Разработка системы обеспечения нормативных параметров воздуха рабочей зоны машинистов горно-транспортных машин на угольных разрезах Северо-Востока тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Харькова, Наталья Борисовна

• Харькова, Наталья Борисовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Харькова, Наталья Борисовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРЫ РАЗРЕЗОВ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ И

МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТРУДА

МАШИНИСТОВ ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН.

1.1. Источники и степень загрязнения атмосферы разрезов.

1.2. Анализ эффективности способов борьбы с пылью и газами на разрезах.

1.3. Микроклиматические условия труда машинистов горнотранспортных машин.

1.4. Способы и средства предупреждения загрязнения атмосферы кабин горно-транспортных машин.

Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕРМОВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА В КАБИНАХ ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

2.1. Теплопоступление в кабины в летний период года.

2.1.1. Теплопоступление через непрозрачные стены, потолок, пол.

2.1.2. Поступление тепла через светопрозрачные ограждения

2.2. Зимний тепловой режим в кабинах горно-транспортных машин.

2.3. Теоретическое обоснование выбора нагревательных приборов

2.4. Теоретическое обоснование расчета необходимой мощности отопительных приборов для кабин в стационарных условиях наружного воздуха.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕНИ ОТКРЫВАНИЯ ДВЕРЕЙ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

В МОДЕЛИ КАБИНЫ ЭКСКАВАТОРА.

3.1. Обоснование модели кабины экскаватора.

3.2. Выбор контрольно-измерительной аппаратуры и обоснование мест установки.

3.2.1. Выбор контрольно-измерительной аппаратуры.

3.2.2. Обоснование необходимого и достаточного количества измерений.

3.2.3. Обоснование критериев подобия.

3.2.4. Порядок проведения эксперимента.

3.3. Анализ результатов исследований на модели кабины.

Выводы.

4. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ > НОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В

КАБИНАХ ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН.

4.1. Обзор существующего положения в создании систем кондиционирования воздуха.

4.2. Анализ кондиционирующих установок, применяемых для кондиционирования воздуха в кабинах горно-транспортных машин.

4.3. Выбор и обоснование системы климатконтроля в кабинах горно-транспортных машин.

4.4. Методические основы проектирования системы обеспечения нормируемых параметров микроклимата.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы обеспечения нормативных параметров воздуха рабочей зоны машинистов горно-транспортных машин на угольных разрезах Северо-Востока»

Угольные разрезы Северо-востока располагаются в районах с суровыми климатическими условиями, оказывающими негативное воздействие на трудящихся, вызывая различные формы заболеваний и нарушение технологических процессов

Актуальность работы. В России в 2003 г. открытым способом добыто 183,3 млн. т угля, что составляет 66,0 % от общей добычи. Общая добыча составила 276,5 млн. т.

Большая часть угольных разрезов территориально располагается в районах Северо-Востока, характеризующихся холодными зимами и сравнительно жарким летом, а также значительными суточными перепадами температур воздуха в летний и зимний периоды, что обусловливает неблагоприятные условия труда машинистов горно-транспортных машин.

Применение высокопроизводительной техники, транспортных средств и взрывных работ сопровождается интенсивным пылеобразованием и выбросами значительных количеств вредных газов в атмосферу разреза.

Практика показывает, что применение различных способов и средств искусственного улучшения атмосферы разрезов не обеспечивает создания требуемых микроклиматических и санитарно-гигиенических норм как в атмосфере разрезов, так и в кабинах горно-транспортных машин, что приводит к заболеваниям машинистов.

Подаваемого в кабины горно-транспортных машин средства очистки воздуха от вредных примесей не обеспечивают нормальный температурно-влажностный режим во всем объеме кабин, а в ряде случаев и не снижают концентрацию пыли до ПДК.

В этой связи необходимо провести тщательный анализ условий труда машинистов горно-транспортных машин, обосновать выбор системы кон

Акционирования воздуха, подаваемого в кабины, и способ автоматического регулирования параметров ее работы.

Необходимо рассмотреть также теоретические положения термовлаж-ностного режима в кабинах в теплый и холодный периоды года и дать обоснование выбора устройств и приборов контроля, регулирующих работу системы с учетом изменяющихся условий вне кабины и внутри ее.

