Исследование запыленности воздуха

Исследование запыленности воздуха

Производственных помещений

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

для студентов всех специальностей

Новокузнецк

УДК 658.382.3(07)

Р24

Рецензент:

Доктор технических наук, профессор

кафедры технологии и автоматизации кузнечно-штамповочного производства СибГИУ

Перетятько В.Н.

Р24 Исследование запыленности воздуха производственных помещений: Метод. указ./Сост.: И.Г. Шилинговский: СибГИУ, Новокузнецк 2007. – 19 с.

Рассматриваются методы определения запыленности воздуха, приведены схемы устройства аспираторов, пробоотборника, радиационных приборов и правила пользования ими.

Предназначены для студентов всех специальностей.

Лабораторная работа

Исследование запыленности воздуха производственных помещений

Цель работы:ознакомить студентов с основными методами и приборами для измерения концентрации пыли в производственном помещении, а также научить их измерять и оценивать величину концентрации пыли.

Содержание работы

Впроцессе выполнения лабораторной работы студенты должны:

– ознакомиться с основными сведениями о производственной пыли, ее источниках иметодах измерения концентрации;

– изучить прибор измерения концентрации пыли;

– провести эксперимент.

Основные сведения о производственной пыли

Производственной пылью называются находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе рабочей зоны твердые частицы размером от нескольких десятков до долей микрона. Пыль принято также называть аэрозолем, имея в виду, что воздух является дисперсной средой, а твердые частицы – дисперсной фазой. Производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождения и размерам частиц.

В соответствии со способом образования различают пыли (аэрозоли) дезинтеграции и конденсации. Первые являются следствием производственных операций, связанных с разрушением или измельчением твердых материалов и транспортировкой сыпучих веществ. Второй путь образования пыли – возникновение твердых частиц в воздухе вследствие охлаждения или конденсации паров металлов или неметаллов, выделяющихся при высокотемпературных процессах.

По происхождению различают пыль органическую, неорганическую и смешанную. Характер и выраженность вредного действия зависят, прежде всего, от химического состава пыли, который главным образом определяется ее происхождением. Вдыхание пыли может вызвать поражение органов дыхания – бронхит, пневмокониоз или развитие общих реакций (интоксикация, аллергия). Некоторые пыли обладают канцерогенными свойствами. Действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. Вдыхание пыли может способствовать возникновению пневмоний, туберкулеза, рака легких. Пневмокониозы относятся к числу наиболее распространенных профессиональных заболеваний. Исключительно высокое значение имеет классификация пыли по размеру пылевых частиц (дисперсности): видимая пыль (размер свыше 10 мкм) быстро оседает из воздуха, при вдыхании она задерживается в верхних дыхательных путях и удаляется при кашле, чихании, с мокротой; микроскопическая пыль (0,25 – 10 мкм) более устойчива в воздухе, при вдыхании попадает в альвеолы легких и действует на легочную ткань; ультрамикроскопическая пыль (менее 0,25 мкм), в легких ее задерживается до 60 – 70 %, но роль ее в развитии пылевых поражений не является решающей, так как невелика ее общая масса.

Вредное действие пыли определяется также и другими ее свойствами: растворимостью, формой частиц, их твердостью, структурой, адсорбционными свойствами, электрозаряженнстыо. Например, электрозаряженность пыли влияет на устойчивость аэрозоля; частицы, несущие электрический заряд, в 2 – 3 раза больше задерживаются в дыхательном тракте.

Основным способом борьбы с пылью является предупреждение ее образования и выделения в воздух, где наиболее эффективными являются мероприятия технологического и организационного характера: внедрение непрерывной технологии, механизации работ; герметизация оборудования, пневнотранспортирование, дистанционное управление; замена пылящих материалов влажными, пастообразными, гранулирование; аспирация и др.

Большое значение имеет применение систем искусственной вентиляции, дополняющее основные технологические мероприятия по борьбе с пылью. Для борьбы с вторичным пылеобразованием, т.е. поступлением в воздух уже осевшей пыли, используют влажные методы уборки, ионизации воздуха и др.

В случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне более радикальными мероприятиями технологического и другого характера, применяются индивидуальные защитные средства различного типа: респираторы, специальные шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха.

К автоматическим приборам определения концентрации пыли относятся серийно выпускаемые промышленностью ИЗВ-1, ИЗВ-3 (измеритель запыленности воздуха), ПРИЗ-1 (переносной радио-изотопный измеритель запыленности), ИКП-1 (измеритель концентрации пыли) и др.

Необходимость строгого соблюдения ПДК требует систематического контроля за фактическим содержанием пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения.

