Методы защиты от электромагнитных полей

Ослабить мощность электромагнитного поля на рабочем месте можно уменьшением мощности излучения генератора, а также установкой отражающего или поглощающего экранов; применени­ем индивидуальных средств защиты; организационными мерами.

Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов.

Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Отражающие экраны делают из хорошо проводящих: металлов — меди, латуни, алюминия, стали. Защитное действие обусловлено тем, что экранируемое поле создает в экране токи Фуко, наводящие в нем вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе противоположное экранируемому полю. Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину. Уменьшение амплитуды падающей волны по мере ее проникновения в проводящую среду характеризует понятие глубины проникновения. Например, если электромагнитная волна имеет частоту f, равную 8 кГц, и проникает в среду, то глубина проникновения z равна 0,005 см. На глубине, равной 0,05 мм, амплитуды Е_а и Н_а, падающей волны умень­шаются в 2,7 раза даже при очень низкой частоте. Рост частоты способствует уменьшению глубины проникновения.

Одним из способов снижения излучаемой мощности является правильный выбор генератора. В тех случаях, когда необходимо уменьшить мощность излучения генератора, применяют поглотители мощности, которые полностью поглощают или ослабляют в необходимой степени передаваемую энергию на пути от генера­тора к излучающему устройству. Для защиты от электрических полей промышленной частоты необходимо увеличивать высоту подвеса фазных проводов ЛЭП, уменьшать расстояние между ними и т. д. Правильным подбором геометрических параметров можно снизить напряженность поля вблизи ЛЭП в 1,6—1,8 раза.

В тех случаях, когда рассмотренные методы защиты от электромагнитного излучения недостаточно эффективны, необходимо использовать средства индивидуальной защиты: комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, защищающие организм человека по принципу сетчатого экрана. Для защиты глаз от электромагнитного излучения применяют очки марки ЗП5-90, вмонтированные в капюшон или отдельно. Стекла очков покрыты полупровод­никовым оловом (SnO₂), которое дает ослабление электромагнитной энергии до 30 дБ при светопропускании не ниже 74%.

К способам защиты от статического электричества относятся: отвод заряда в заземлитель и увеличение электропроводности диэлектриков (увлажнение воздуха, обработка поверхности, нанесение антистатических веществ (добавок) нейтрализация зарядов).

Измерение напряженности и плотности потока энергии электромагнитных полей. Для измерения напряженности электрической и магнитной со­ставляющих поля ВЧ и УВЧ используется высокочувствительный прибор ИЭМП-Т, удобный в эксплуатации благодаря компактности и малому весу.

Для измерения напряженности электромагнитного поля промышленной частоты используется измеритель напряженности ИНЭП-50 Измерение напряженности электромагнитного поля на рабочих местах производится в случае приемки электроустановок в эксплуатацию, при изменении конструкции электроустановок, схемы подключения токоведущих элементов и режимов работы установки, а также при текущем санитарном контроле.

Для измерения плотности потока энергии в диапазоне СВЧ применяются приборы ПЗ-13, ПЗ-9, позволяющие производить изме­рения в пределах 0,02—316 мВт/см². Плотность потока энергии можно также измерять приборами МЗ-1, МЗ-2, радар-тестерами ГК4-14, ГК4-ЗА.

Контролировать повышение уровня излучения СВЧ можно индикатором (сигнализатором) СВЧ-колебаний П2-2

Измеритель плотности потока энергии электромагнитного поля П3-18. Предназначен для измерения средних значений плотности потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля (ЭМП) в дальней зоне СВЧ источников излучения и непосредственно на рабочих местах персонала, обслуживающего радиотехнические установки. Основные элементы измерителя ППЭ: антенна-преобразователь (АП-ППЭ-1); индикатор Я6П-110; сетевой (встроенный) и аккумуляторный блоки питания.

Работа измерителя ППЭ ЭМП основана на приеме и преобразовании СВЧ сигналов в постоянный ток антенной–преобразователем и отсчета значения постоянного тока, пропорционального интенсивности ЭМП, цифровым индикатором. Отсчет измеряемой величины производится в децибелах (дБ) [5].

Принцип действия ИППЭ поясняется схемой:

Антенна-преобразователь (АП) выполнена на основе системы последовательно соединенных тонкопленочных термопар (многослойная термопара), размещенных на конической поверхности. При измерениях АП помещается в измеряемое ЭМП, при воздействии, которого, за счет поглощения энергии ЭМП, на каждой из термопар возникает градиент температур, величина которого прямо пропорциональна величине ППЭ ЭМП.

Измерение градиента температур осуществляется путем изменения термоЭДС, возникающей на термопарах. Суммарная термоЭДС по резистивной линии связи (ЛС) передается к измерителю температуры, который состоит из линейного усилителя постоянного тока (УПТ), размещенного в ручке АП и индикатора, вход которого соединен с выходом УПТ.

