитного поля.

Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах зависит от мощности генератора, расстояния рабочего место от источника излучения и отражений от различных металлических поверхностей.

Вокруг источника излучения волн схематически можно выделить три зоны: ближнюю — зону индукции, промежуточную — зону интерференции и дальнюю — зону излучения. Соотношения электрической и магнитной составляющих в этих зонах не одинаковы.

В зоне индукции работающие подвергаются воздействию различных по величине электрических и магнитных полей, поэтому их интенсивность оценивается раздельно, величинами напряженности электрической Е и магнитной Н составляющей в вольтах на метр (В/м) для электрического и в амперах на метр (А/м) для магнитного поля. Эти поля имеют место при работе с источниками низко-, высокои ультравысокочастотных излучений.

Работающие с высокочастотной аппаратурой практически находятся в волновой зоне. Интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии — количеством энергии, падающей на единицу поверхности, и выражается в ваттах на квадратный метр (Вт/м²) или в миллии микроваттах на квадратный сантиметр (мВт/см², мкВт/см²).

Действие на организм. Биологический эффект электромагнитных полей зависит от диапазона частот, интенсивности воздействующего фактора, продолжительности, характера и режима облучения (постоянное, апериодическое, интермитирующее).

Общим в характере биологического воздействия электромагнитных полей радиочастот большой интенсивности является тепловой эффект, который может выразится либо в интегральном повышении температуры тела, либо в избирательном нагреве отдельных тканей или органов, причем органы и ткани недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами (хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь) более чувствительны к такому локальному нагреву. Наиболее чувствительной к воздействию радиоволн является центральная нервная и сердечно-сосудистая системы.

Радиочастотное облучение большей интенсивности может вызвать деструктивные изменения в тканях и органах. Острые поражения могут быть тяжелыми, средней тяжести и легкими. Встречаются эти формы весьма редко и могут возникнуть в аварийных ситуациях и при нарушении техники безопасности. При поражениях средней тяжести и в легких случаях степень проявления вегетативного синдрома может варьировать от стертой до выраженной формы. Нарушения в сердечно-сосудистой системе в случаях средней тяжести сразу после облучения могут проявляться диэнцефальными кризами, приступами пароксизмальной тахикардии. Впоследствии изменения определяются симптокомплексом, характерным для сосудистой гипотонии, однако возможны случаи гипертензии. Нарушения крови сводятся в основном к развитию умеренного нейтрофильного лейкоцитоза.

Данные клинических исследований позволяют выделить три характерных синдрома действия радиочастотных излучений: астенический, астеновегетативный и диэнцефальный.

При воздействии СВЧ — излучений возможно развитие катаракты как при кратковременном облучении, так и при длительном воздействии невысоких уровней ППЭ.

Для крови характерна полиморфность и лабильность числа лейкоцитов, тенденция к лейкоцитозу. При выраженных формах заболевания развиваются лейкопения, реже лимфопения, моноцитоз, ретикулоцитоз, умеренная тромбоцитопения, возможны изменения со стороны костного мозга, могут развиваться нарушения со стороны эндокринной системы (гиперфункция щитовидной железы, нарушение функции половых желез).

Наиболее биологически активен диапазон СВЧ, менее активен УВЧ и затем диапазон ВЧ, т. е. с укорочением длины волны биологическая активность почти всегда возрастает. Комбинированное действие ЭМП с другими факторами производственной среды — повышенная температура (свыше 28° С), наличие мягкого рентгеновского излучения — вызывает некоторое усиление действия ЭМП, что было учтено при гигиеническом нормировании СВЧ — поля.

Нормирование воздействия электромагнитного излучения радиочастот. Оценка воздействия ЭМИ РЧ на человека согласно СаНПиН 2.2.4/2.1.8.055−96 осуществляется по следующим параметрам:

По энергетической экспозиции, которая определяется интенсивностью ЭМИ РЧ и временем его воздействия на человека. Оценка по энергетической экспозиции применяется для лиц, работа или облучение которых связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ (кроме лиц, не достигших 18 лет, и женщин в состоянии беременности) при условии прохождения этими лицами в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров по данному фактору и получения положительного заключения по результатам медицинского осмотра.

По значениям интенсивности ЭМИ РЧ; такая оценка применяется для лиц, работа или обучение которых не связаны с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, для лиц не проходящих предварительных при поступлении на работу и периодических медицинских осмотров по данному фактору или при наличии отрицательного заключения по результатам медицинского осмотра; для работающих или учащихся лиц, не достигших 18 лет, для женщин в состоянии беременности; для лиц, находящихся в жилых, общественных и служебных зданиях и помещениях, подвергающихся воздействию внешнего ЭМИ РЧ (кроме зданий и помещений передающих радиотехнических объектов); для лиц, находящихся на территории жилой застройки и в местах массового отдыха.

