Скачать

Меры безопасности при работе с мощными лазерами

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Безопасность жизнедеятельности – наука о безопасном и комфортном взаимодействии человека с окружающей средой, включающей, в том числе и производство. Основная задача данной науки – изучение взаимодействия человека с окружающим миром для разработки стратегии повышения уровня безопасности, а так же – уменьшения вредного воздействия в случае возникновения какой-либо угрозы антропогенного или природного происхождения (1). На основании имеющихся данных выявляются факторы, приводящие к риску возникновения различных заболеваний при долговременном их воздействии, а так же приводящие к ухудшению самочувствия, отравлению или получения различных травм. В целях обеспечения безопасности создаются методики, позволяющие нормировать допустимые дозировки действия вредных факторов, поведения лиц, находящихся под их действием, и способы, позволяющие снизить их вредные воздействия.

Она базируется на достижениях таких наук, как психология, эргономика, социология, физиология, право, гигиена, экология и медицина, теория надежности и т.д. В итоге данная наука рассматривает вопросы по безопасности жизнедеятельности (БЖД) со всех точек зрения, стремится комплексно решать исследуемый вопрос (о профессиональных заболеваниях, экономических бедствиях). БЖД в системы обеспечения жизни и здоровья сотрудников в процессе трудовой деятельности включает правовые, социально – экономические, организационно – технические, санитарно – гигиенические и иные мероприятия. В процессе труда человек осуществляет целенаправленное взаимодействие с производственной средой, которая в свою очередь, рассматривается как социальное явление, включающее помимо вещественных элементов технического и естественного характера (инструменты и здания), специальные элементы, формирующиеся в сложном процессе всестороннего взаимодействия производственных сил, человека и окружающей среды.

В условиях современного автоматизированного производства, труд людей стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственных, психологических и физических сил. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

Не существует полностью безопасных и безвредных условий деятельности как таковой, так как риск порождает не только осуществление каких-либо движений и выполнение алгоритмов, но и отсутствие этих движений, не выполнение тех или иных ответственных операций собой и другими людьми, а так же существует риск непрогнозируемых случаев, непредвиденных обстоятельств, способных нанести ущерб в том или ином размере. Задача БЖД в производственных условиях – сводить к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной (в этих условиях) производительности труда (2).

Улучшение условий труда и его безопасность приводят к снижению производственного травматизма, профессиональных заболеваний, что сохраняет здоровье трудящихся.

Опираясь на законы РФ: (4) осуществим анализ вредных факторов, сопутствующих эксплуатации лазерного технологического комплекса «ROFIN» при формировании нанопористых структур материалов.

1. Классификация лазерного изделия и анализ опасных и вредных факторов, сопутствующих эксплуатации СО2-лазера «ROFIN»

Класс опасности лазерных изделий определяется при их разработке и указывается в технических условиях на изделия, эксплуатационной, ремонтной и другой технической и рекламной документации.

В соответствии с «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» №2392-81, утвержденным Министерством Здравоохранения Российской Федерации СО2-лазер «ROFIN» по опасности генерируемого излучения относится к лазерам 4 класса.

К 4 классу опасности относят лазерные изделия, диффузно отраженное излучение, которых опасно для наблюдения незащищенным глазом и открытых частей кожи на расстоянии 10 см. При их использовании соблюдают особую осторожность.

При эксплуатации лазера «ROFIN» возникают опасные и вредные производственные факторы физические, химические и психофизиологические (3).

К физически опасным и вредным производственным факторам при работе лазерной установки «ROFIN» относят:

-лазерное излучение (прямое, рассеянное или отраженное);

-ультрафиолетовое излучение;

-электромагнитное излучение;

-повышенное значение напряжения в электрических цепях;

-повышенная (пониженная) температура воздуха рабочей зоны;

-повышенная (пониженная) яркость света.

Химические опасные факторы при работе лазерной установки «ROFIN»:

газы с концентрацией превышающей предельно допустимую;

продукты взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемыми материалами.

Факторы тяжести и напряженности трудового процесса при работе лазерной установки «ROFIN»:

-монотония, гипокинезия, эмоциональная напряженность, психологический дискомфорт;

-локальные нагрузки на мышцы и кисти предплечья;

-напряженность анализаторных функций (зрение, слух).

Для уменьшения воздействия вредных факторов проводятся мероприятия по безопасности труда подразделяются на организационно-технические и на мероприятия по индивидуальной защите.

Организационно-технические мероприятия:

-Разработка инструкций, изготовление стендов-плакатов;

-Оборудование помещений;

-Установка системы сигнализации;

-Распределение зон ответственности;

-Обучение персонала обращению со средствами защиты.

Мероприятия по индивидуальной защите:

-Защитные очки;

-Защитная одежда.