Предельно-допустимые концентрации пыли

Пыль, содержащаяся в воздухе в большом количестве согласно ГОСТ 12.1.003-84 относится к опасному и вредному производственному фактору. Содержание пыли в воздухе не должно превышать установленных гигиенических нормативов ГН 2.2.5.686-98 и СанПин 2.2.4.548-96, величин предельно допустимых концентраций (таблица 1).

Таблица 1 – Предельно допустимые концентрации пыли

Наименование вещества	ПДК в рабочей зоне, мг/м3	ПДК в населенном пункте, мг/м3
разовая	среднесуточная
1. Алюминий
2. Доломит
3. Железа окись с примесью окислов марганца до 3%
4. Железный агломерат
5. Известняк
6. Шамот, углеродная пыль (SiO2= 10–70%)
7. Динас (SiO2 > 70%)
8. Углепородная и угольная пыль(SiO2= 2–10%)
9. Угольная пыль (SiO2 < 2%)		0,5	0,15
10. Смолодоломитовая пыль

Предельно - допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества – концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 ч или другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю, за время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Определить запылённость воздуха – это значит измерить содержание пыли в единице объема воздуха, то есть измерить концентрацию пыли. Для определения содержания пыли в воздухе отбор проб должен производиться в зоне дыхания и рабочей зоне при характерных производственных условиях с учётом всех влияющих факторов.

Прибор для измерения концентрации пыли

Используемый прибор – радиоизотопный переносной концен-тратомер пыли «Приз-01», предназначенный для экспресс-анализа концентрации пыли непосредственно на рабочих местах и промышленных площадках.

Концентратомер работает в полуавтоматическом режиме: после взвода механизма датчика операции отбора пробы пыли и замера навески, возврат в первоначальное положение производится автоматически.

Измеренное значение концентрации пыли выводится в цифровом поле на табло прибора.

Методика измерения концентрации пыли

Методы измерения концентрации пыли делятся на две группы: методы, основанные на предварительном осаждении (весовой, радиоизотопный, оптический, пьезоэлектрический и др.) и методы без предварительного осаждения пыли (оптический, электрический, акустический).

Основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации ныли.

В лабораторной работе применяются весовой и радиоизотопный методы измерения концентрации пыли.

Весовой метод основан на протягивании запыленного воздуха через фильтр, задерживающий пылевые частицы. Зная массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество протянутого воздуха, можно определить содержание пыли в единице объема воздуха. Концентрацию пыли рассчитывают по формуле:

где Δm –масса пыли на фильтре, мг;

V – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин.;

t – время отбора пробы, мин.

Место отбора проб запыленного воздуха – макет производственного помещения с размещенными в нем источниками пыли (аэрозоля) различного состава.

Используемые фильтры – фильтры АФА из ткани ФПП (на основе перхлорвиниловой ткани). Они стойки к химически агрессивным средам, обладают высоким процентом задерживания частиц.

Побудитель движения воздуха – электрический аспиратор модели 882, имеющий устройство для измерения объемной скорости движения воздуха (реометры). Оптимальной является скорость отбора пробы, равная скорости человеческого дыхания (легочная вентиляция) – 10 – 15 л/мин.

Радиоизотопный метод основан на использовании свойства радиоактивного излучения поглощаться частицами пыли. Запыленный воздух предварительно фильтруют, затем определяют массу осевшей пыли по ослаблению радиоактивного излучения при прохождении его через пылевой осадок.

Экспериментальная часть

Задание. Измерить концентрацию пыли в макете производственного помещения и подобрать средства защиты органов дыхания.

1. Ознакомиться с устройством установки.

2. Включить установку и необходимые приборы.

3. Произвести три отбора пробы пыли (состав задается преподавателем).

4. Выключить установку и приборы.

5. Определить (рассчитать) концентрацию пыли.

6. Сравнить полученную концентрацию пыли и ПДК заданного вредного вещества и подобрать необходимое СИЗ для защиты органов дыхания.

7. Результаты измерений и расчетов внести в таблицу 2.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Краткие сведения о запыленности в условиях производственной рабочей зоны.

2. Описание измерительных приборов.

3. Порядок проведения работы.

4. Показать соответствие фактической запыленности требованиям гигиеническим нормативам.

5. В случае превышения фактической концентрации пыли подобрать соответствующий тип респиратора для защиты органов дыхания работников на производстве.

6. Определить возможные мероприятия по нормализации воздушной среды.