Создание систем обеспечения нормативных параметров микроклимата в рабочей зоне машинистов горно-транспортных машин, работающих в режиме автоматического регулирования параметров работы средств кондиционирования воздуха, подаваемого в кабины, с учетом меняющихся условий в кабинах и вне их в течение суток и времени года, является актуальной задачей с социальной и экономической точек зрения.

Цель работы: установление теоретических зависимостей, описывающих динамику термовлажностного режима в кабинах горно-транспортных машин и обоснование параметров и метода автоматического регулирования установок кондиционирования для снижения уровня заболеваемости.

Идея работы заключается в использовании законов тепломассопере-носа для установления зависимостей, описывающих термовлажностный режим в кабинах горно-транспортных машин.

Основные научные результаты, разработанные лично соискателем, н их новизна:

1. Предложены зависимости, учитывающие влияние солнечной радиации и коэффициента обеспеченности параметров микроклимата, позволяющие обосновать мощность и производительность установок кондиционирования воздуха.

2. Нормативные параметры воздуха рабочей зоны во всем объеме кабины должны обеспечиваться путем использования автоматических систем регулирования параметров и управления установок кондиционирования в следящем режиме.

3. Обоснование и учет коэффициента обеспеченности нормируемых параметров микроклимата повышает точность расчета теплопотерь в кабинах.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов н рекомендаций подтверждена:

• использованием фундаментальных законов тепломассопереноса;

• значительным объемом экспериментальных исследований (100 циклов измерений);

• хорошей сходимостью результатов наших исследований с результатами работ других авторов (погрешность не превышает 15%).

Научное значение диссертации состоит в определении параметров процесса теплообмена в кабинах горно-транспортных машин с учетом влияния температуры внутренних поверхностей кабин и коэффициента обеспеченности, а также в обосновании системы кондиционирования воздуха, работающей в автоматическом режиме, с учетом меняющихся параметров микроклимата и концентрации пыли и газов в кабинах горнотранспортных машин.

Практическая ценность работы состоит в разработке методических основ расчета системы кондиционирования воздуха, подаваемого в кабины (теплонагревательных и холодопроизводящих агрегатов).

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на симпозиуме «Неделя горняка» (2004 г.), на конференции «Безопасность жизнедеятельности» (Новочеркасск, 2004) и семинарах кафедры Аэрологии и охраны труда Московского государственного горного университета (Москва, 2003-2004 гг.).

Реализация работы. Основные научные результаты работы приняты угольным департаментом Министерства энергетики в качестве рекомендаций по разработке проекта систем кондиционирования воздуха, подаваемого в кабины горно-транспортных машин.

Публикации. Основные результаты научных исследований изложены в 6 публикациях, 2 из которых - в ведущих научных журналах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованной литературы из 78 наименований, содержит 19 табл., 20 рис.

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Харькова, Наталья Борисовна

Выводы

В результате проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

1. Для автоматизированного контроля параметров микроклимата в кабинах горно-транспортных машин и управления работой кондиционеров необходимо применять прецизионные системы, привязанные к конкретным условиям.

2. Комфортные системы не обеспечат требуемые параметры микроклимата в зимний период.

3. Для обеспечения требуемого качества воздуха, подаваемого в кабины необходимо предусмотреть в системе управляющего воздействия на работу средств очистки воздуха от пыли.

4. В качестве автоматизированной системы контроля параметров микроклимата и управляющего воздействия на работу средств кондиционирования и очистки воздуха целесообразно использовать систему «Микроклимат»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный анализ результатов исследований показал:

1. Установлено, что более 50% рабочих мест на угольных разрезах не соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям и нормам по параметрам микроклимата и качества воздуха в рабочей зоне. Из-за необеспеченности требуемых норм микроклимата (1 = 18-20°С, W = 40-60%, концентрация пыли (ПДК), С = 5-10 кг/м3) возрастает профессиональная заболеваемость машинистов горно-транспортных машин пылевыми бронхитами, пневмокониозом, вибрационной болезнью, болезнью опорно-двигательного аппарата.

2. Существенными причинами заболевания машинистов являются неравномерность распределения температуры воздуха в объеме кабины, резкие перепады температуры и относительной влажности воздуха по высоте кабины, а также подвижность его при открывании и закрывании дверей кабины.