СО2-лазерное оборудование, обладающее уникальными свойствами и преимуществами по сравнению с другим оборудованием, применяемым для аналогичных целей, представляет определенную опасность для здоровья обслуживающего персонала. Лазерные установки несут в себе потенциальную опасность прямого и отраженного лазерного излучения. Так же при эксплуатации лазерных установок имеют место и другие, вредные и опасные факторы, такие как: электромагнитные поля, шумы и вибрация, токсичные вещества, аэродисперсные системы, повышенное электрическое напряжение, микроклиматические условия, освещенность, пожарная опасность.

2 Лазерное излучение и защита от излучения

Результаты многочисленных медико-биологических экспериментов свидетельствуют о сложной зависимости биологического эффекта воздействия лазерного излучения от пространственных и энергетических его характеристик, условий облучения и от индивидуальных особенностей биологического объекта.

Основные факторы, определяющие биологические изменения тканей, вызванные лазерным излучением, следующие:

биологические свойства ткани;

время экспозиции;

функциональные особенности облучаемой ткани;

поглощенная доза лазерного излучения, которая зависит от оптических свойств ткани;

длина волны излучения;

энергия излучения;

частота следования импульсов;

длительность импульса (4).

Лазерное излучение представляет опасность, главным образом, для тех тканей, которые непосредственно поглощают излучение, поэтому с позиции оценки потенциальной опасности воздействия и защиты от лазерного излучения рассматривают в основном глаза и кожный покров. Наиболее чувствительными к лазерному излучению являются глаза. Воздействие на глаза или кожу прямого или отраженного излучения установки «ROFIN» приводит к серьезным травмам и даже полной потере зрения.

Для определения воздействия лазерного излучения на тот или иной оптический элемент глаза, рассматривая спектральные характеристики глазных сред, установлено: видимые и инфракрасные лучи почти без потерь достигают сетчатки. Сфокусированный на сетчатке хрусталиком лазерный луч имеет вид малого пятна с еще большей, чем падающий на глаз луч, плотностью энергии. Поэтому падающее излучение даже не столь большой плотности энергии вызывает повреждение сетчатой и сосудистой оболочек с нарушением зрения.

Импульсное излучение лазеров более опасно для кожи, чем непрерывное инфракрасное, так как тепло не успевает распространиться в соседние ткани. При этом возникают ожоги с резко очерченными границами, очаги ограниченного омертвления (некроза ткани, пузырьки, наполнение серозной жидкостью – результат нарушения целостности капилляра). При воздействии излучения импульсных лазеров с энергией до 100 Дж на коже возникают кровоизлияния различных размеров. При воздействии и прямого, и отраженного излучения на отдельные органы, а также диффузно-отраженного излучения на весь организм человека могут иметь место функциональные изменения центральной нервной системы, сердечно сосудистой системы, эндокринных желез, увеличение физического утомления. Степень воздействия излучения зависит от длины волны излучения и его интенсивности. Предельно допустимый уровень лазерного излучения для роговицы глаза и кожи (длина волны  = 10,6 мкм и длительность импульса  = 2 мс) – 2 Дж/см².

Способы защиты персонала от лазерного излучения подразделяются на коллективные и индивидуальные. Рассмотрим коллективные средства защиты, применяемые при эксплуатации лазерной установки. Попаданию излучения за пределы рабочей зоны препятствует защитный экран, изготовленный из огнестойкого материала (сталь). Внутренняя поверхность помещения окрашена водоэмульсионной краской голубого цвета, обеспечивающей максимальное рассеяние излучения лазера. Рабочее помещение ярко освещают люминесцентные лампы (300 – 400 лк). Это необходимо, для того чтобы препятствовать темной адаптации глаз. Доступ на лазерный участок посторонним лицам ограничен. Входные двери помещений для лазеров III – IV класса оборудуются внутренними замками, знаком лазерной опасности и табло «Посторонним вход воспрещен».

На участке отсутствуют блестящие предметы, для предотвращения поражения зеркально и диффузно отраженным излучением. Для предотвращения поражения оператора отраженным лазерным излучением части корпуса, на которые попадает луч, имеют черное матовое покрытие. На кожухе излучателя установлены предупреждающие таблички, содержащие информацию о виде и мощности излучения. Окна для визуального наблюдения выполнены из защитных стекол (3, 4).

К средствам индивидуальной защиты от воздействия лазерного излучения, используемым только в комплексе со средствами коллективной защиты, относятся защитные очки и маски со светофильтрами.

Выбор защитных очков проводится с учетом многих факторов: длины волны излучения; энергетической экспозиции или облученности; предельно допустимого уровня излучения (ПДУ), максимально допустимого уровня облучения (МДУ); их способности пропускания видимого света. Защитные противолазерные очки должны соответствовать существующим требованиям безопасности. Светофильтры и защитные противолазерные очки обеспечивают снижение уровней облучения до нормативных требований.