В индикаторе происходит преобразование усиленного сигнала по логарифмическому закону, затем преобразование в цифровую форму и отсчет измеряемой интенсивности ЭМП на цифрах табло в дБ относительно нижнего предела измерений используемого АП.

2.6 ЛЕКЦИЯ 6. (2 часа) РИСКИ. ТАКСОНОМИЯ ОПАСНОСТЕЙ

 

Понятие риска, приемлемый риск, методы определения риска, анализ и управление риском; система Человек-Машина-Среда; таксономия опасностей как наука; классификация опасностей; номенклатура опасностей; квантификация и идентификация опасностей; причины и последствия.

Риск выражает вероятность нежелательного события, вызван­ного действием на человека конкретной опасности. Аналитически риск определяют отношением частоты реализации опасностей к возможному их числу:

где R —риск; N — частота нежелательных событий в единицу времени t; Q - число объектов риска, подверженных определенному фактору риска f.

Приемлемый (допустимый) риск. Конечной целью всех мероприятий по обеспечению безопасно­сти является существенное уменьшение причиняемого вреда, по­этому необходимо определить приемлемую степень безопасности, вреда и риска.

Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты, и представляет некото­рый компромисс между уровнем безопасности и возможностями ее достижения. Экономические возможности повышения безопасности технических систем небезграничны. Увеличение затрат на повышение безопасности снижает технический риск, но в то же время повышает риск социальный.

В отношении людей степень приемлемости вреда и риска не яв­ляется постоянной величиной; напротив, она меняется в зависимо­сти от места и времени в соответствии с общими условиями жизни и уровнем социального развития и фактически представляет собой компромисс между человеческим и экономическими факторами, а также техническими возможностями. Приведем пример.

Пример 1. Определить риск R_пр. гибели человека на производстве за 1 год, если известно, что ежегодно погибает около 14 тыс. человек, а численность работа­ющих составляет примерно 140 млн. человек.

R_пр.=14000/140 000 000=0,0001=1*10^-4

Другими словами, на производстве из 10 тыс. работающих погибает 1 человек.

Индивидуальный риск характеризует опасность определенного вида для отдельного индивидуума.

Суммарный риск имеет минимум при определенном соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферу. Это обстоятельство и нужно учитывать при выборе риска, с которым общество пока вынуждено мириться.

В некоторых странах, например в Голландии, приемлемые риски установлены в законодательном порядке. Максимально приемлемым уровнем индивидуального риска гибели человека обычно считается 1*10^-6 в год. Пренебрежимо малым считается индиви­дуальный риск гибели равный 1*^10-8 в год. Максимально приемле­мым риском для экосистем считается тот, при котором может по­страдать 5% видов биогеоценоза.

Можно выделить четыре методических подхода в определении риска:

1. Инженерный, опирающийся на статистику, расчет частот, вероят­ностный анализ безопасности, построение деревьев опасности.

2. Модельный, основанный на построении моделей воздействия вред­ных факторов на отдельного человека, профессиональные группы и т. д.

3. Экспертный, когда вероятность различных событий опреде­ляется на основе опроса опытных специалистов.

4. Социологический, основанный на опросе населения.

Управление риском. Конечной целью всех мероприятий по обеспечению безопасности является существенное уменьшение причиняемого вреда, поэтому они должны быть нацелены на предотвращение общего риска. Средства для этой цели можно расходовать потрем направлениям: а) на совершенствование технических систем и объектов; б) подготовку персонала; в) ликвидацию чрезвычайных ситуаций.

Качественный анализ риска, который иногда называют исследованием работоспособности, используется для выявления и идентификации существующих рисков, а количественный анализ применяют для оценки частоты или вероятности серьезных последствий в результате этих рисков. Числовые значения частоты могут быть взяты из существующих статистических данныx, а вероятности требуется определять методом испытаний или получать из банков данных.

Управлением риском открывает принципиально новые возможности повышения безопасности техносферы. К техническим, организационным и административным добавляются экономические ме­тоды управления риском. К последним относятся: страхование, денежная компенсация ущерба, платежи за риск и др. Специалисты считают целесообразным ввести квотирование риска в законодательном порядке.

В основе управления риском лежит методика сравнения затрат и получаемых выгод от снижения риска. Размер возможного ущерба и риск взаимосвязаны, но эту связь не всегда можно выразить математический зависимостью, поскольку математическая модель не позволяет учесть общий риск и другие обстоятельства, сопут­ствующие несчастному случаю. При этом можно выдвигать лишь весьма упрощенные гипотезы, неизбежно игнорирующие целый ряд факторов и обстоятельств, которые могут существенно влиять на окончательный исход события. Поэтому в одних случаях риск оценивают на основании анализа причиненного ущерба, а иногда, наоборот, возможный ущерб рассчитывают с учетом анализа конкретного риска.

Сочетание качественного и количественного анализа дает в результате оценку общего риска и вреда и может оказать большую помощь на разных стадиях проектирования и эксплуатации; эту оценку, однако, нужно пересматривать всякий раз, когда происходит модификация какого-либо элемента или подсистемы.