В диапазоне частот 30 кГц …300МГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями напряженности электрического поля (Е, В/м) и напряженности магнитного поля (Н, А/м).

В диапазоне частот 300МГц …300ГГц интенсивность ЭМИ РЧ оценивается значениями плотности потока энергии (ППЭ, Вт/м2, мкВт/см2).

Энергетическая экспозиция (ЭЭ) ЭМИ РЧ в диапазоне частот 30кГц…300МГц определяется как произведение квадрата напряженности электрического или магнитного поля на время воздействия на человека.

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭе = Е2Т[ (В/м)2 ч]. (2.16).

Энергетическая экспозиция, создаваемая электрическим полем, равна ЭЭн = Н2Т[ (а/м)2 ч]. (2.17).

В случае импульсно-модулированных колебаний оценка проводится по средней за период следования импульса мощности источника ЭМИ РЧ и, соответственно, средней интенсивности ЭМИ РЧ.

Энергетическая экспозиция за рабочий день (рабочую смену) не должна превышать значений, указанных в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Предельно допустимые значения энергетической экспозиции.

Примечание. В настоящих Санитарных нормах и правилах во всех случаях при указании диапазонов частот каждый диапазон исключает нижний и включает верхний предел частоты.

Предельно допустимые значения интенсивности ЭМИ РЧ (Епду, Нпду, ППЭпду) в зависимости от времени воздействия в течение рабочего дня (рабочей смены) и допустимое время воздействия в зависимости от интенсивности ЭМИ РЧ определяется по формулам:

Епду = (ЭЭепд / Т)^½, Т = ЭЭ / Е²; (2.18).

Нпду = (ЭЭнпд / Т)^½, Т = ЭЭ / Н²; (2.19).

ППЭпду = Ээппэпд / Т, Т = Ээппэпд / ППЭ. (2.20).

Предельно допустимая интенсивность воздействия от антенн, работающих в режиме кругового обзора, или сканирования с частотой не более 1Гц и скважностью не менее 20 определяется по формуле:

ППЭпду = К (ЭЭппэ /Т), (2.21),.

где К — коэффициент ослабления биологической активности прерывистых воздействий, равный 10.

Независимо от продолжительности воздействия интенсивность не должна превышать максимальных значений (например, 1000 мкВт/ см² для диапазона частот 300 МГц…300ГГЦ).

Для случаев локального облучения кистей рук при работе с микрополосковыми СВЧ — устройствами предельно допустимые уровни воздействия определяются по формуле:

ППЭпду = К1 (ЭЭппэ /Т), (2.22),.

где К1 — коэффициент ослабления биологической эффективности, равный 12,5. При этом плотность потока энергии на кистях рук не должна превышать 5000 мкВт/см².

Предельно допустимые уровни ЭМИ РЧ должны определяться, исходя из предположения, что воздействие имеет место в течение всего рабочего дня (рабочей смены).

Сокращение продолжительности воздействия, должно быть подтверждено технологическими распорядительными документами и (или) результатами хронометража.

Средства защиты от воздействия электромагнитных излучений. При разработке средств защиты от воздействия электромагнитных излучений учитывается следующее:

уменьшение излучения непосредственно в самом источнике;

экранирование источника излучения;

экранирование рабочего места у источника излучения или удаление рабочего места от него;

применение индивидуальных средств защиты.

В зависимости от диапазона частот, типа источника излучения, его мощности и характера технологического процесса может быть применен один из указанных методов защиты или любая их комбинация. Средства защиты должны обеспечивать выполнение следующих основных требований:

не вызывать существенных искажений электромагнитного поля применяемыми защитными средствами;

не ухудшать работу обслуживающего персонала;

не снижать производительность их труда.

Основным и наиболее эффективным средством защиты людей от воздействия электромагнитных излучений является автоматизация технологического процесса, применение дистанционного управления высокочастотными установками и вынесение источников излучения из помещений, где находятся люди.

Весьма эффективным способом защиты является экранирование источников излучения при помощи металлических щитов (экранов) и камер. В материале металлического экрана возникают вихревые токи, создающие электромагнитное поле, противоположное экранируемому. В результате такого противодействия ЭМП источника излучения локализуется. Материалом для экранирования могут быть металлические листы толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4ґ 4 мм из металла, обладающего высокой электропроводностью и магнитной проницаемостью (медь, алюминий, латунь, малоуглеродистая сталь).

Уменьшение энергии излучения у источников достигается выполнением специальных мероприятий. К ним относятся, например, полное экранирование шкафа передатчиков с устранением щелей и других неплотностей в металлической обивке и соблюдением электрического контакта по всему периметру экрана, экранирование смотровых жалюзей и окон передатчиков с помощью металлической сетки или специального стекла с металлизированным слоем (ТУ 1116 — 63) и т. п. В зависимости от типа установок и характера применяемого технологического процесса конструктивное оформление защитных экранов может быть различным.