Радиационными ПРИБОРАМИ

Принцип работы таких приборов, заключается в том, что масса пыли, отобранной на фильтровальную ленту, определяется по степени ослабления бета-излучения, прошедшего через фильтр до и после отбора пробы. По такому принципу работают приборы ИЗВ-5, «Приз-1». Пылемер радиационный «Приз-1» предназначен для определения концентрации нерадиоактивной пыли в окружающей атмосфере непосредственно на рабочих местах и промышленных площадках, невзрывоопасных по газу и пыли. Конструктивно пылемер выполнен из двух блоков: измерительного блока (рисунок 1) и блока питания.

1 – панель лицевая; 2 – корпус; 3 – разъём питания; 4– трубка, заборная; 5 – окно индикатора воздуходувки; 6 – секундомер; 7 – переключатель режима работ; 8 – ручка регулировки производительности воздуходувки; 9 – переключатель рода работ: 10 – шкала номограмм; 11 – шкала индикации; 12 – светодиод (индикатор обрыва или конца ленты)

Рисунок 1 – Блок измерительный

Работа пылемера основана на определении массы задержанной фильтром пыли по степени ослабления потока бета-излучения, прошедшего через фильтр до и после отбора пробы.

Функциональная схема (рисунок 2) содержит: источник бета-излучения, счётчик бета-излучения, воздуходувку, камеру разрежения, линейку пересчета, декады индикации, переключатель рода работ (А), переключатель режима работ (Б), механизм передвижения источника ионизирующего излучения, заборной трубки и фильтрующей ленты (сектор), катушки ведущую и ведомую для ленты, секундомер, источник питания, преобразователь напряжения, номограмму, регулятор расхода воздуха, трубку заборную, индикатор конца (обрыва) ленты.

На рисунке 3 дана структурная схема пылемера.

1 – трубка заборная; 2 – источник бета-частиц; 3 – счетчик бета-частиц; 4 – лента; 5 – воздуходувка; 6 – катушка ведущая; 7 – катушка ведомая

Рисунок 3 – Структурная схема

Экспериментальная часть.

Измерение концентрации пыли производить в следующем порядке:

Рисунок 2 – Пылемер «Приз – 1». Функциональная схема

1. Измерьте интенсивность потока бета-излучения, проходящего через чистый участок фильтрующей ленты НЭЛ-4-50, для этого переключатель рода работ 9 (он вращается только по часовой стрелке) переведите в положение «Измерение», а переключатель режима работ 7 -в положение «Пуск».

2. Через 100с, отсчитанных по секундомеру, переведите переключатель режима работ 7 в положение «Стоп» и снимите отсчёт N на шкале индикации 11.

3. Отсчёт N зафиксируйте движением на нижней шкале номограммы 10.

4. Переведите переключатель рода работ 9 в положение «Пробоотбор», а переключатель режима работ 7 – в положение «Пуск».

При работе с прибором в этом режиме необходимо поддерживать постоянную производительность воздуходувки, равную 20 ± 2 л/мин, оледя за поплавком индикатора через окно 5 на лицевой панели.

5. Регулировочной ручкой 8 установить номинальную производительность 20 + 2 л/мин, следя за тем, чтобы поплавок своей верхней кромке находился между верхней и средней риской индикатора производительности 5.

Внимание! Во избежание выхода из строк воздуходувки пылемер необходимо включать только в положении лицевой панелью вверх.

6. В течение 5-10-15-20 мин (по указанию преподавателя) произвести отбор пробы.

Примечание. В случае, если ручкой регулировки расхода воздуха 8 не удается поддерживать номинальный расход воздуха, отбор пробы необходимо прекратить, необходимо переключатель режима работ 7 в положение «Стоп», не ожидая окончания рекомендованного времени отбора.

7. После отбора пробы воздуха переведите переключатель режима работ 7 в положение «Стоп» и отсчитайте время t работы воздуходувки по секундомеру (часам).

8. Переведите переключатель рода работ 9 в положение «Измерение», переключатель режима работ 7 через положение «Сброс» – в положение «Пуск».

9. После набора числа импульсов N на шкале индикации 11 переведите переключатель режима работ 7 в положение «Стоп».

10.Отсчитайте по секундомеру время Т.

11.Время Тотложите с помощью движка на нижней шкале номограммы 10.

12.На верхней шкале против риски движка отсчитайте значение массы пыли М в отобранном объеме воздуха.

13.Полученные данные занесите в таблицу 2 по нижеприведенной форме.

14.Для проведения повторного измерения переключатель рода работ 9 переведите в положение «Кадр», переключатель режима работ 7 -в положение «Сброс». Далее проводите операции в порядке, описанием выше.