Стадия 1. Предварительный анализ опасности.

Шаг 1. Выявить источники опасности. Шаг 2. Определить, части системы, вызывающие эти опасности. Шаг 3. Ввести ограничения на анализ, то есть исключить опасности которые не будут изучаться.

Стадия 2. Выявление последовательности опасных ситуаций, построение дерева событий и опасностей.

Стадия 3. Анализ последствий.

Таксономия опасностей

Модель процесса деятельности в наиболее общем виде можно представить состоящей из трёх элементов с прямыми и обратными связями: человек — машина — окружающая среда (ЧМС). Обратные связи обусловлены всеобщим законом реактивности материального мира. Система ЧМС двухцелевая: одна цель состоит в достижении определенного эффекта, вторая — в исключении не­желательных последствий.

К нежелательным последствиям относятся: ущерб здоровью и жизни человека, пожары, аварии, катастрофы и т. п. Процессы, явления и различные воздействия на организм человека, вызывающие нежелательные последствия, называются опасностями. Для опасностей характерны следующие признаки: угроза жизни, ущерб здоровью, затруднения функционирования органов человека.

Таксономия — наука о классификации и систематизации сложных явлений, понятий, объектов. Поскольку опасность является понятием сложным, иерархическим, имеющим много признаков, таксономирование их выполняет сложную роль в организации научного знания в области безопасности деятельности, позволяет глубже познать, природу опасности.

По своему происхождению опасности бывают природные, технические, антропогенные, экологические, смешанные. Согласно стандарту опасности делятся на физические, химические, биологические, психофизические.

По времени проявления отрицательных последствий опасности делятся на импульсивные и кумулятивные.

По локализации — связанные с атмосферой, гидросферой, лито­сферой, космосом.

По последствиям различают факторы, вызывающие: утомле­ние, заболевания, травмы и т. д.

По ущербу от проявления опасности — социальный, экономический, технический, экологический и т. п.

По сфере проявления опасностей: бытовая, спортивная, дорожно-транспортная, производственная, военная и др.

По структуре; (строению) опасности делятся на простые и про­изводные, порождаемые взаимодействием простых.

По характеру воздействия на человека опасности можно разделить на активные и пассивные. К пассивным относятся опасности, активизирующиеся за счет энергии, носителем которой является сам человек. Это острые (колющие и режущие) неподвижные элементы; неровности поверхности, по которой перемещается че­ловек; уклоны, подъемы; незначительное трение между соприкасающимися поверхностями и др.

Различают априорные признаки (предвестники) опасности и апостериорные (следы) признаки опасности.

Номенклатура — перечень названий, терминов, систематизированных по определенному признаку. Представим общую номенклатуру опасностей по данным Всемирной организации здравоохра­нения (ВОЗ).

Алкоголь, аномальная температура воздуха, аномальная влажность воздуха, аномальная подвижность воздуха, аномальное барометрическое давление, арборициды, аномальное освещение, аномальная ионизация воздуха и т.п.. При выполнении конкретных исследований составляется номен­клатура опасностей для отдельных объектов (производств, цехов, рабочих мест, процессов, профессий и т. п.).

Квантификация — это введение количественных характеристик для оценки сложных, качественно определяемых понятий. Применяются численные, балльные и другие приемы квантификации. Наиболее распространенной оценкой опасности является риск.

Идентификация — это процесс обнаружения и установления количественных, временных, пространственных и иных характеристик, необходимых и достаточных для разработки профилактических и оперативных мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности.

Опасности обычно носят потенциальный, то есть скрытый характер. В процессе идентификации выявляются номенклатура опасностей, вероятность их проявлений, пространственная локализация (координаты), возможный ущерб и другие параметры, необходимые для решения конкретной задачи.

Причины — это совокупность обстоятельств, при которых опасности проявляются и вызывают те или иные нежелательные последствия или ущерб.

Опасность, причины, последствия являются основными характеристиками таких событий, как несчастный случай, пожар, чрезвычайная ситуация и т. д.

Триада "опасность — причины — нежелательные последствия" — это логический процесс развития, реализующий потенциальную опасность в реальный ущерб (последствие). Как правило, этот процесс многопричинный, так как, включает в себя несколько причин.

Одна и та же опасность может реализоваться в нежелательное событие через разные причины. В основе профилактики несчастных случаев лежит поиск причин. Примеры: Яд (опасность) — ошибка провизора (причина) — отравление (нежелательное последствие). Электроток — короткое замыкание — ожог. Алкоголь — употребление чрезмерного количества — смерть.

Человеческая практика дает основание для утверждения о том, чтолюбая деятельность потенциально опасна.

Ни в одном виде деятельности невозможно достичь абсолютной безопасности. Следовательно, можно сформулировать следующее заключение: любая деятельность потенциально опасна (аксиома).

 

2.7 ЛЕКЦИЯ 7. (2 часа) ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