Согласно 3 в качестве средств защиты использовать защитные экраны из бесцветного или безосколочного стекла БС-15 непрозрачные для длины волны лазерного излучения 10,6 мкм.

3 Освещение

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомляемости. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Но в то же время лазерный участок освещён достаточно ярко, чтобы препятствовать тёмной адаптации глаз (300 – 400 лк).

На участке применяется естественное и искусственное освещение в светлое время суток и искусственное – в темное. Естественным освещением является свет, проходящий сквозь 2 окна размерами 1,4х1,4м. Разряд зрительной работы – 2, что не позволяет обеспечить нормативную величину КЕО (2,5%), поэтому недостаток естественного освещения восполняется искусственным. Рассчитаем параметры искусственного освещения необходимого для безопасной работы в этом помещении (разряд зрительной работы – 2 , подразряд – г, контраст объекта с фоном большой, характеристика фона светлый). Для обеспечения искусственного освещения используются люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;

обладают более высоким КПД (в 1,5 – 2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

обладают повышенной светоотдачей (в 3 – 4 раза выше, чем у ламп накаливания);

более длительный срок службы(2, 3).

4 Расчет искусственного освещения

Расчет общего равномерного освещения производится для участка площадью 31,5м² , ширина которой 4,5м, длина – 7,0м. Воспользуемся методом светового потока.

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на рабочую поверхность по формуле:

,

где  – рассчитываемый световой поток, лм;

 – количество светильников, штук

 – число ламп в светильнике

 – нормированная минимальная освещенность, лк (3).

Согласно существующим требованиям, минимальная освещенность для лазерного участка:

;

 – площадь освещаемого помещения ( = 31,5м²);

 – отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,1…1,2, пусть  = 1,1);

 – коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае  = 1,5);

 – коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка). Значение  определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

,

где  – площадь помещения,  = 31,5 м²;

 – расчетная высота подвеса,  = 2,6 м;

 – ширина помещения,  = 4,5 м;

 – длина помещения,  = 7,0 м.

Подставив значения получим:

Выбираем светильники типа ОД с двумя люминесцентными лампами типа ЛХБ-30, световой поток которых  = 1940 лм; зная размер помещения 31,5 м²; зная, что коэффициенты отражения пола и потолка 70-50%(принимаем 60%); рассчитав индекс для помещения , выбираем, коэффициент использования . Подставим все значения в формулу для определения необходимого светового потока :

 лм

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛХБ-30, световой поток которых  = 1940 лм.

Рассчитаем необходимое количество ламп:

 – определяемое число ламп;

 – необходимый световой поток;

 – световой поток лампы.

Т.к. светильники люминесцентного освещения комплектуется двумя лампами ЛХБ-30, то необходимое количество светильников равно 10.

5 Состояние воздушной среды. Аэрозоли и токсичные вещества

Образование аэродисперсных систем (пары, мелкие частицы) происходит при взаимодействии лазерного излучения с мишенями, например, в процессе сварки или резки. Аэрозоли воздействуют на кожу и ингаляционным путем поступают в органы дыхания.

Интенсивность образования аэродисперсных систем обусловлена энергией (мощностью) лазерного излучения, свойствами мишени и режимом работы лазера (импульсный или непрерывный).

При работе лазерного комплекса «ROFIN» возможно выделение токсичных веществ. Эта категория вредных производственных факторов обусловлена образованием токсичных веществ и газов как при взаимодействии излучения с различными средами, так и в процессе работы отдельных элементов конструкции лазера. Например, сварка (резка, термообработка) на ЛТК «ROFIN» осуществляется в среде аргона или кислорода. Кроме того, не исключена утечка рабочих газов (углекислый газ, кислород, гелий) из газоразрядной камеры излучателя.

Химически токсичные вещества воздействуют как на органы дыхания, так и на кожу.

Для снижения концентрации аэрозолей, содержания вредных химических и токсичных веществ в воздухе рабочей зоны помещение оснащается приточно-вытяжной вентиляцией, а зона обработки дополнительно оборудованы местной вытяжкой со встроенными фильтрами с целью исключения попадания в рабочее помещение продуктов взаимодействия лазерного излучения с обрабатываемым материалом. Такая вентиляция помещения обеспечивает качество воздуха соответствующего оптимальным параметрам.

6 Микроклимат

Совокупность температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха оказывает огромное влияние на функциональную деятельность человека, его самочувствие и здоровье, а также надежность работы средств измерения.

Нормы производственного микроклимата с учетом категории работ Iб и сезонов года приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Санитарная характеристика лазерного участка