3. Исследованиями влияния открывания дверей модели кабины установлено, что время охлаждения кабины в зимний период при открытой двери составляет 20-30 секунд, а время нагрева воздуха при закрытой двери во много раз превосходит время охлаждения и составляет 10-15 мин.

4. Теоретические положения теплообмена кабин горно-транспортных машин учитывают изменения температуры атмосферы вне кабин, допустимые колебания температуры внутренних стенок кабин и параметры солнечной радиации, что позволяет более точно рассчитать производительность и мощность установок кондиционирования воздуха, подаваемого в кабины.

5. Обосновано, что для обеспечения качества воздуха и параметров микроклимата в кабинах горно-транспортных машин необходимо создавать единые системы, работающие в следящем режиме и обеспечивающие автоматическое регулирование параметров работы с учетом меняющихся условий.

6. Обосновано применение автоматизированной системы «Микроклимат», обеспечивающей требуемое качество и нормативные параметры температур и относительной влажности воздуха в кабинах горнотранспортных машин.

7. Разработаны методические основы расчета параметров системы очистки и кондиционирования воздуха, подаваемого в кабины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Харькова, Наталья Борисовна, 2004 год

1. A.C. № 583937 СССР. Устройство для кондиционирования воздуха в рабочей кабине машины. Ю.А.Волокитин, Л.С.Еремин. Опубл. в Б.И. 1977, № 46.

2. A.c. № 1017523 СССР. Система кондиционирования воздуха для транспортного средства. А.И.Лавочник, Г.С.Вальдман, И.М.Геллер и др. Опубл. в Б.И. 1983.-№ 18.

3. A.C. № 1418080 СССР. Устройство для кондиционирования воздуха транспортного средства. В.А.Арефьев, В.В.Толстых, В.А.Джунь и др. Опубл. в Б.И. 1988, - № 31.

4. ASHRAE Handbook. Systems. USA, Atlanta, 1992.

5. Балаболкин A.H., Соковнин В.И. Кондиционирование воздуха в кабинах горных машин, применяемых в условиях сухого и жаркого кбимата. Сб. Борьба с пылью на открытых горных работах. М,, Изд. ИГД им. А.А.Скочинского, 1969.

6. Баратов Э.Ш., Хохотва H.H. Вентиляция и кондиционирование воздуха на глубоких шахтах Бельгии. Киев, Гостехиздат УССР, 1964, 71 с.

7. Бересневич П.В. Нормализация атмосферы рабочих зон железорудных карьеров при интенсификации горных работ. Автореф. дисс. . докт. техн. наук. Кривой Рог, 1983. 43 с.

8. Бержанский В.М., Евстафьев И.И., Лагунов И.М., Ляшко Д.А. Автоматизированная система «Микроклимат». В кн. Экобезопасность. Технология устойчивого развития.

9. Гармаш А.П. Исследование искусственной вентиляции и разработка методики ее расчета для вытянутых в плане карьеров. Дисс. . канд. техн. наук. 1977.

10. Гиндоян А.Г. Теплотехнические основы расчета и оценки полов жилых и общественных зданий. Научные труды НИИ Мосстроя, вып. III. Изд-во «Советская Россия», 1966.

11. Гуль Ю.В. Методы управления параметрами микроклимата и воздухообмена в глубоких карьерах. М., Изд. ЛГИ, 1975,43 с.

12. Гухман A.A. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена. Изд-во «Высшая школа», 1967.

13. Ивашкин B.C. Борьба с пылью и газами на угольных разрезах. М., Недра, 1980.- 152 с.

14. Ищук И.Г., Поздняков Г.А. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий. Справочник. М., Недра, 1991. с. 253.

15. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. М., Высшая школа, 1979. 223 с.

16. Каменев П.Н. Отопление и вентиляция. Ч. 2. Вентиляция. М., Стройиз-дат, 1966.-480 с.

17. Карслоух С., Егер Д.К. Теплопроводность твердых тел. Минск, изд-во «Наука», 1964.

18. Кирин Б.Ф., Слепцов В.И. Анализ существующих систем очистки воздуха в кабинах горно-транспортных машин. Безопасность труда в промышленности. № 5,2002, с. 37-38.

