ВВЕДЕНИЕ
Безопасность технологических процессов на производствах обеспечивается при точной оценке степени и характера отрицательного влияния опасных и вредных производственных факторов на здоровье работающих. Разработка и внедрение комплекса мер по их снижению или предотвращению является составной частью общей проблемы по улучшению условий труда операторов железнодорожных путевых машин и нефтезаводских печей на предприятиях транспорта и нефтегазового комплекса[1-6].
В настоящее время парк путевых машин на предприятиях железнодорожного транспорта пополняется с системами электроснабжения на напряжении 0,4 кВ трехфазного переменного тока промышленной частоты и до 0,6 кВ на постоянном токе. При этом вынужденная необходимость размещения большого количества элементов электрооборудования на металлических конструкциях (фермах, кронштейнах, рамах и т.п.) машин в пространстве, ограниченном габаритами подвижного состава, заставляет обращать особое внимание на обеспечение безопасности обслуживающего персонала.
За последние годы создано и внедрено более 50 типов различных путевых машин и механизмов, которые по своей эффективности не имеют аналогов в зарубежной практике. В настоящее время они оборудуются устройствами автоматики, электроники и вычислительной техники.
Учитывая указанные особенности, возникает необходимость в постоянном совершенствовании техники электрической и пожарной защиты.
Совершенствование техники электрической и пожарной защиты подтверждается и тем, что в настоящее время путевые машины старых выпусков модернизируются и насыщаются современным электрооборудованием, а состояние электрической безопасности и пожарной защиты их остается без изменений.
Рост парка путевых машин связан с увеличением его значения для экономики путевого хозяйства.
К сожалению, ущерб от пожаров связанный с выходом из строя оборудования
растет вместе с парком машин и важно его уменьшить. При этом недостаточно полно учитываются простои механизмов, людей, задержка грузовых и пассажирских поездов.
Статистический анализ причин пожаров на путевых машинах позволил установить, что наибольшее количество их за последние 21 год произошло из-за неисправностей в электрооборудовании систем электроснабжения на переменном токе несчастные случаи со смертельным исходом и крупные аварии произошли по этим причинам. Убытки от пожаров стоят на первом месте и составляют около 75%.
В настоящее время парк путевых машин пополняется в основном с электростанциями на переменном токе напряжением 0,4 кВ. Поэтому наибольший интерес и целесообразность представляет выяснение причин и условий возникновения пожаров и случаев поражения электрическим током при авариях именно этого класса машин.
Изучение причин пожаров на путевых машинах из-за повреждения электрооборудования показало, что особую опасность представляют пожары, вызванные утечками тока в электрических сетях с однополюсными замыканиями на корпус.
Известно, что прямые замыкания на корпус могут вызвать появление открытых коротких дуг, способных стать источником пожара.
Степень же опасности длительно развивающихся повреждений изоляции кабелей в сетях переменного тока до настоящего времени остается хотя, по данным около половины всех однофазных замыканий на корпус (землю) происходит через постепенно развивающиеся повреждения изоляции. Экспериментальные исследования, проведенные на путевых машинах ДВЖД, подтверждают высокую пожарную опасность и опасность поражения электрическим током этого вида замыканий.
Следовательно, проблема электропожаробезопасности при эксплуатации систем электроснабжении путевых машин тяжелого типа сохраняет свою
актуальность.
Вопросами исследования условий безопасности труда монтеров пути, работников звеносборочных баз, щебеночных заводов и карьеров, операторов путевых машин занимались отечественные ученые и специалисты О.Ф. Горнов, М.А. Шевандин, Ю.Г. Сибаров, А.Н. Бычков и другие.
Широкая электрификация путевых работ, проведенная за последние годы привела к значительной насыщенности электрооборудованием помещений путевых машин.
Это обстоятельство подтверждает необходимость проведения дополнительных научно-исследовательских работ, направленных на повышение электропожаробезопасности энергосистем путевых машин.
В соответствии с приказом МГТС № 11 ц от 28 апреля 2000 года «О мерах по повышению пожарной безопасности на железнодорожном транспорте» основным направлением в борьбе с пожарами на подвижном составе является надлежащая и четкая организация пожарно-профилактической работы по ликвидации причин их возникновения.