При экранировании степень ослабления напряженности электромагнитного поля определяется эффективностью экранирования, она оценивается в децибелах, которая показывает, во сколько раз уменьшилась напряженность поля на данном участке:

Э = 20lg (Е₀/Еэ), дб; Э = 20 lg (Н₀/Нэ), дб. (2.23).

где Е_0, Н_0 — напряженность поля до экранировании;

Еэ, Нэ — напряженность поля при экранировании.

Степень экранирования (в относительных единицах) определяется из соотношений:

Эст = Е₀ / Еэ, Эст = Н₀ / Нэ. (2.24).

Общее экранирование высокочастотной установки достигается созданием экранированной камеры, где размещается установка. Управление установкой осуществляется дистанционною обслуживающий персонал не должен находится в экранированном помещении.

Наибольший эффект достигается при общем экранировании всех элементов высокочастотной установки. Обследование находящихся в эксплуатации радиопередатчиков различных типов показывает, что некачественная экранировка любого участка экрана почти в равной мере ухудшает общую эффективность экранировки передатчика.

В зависимости от мощности источника и диапазона волн применяются различные типы экранов: сплошные металлические; сетчатые металлические; мягкие металлические с хлопчатобумажной или другой тканью; поглощающие. Все экраны, кроме поглощающих, обеспечивают отражение СВЧ энергии.

При выборе толщины сплошного экрана обычно исходят из конструктивных соображений, поскольку глубина проникновения электромагнитной энергии высоких и сверхвысоких частот мала. Экраны выполняются в виде замкнутых поверхностей из металлических листов толщиной 0,5−1 мм, окружающих экранируемый объект. При толщине экрана в 0,01 мм поле СВЧ ослабляется на 50 дб (в 100 000 раз). Для облегчения веса экрана можно пользоваться даже тонкой фольгой.

Сетчатый экран обладает худшими экранирующими свойствами по сравнению со сплошными экранами. Сетчатые экраны находят широкое применение, когда нужно ослабить поток мощности СВЧ на 20−30 дб (в 100 — 1000 раз). Например, металлическая сетка из проволоки диметром 0,08 мм, имеющая 560 ячеек на 1 см² в диапазоне волн от 1 до 10 см, дает ослабление мощности СВЧ от 25 до 45 дб.

Таблица 2.5. Ослабление мощности СВЧ при помощи ткани арт.4381.

Эластичные экраны предназначены для изготовления экранных штор, драпировок, чехлов и специальной одежды (комбинезонов, халатов, капюшонов), защищающих обслуживающий персонал от излучений СВЧ энергии. Материалом для эластичных экранов служит хлопчатобумажная ткань, в структуре которой такие металлические нити образуют сетку с размерами ячейки 0,5 ґ 0,5 мм, диаметр проволоки 0,08 — 0,53 мм. Защитные свойства ткани арт.4381 сохраняются при температуре от -40 до +100° С и при относительной влажности до 98% (табл. 2.5).

Прозрачные экраны изготавливаются из специального оптически прозрачного стекла, покрытого двуокисью олова — SnO_2. Плоские стекла выпускаются размером 650 ґ 500 мм (ТУ 166−63). Стекло создает ослабление мощности СВЧ порядка 30 дб в диапазоне волн 0,8 … 150 см.

В некоторых случаях полное экранирование источника излучения вызывает нарушение рабочего процесса в генераторе за счет отражений от внутренней поверхности экрана. Для уменьшения этих помех применяют поглощающие экраны. Наибольший эффект достигается в том случае, когда электромагнитные волны падают на поглощающую поверхность экрана перпендикулярно. Наносимые на экран поглощающие покрытия должны полностью поглощать электромагнитную энергию.

• 1. В. К. Горбаченко, В. В. Курманов. Электронные системы управления подачей топлива в дизелях: Обзорная информация. -М.:ЦНИИ-ТЭИавтопром, 2003.-51с.
• 2. Б. А. Взоров, К. К. Молчанов. Снижение расхода топлива сельскохозяйственными тракторами путем оптимизации режимов работы двигателей// Тракторы и сельхозмашины.-2001;№ 6 — с.10−14.
• 3. Под редакцией А. Л. Новоселова. Повышение экологической безопасности автотракторной техники. АГТУ им. И. И. Ползунова. Сборник статей. Барнаул 2002.
• 4. Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/
• 5. Безопасность жизнедеятельности: Тексты лекций / Сост.: А. И. Павлов. — М.: МИЭМП, 2003. — 20 с.
• 6. Пивоваров Ю. П., Королик В. В., Зиневич Л. С. Гигиены и основы экологии человека: Учеб. пособие. — Ростов н/Д: Феникс, 2002.
• 7. Белов С. В. БЖД. — Высшая школа, 2001.