19. Кирин Б.Ф., Слепцов В.И. Выбор газопылеочистительной системы по технико-экономическим параметрам. Безопасность труда в промышленности, № 4, 2002, с. 27-28.

20. Кирин Б.Ф., Харькова Н.Б. Санитарные и микроклиматические условия труда машинистов горно-транспортных машин эксплуатируемых на угольных разрезах Северо-востока РФ. Горные машины и автоматика, № 4, 2004, с. 22-24.

21. Кирин Б.Ф., Харькова Н.Б. Теоретические положения тепловых процессов в кабинах горно-транспортных машин угольных разрезов Северо-востока. Научные сообщения ННЦ ГП ИГД им. А.А.Скочинского. М., № 328, 2004.

22. Кисин М.И. Расчет потерь тепла при лучистом отоплении. Сб. ЦНИИПСа. «Вопросы отопления и вентиляции» № 2. Стройиздат, 1952.

23. Козлов В.М., Пономарчук Г.П. Опыт применения водовоздушной и быстродействующей полимерной пены на дренажных полигонах. Колыма. 1976, № 7, с. 28-29.

24. Конорев М.М., Нестеренко Г.Ф. Вентиляция и пылегазовыделение в атмосфере карьеров. Изд-во Екатеринбург. 2000.

25. Коркин В.Д. Кондиционирование воздуха что это такое. Журнал АВОК№ 1,2004.

26. Кочай В.Я., Замараев В.Н. Датчики влажности и температуры. Тезисы докладов II Международного симпозиума «Композиты и глубокая переработка природных ресурсов». Н.Челны, 1999, с. 59.

27. Кудряшов В.В., Уманцев Р.Ф., Шуринова М.К. Термовлажностная обеспыливающая обработка многолетнемерзлого разрушенного угольного массива. М., 1991.

28. Кулешов A.A., Тымовский Л.Г. Эксплуатация карьерного транспорта в условиях Севера. М., Недра, 1973. 144 с.

29. Куликов В.П. Кондиционирующая вентиляция кабин управления экскаваторов. «Уголь», 1968, №11.

30. Куликов В.П., Рогалис Ю.П. Проветривание угольных разрезов. М., Недра, 1973.224 с.

31. Кунин А.Н., Загидцулин P.P., Зиновьев А.П. и др. Пылесвязывающие средства для борьбы с пылью на автодорогах разрезов в зимний период «Борьба с силикозом», М., Наука, 1986. Вып. 12. С. 141-147.

32. Кунин А.Н. Испытание экспериментального образца передвижного пылеулавливающего агрегата АПП «Совершенствование технологических процессов добычи угля открытым способом. Челябинск, НИОГР, 1990. С. 119-124.

33. Кунин А.Н., Назарова Н.Ю. Технология обеспыливания автодорог уни-версинами. Повышение эффективности производства на открытых горных работах. Киев. УкрНИИпроект, 1986, с. 35-42.

34. Кунин В.Н., Матвеев Г.И. О возможности принудительной вентиляции карьеров мощными тепловыми струями: Сб. научн. тр. Челябинск, ЦПИ, 1972, с. 61-63.

35. Купцов С.И., Малинин Е.А. Исследование воздухообмена в микроавтобусе РАВ-977 с помощью сидетона. Автомобильная промышленность. 1970, № 2, с. 13-14.

36. Лыков A.B. Теория теплопроводности. Изд-во «Высшая школа», 1967.

37. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник, М., Энергия, 1975, с. 207268.

38. Мазырин Г.П., Филатов С.С. Создание комфортных условий труда в кабинах машин с двигателями внутреннего сгорания. Борьба с пылью игазами на карьерах. Свердловск, Уральское книжное изд-во. 1972, вып. 4, с. 12-17.

39. Миханлов A.M. Охрана окружающей среды при разработке месторождений открытым способом. М., Недра, 1981, с. 184.

40. Никитин B.C., Битколов Н.Э. Проветривание карьеров. Изд. 2-е. М., Недра, 1975.

41. Никитин B.C., Битколов Н.З. Проектирование вентиляции в карьерах. М., Недра, 1980.50.0ценка влияния Кангаласского угольного комплекса на окружающую среду. Препринт. Я., 1997.

42. Полушкин В.И., Русак О.Н., Бурцев С.И. и др. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (теоретические основы создания микроклимата в помещении). Учеб. пособие. СПб, Профессия, 2002.