Таблица 2 – Таблица наблюдений

М – масса пыли, мг	t – время отбора пробы, с	V – производительность воздуходувки, л/мин	V=V·t Объем воздуха, л	V0 – объем воздуха, приведен к нормальным условиям, л	С - концентрация фактическая, мг/м3	ПДК, мг/м3	Примечание
			20 ± 2

Правила безопасности

В пылемере применен радиоактивный источник бета-излучения «Углерод – 14», представляющий опасности облучения для обслуживающего персонала. Однако опасность радиоактивного загрязнения может наступить в случае разгерметизации источника ионизирующего излучения.

В связи с этим при работе с пылемером запрещается:

1. Извлекать из пылемера источник ионизирующего излучения и использовать его для других целей.

2. Производить измерения пылемером, если измерительный блок вынут из корпуса.

3. Любые ремонтные и контрольно-профилактические работы должны производиться вод руководством ответственного за это.

4. Ремонт измерительного блока и замена источника ионизирующего излучения должны производиться специализированными организациями.

5. Все ремонтные работы производятся только при отключенном блоке питания.

Определения запыленности воздуха

Сущность метода заключается в следующем: через предварительно взвешенный фильтр протягивается определённый объём воздуха, пыль из которого оседает на фильтре. Привес фильтра определяет количество пыли, содержащейся в воздухе, прошедшем через фильтр.

Подготовка и взвешивание фильтров производится в лаборатории.

Концентрация пыли подсчитывается по формуле:

, (1)

где С - концентрация пыли в воздуха, мг/м³;

М = (Р₂ – Р₁) – масса пыли, задержанной фильтром, мг;

Р₁, Р₂ – масса фильтра, соответственно, до и после отбора пробы, мг;

V₀ – объём прошедшего через фильтр воздуха, приведенный к нормальным условиям, л.

, (2)

где V – объем воздуха, прошедшего через фильтр,л.

, (3)

где V– производительность воздуходувки, л/мин;

τ – время отбора пробы, с;

Р – атмосферное давление в момент отбора пробы, ГПа;

Р_Н – давление насыщенного пара при температуре опыта (принимаемая из таблицы 3), ГПа

φ– относительная влажность воздуха в пункте отбора пробы, доли единицы;

t – температура воздуха в момент отбора пробы ⁰С;

Р₀ – давление водяных паров при температуре 20°С и влажности 50% (величина постоянная равная 8,7 мм рт.ст. или 1160Па), ГПа.

Таблица 3 – Зависимость давления насыщенного пара от температуры

Температура, 0С	Давление, мм рт.ст.* РН	Температура, 0С	Давление, мм рт.ст.* РН
	15,379		20,888
	16,346		22,184
	17,391		23,550
	18,495		24,988
	19,659		26,503
* – 1мм рт.ст. = 133,332 Па

Для протягивания воздуха через фильтр используют эжекторы, аспираторы, воздуходувки, пылесосы, а также приборы типа АЭР (аспиратор эжекторный, рудничный).

Отбор пыли производится на фильтры ватные, бумажные, тканевые, кристаллические.

Лучшими являются фильтры типа АФА-В-18 и АФА-В-10 (аналитические аэрозольные фильтры о рабочими поверхностями 18 и 10 см²). Они изготавливаются из гидрофобной ткани ФПП – 15.

Для определения запылённости, воздуха гравитационным (весовым) методом наибольшее применение получили приборы типа АЭР-4М, АЭРА, электроаспиратор модели 822, пробоотборник ВБ2-02.

Достоинством гравитационного метода определения запылённости является высокая точность измерений, недостатком – большие затраты времени на исследование пробы.

Рисунок 6 – Аспиратор модели 822

Рисунок 7 – Индивидуальный пробоотборник ВБ-02

С помощью ремней пробоотборник укрепляется на одежде оператора, а фильтродержатель – в зоне дыхания.

Порядок работы с пробоотборником следующий:

– снять крышку кожуха;

– выключатель источника питания перевести в положение, при котором он показывает на надпись "Вкл";

– надеть крышку кожуха;

– записать время включения;

– после отбора пробы в течение заданного времени выключить источник питания;

– записать время выключения;

– изъять фильтр из фильтродержателя;

– взвесить фильтр на весах;

– определить концентрацию пыли в рабочей зоне оператора по формуле (1), имея в виду, что V=0,8л/мин.

Таблица 4 – Таблица наблюдений

Масса пыли М=(Р2–Р1), мг	Время отбора пробы, τ, с	Производительность воздуходувки, V, л/мин.	Объем воздуха, V, л	Объем воздуха норм, V0, л	Концентрация фактическая, С, мг/м3	ПДК, мг/м3	Примечание

Учебное издание

Составитель

Шилинговский Иван Григорьевич

Производственных помещений

исследование запыленности воздуха

Производственных помещений