43. Ржевский В.В. О соответствии техники, технологии и организации открытых разработок карьеров будущего. Интенсификация открытых разработок месторождения полезных ископаемых. М., Недра, 1975. 56 с.

44. Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. М., Недра, 1980.

45. Рогалев В.А., Цейтлин A.A., Коваленко В.Т. Вентиляция кабин машинистов экскаваторов в условиях Севера. Вентиляция шахт и рудников. Л., 1976, вып. 3, с. 99-101.

46. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. М., Высшая школа, 1973. С. 287.

47. Силаев В.В. Аэрологические основы проектирования вентиляции карьеров. Дисс. дот. техн. наук. 1993.

48. Слепцов В.И. Кондиционер для теплохладодснабжения кабин горнотранспортных машин в условиях Севера. Информационный листок № 85-006-01 Якутского ЦНТИ. Якутск, 2001.

49. Слепцов В.И. Микроклимат кабин северной техники. Якутск. Изд-во СО РАН. 2001.С. 192.

50. Слепцов В.И. Система очищения воздуха от вредных примесей в кабине транспортных машин в условиях загазованности и запыленности. Информационный листок № 85-008-01 Якутского ЦНТИ, Якутск, 2001.

51. Слепцов В.И. Способы кондиционирования воздуха и гашения вибрации в кабинах горно-транспортных средств при воздействии холодного климата. Информационный листок № 85-007-01 Чкутского ЦНТИ. Якутск, 2001.

52. Сотников А.Т. Система кондиционирования воздуха с количественным регулированием. J1., Стройиздат, 1979. 168 с.

53. Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Л., ВВИТКУ, 1970.

54. Титов В.П. К вопросу теплотехнического расчета нарушенных стен с учетом инфильтрации воздуха. Техн. инф. № 4(8). Главстройпроект, 1961.

55. Уманцев Р.Ф., Мезенцев Ю.Н., Рябчиков В.Т. Опыт борьбы с пылью в зимнее время на автодорогах Нерюнгринского разреза. Безопасность труда в промышленности, 1988, № 1, с. 23-25.

56. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров. М., Недра, 1985. 271 с.

57. Ушаков Ф.В. Теплопередача через ограждения при фильтрации воздуха. Стройиздат, 1969.

58. Филатов С.С., Михайлов В.А., Вершинин A.A. Кондиционирование воздуха в кабинах горных машин. Борьба с пылью и газами на карьерах. М., Недра, 1973, с. 50-58.

59. Филатов С.С., Павлов А.И., Конарев М.М., Шадрин A.C. Способы об-щеобщеобменной вентиляции карьеров турбулентными струями. Безопасность труда в промышленности, 1971, № 11.

60. Харькова Н.Б. Анализ условий труда машинистов горно-транспортных машин в условиях сурового климата Северо-востока. Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд-во МГГУ, № 3,2004, с. 15-18.

61. Харькова Н.Б. К обоснованию выбора системы очистки воздуха, подаваемого в кабины горно-транспортных машин. Горный информационно-аналитический бюллетень. Изд-во МГГУ, № 3, 2004, с. 18-20.

62. Харькова Н.Б. К обоснованию системы контроля и обеспечения требуемых санитарно-гигиенических и микролкиматических условий труда машинистов горно-транспортных машин на угольных разрезах Северо-востока. Справка № 27/9-327 от 14.11.2003.

63. Хохотва H.H., Яковенко А.К. Кондиционирование воздуха при строительстве глубоких шахт. М., Недра, 1985, 183 с.

64. Цейтлин A.A. Кондиционирование воздуха в кабинах экскаваторов. Научные работы институтов охраны труда ЫЦСПС, вып. 65. М., Профиз-дат, 1970.

65. Чулаков П.Ч. Очистка и кондиционирование воздуха в кабинах экскаваторов. Сб. Опыт борьбы с загазированностью и запыленностью атмосферы карьеров. М., Изд. Цветметинформация, 1968.

66. Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров. М., Недра, 1973.

67. Щербань А.Н., Кремнев O.A., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт. М., Недра, 1977, 359 с.

68. Языков В.Н. Теоретические основы проектирования судовых систем кондиционирования воздуха. М., Высшая школа, 1971.