Надлежащая пожарно-профилактическая работа на путевых машинах требует изучения причин, условий возникновения и развития пожаров. Это необходимо чтобы найти, разработать и внедрить наиболее эффективные средства и методы предупреждения пожаров, средства и способы своевременного обнаружения и ликвидации их в кратчайшие сроки.
Диссертация посвящена исследованию условий электрической и пожарной безопасности при эксплуатации систем электроснабжения путевых машин. Работа является частью исследований условий безопасности труда железнодорожников по программе содружества ДВГУПС - ДВЖД.
Другим важным аспектом диссертационной работы является исследование условий труда по шумобезопасности операторов нефтезаводских печей. В этой связи необходимо отметить, что в соответствии с действующим Федеральным Законом «Об основах охраны труда в Российской Федерации» №181-ФЗ от
17.07.99г. жестко установлены требования по нормированию производственного шума и регламентировано запрещение превышения нормативов предельно допустимых уровней его воздействия на работающих.[1] Достоверно установлено, что в нашей стране шумовая болезнь занимает третье место среди всех профессиональных заболеваний после виброболезни и пневмокониозов. Многочисленными исследованиями, в том числе и автором диссертации, определено, что при повышенном шуме снижается примерно на 30% работоспособность, теряется внимание оператора при работе и повышается уровень травматизма и профзаболеваний. Указанные обстоятельства вызывают необходимость расширения исследований по защите обслуживающего персонала печей нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) от воздействия шума, так как из-за сложности процесса горения механизм шумообразования до настоящего времени изучен недостаточно. Более того практически отсутствуют сведения о шумовых характеристиках действующих на НПЗ топливосжигающих устройств.
Не исследовано влияние вида и способа сжигаемого топлива, типа и конструкции горелки на уровень создаваемого шума.
В этих условиях решение вопросов безопасности труда и снижения роста числа профессиональных заболеваний на шумоопасных технологических процессах, является актуальной научной проблемой, принятой для решения в данном исследовании.
Идея работы - заключается в исследовании условий труда операторов путевых машин и нефтезаводских печей и в разработке эффективных мероприятий по защите обслуживающего персонала от воздействия опасных и вредных производственных факторов.
Цель работы - исследовать основные причины аварийности и травматизма на путевых машинах, источники повышенного шума при эксплуатации нефтезаводских печей и разработать мероприятия по профилактике производственного травматизма и профессиональных заболеваний.
Для реализации поставленной цели были определены и решены следующие
задачи:
1. Произвести комплексную оценку условий труда операторов путевых машин и нефтезаводских печей.
2. Разработать устройства контроля сопротивления изоляции в электрических сетях путевых машин, рациональные меры по обеспечению шумобезопасности эксплуатации нефтезаводских печей.
3. Установить причинно-следственные связи условий труда и оценить уровень безопасности труда работающих на путевых машинах и на нефтезаводских печах.
4. Оценить состояние профилактической работы по повышению безопасности труда при эксплуатации путевых машин с электроустановками на переменном токе напряжением 0,4 кВ и нефтезаводских печей.
5. Определить социально-экономическую эффективность меропри-ятий по повышению безопасности систем электроснабжения путевых машин и обеспечению шумобезопасности печей.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач положены: сбор, научная обработка и обобщение имеющихся материалов по эксплуатации электрооборудования на базе математического аппарата теории вероятностей, теории массового обслуживания, теории надежности и математической статистики.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, РАЗРАБОТАННЫЕ АВТОРОМ И ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
1. Закономерности распределения аварий от электрооборудования на путевых машинах, влияющих на производственный травматизм.
2. Акустические методы подавления шума инжекционных горелок ГГМ-5 и дутьевых топливосжигающих устройств на Хабаровском НПЗ, позволяющих снизить уровень воздействия шума на работающих.
3. Математическая модель профилактики обслуживания электрооборудования путевых машин, позволяющая установить оптимальные сроки ремонта и совершенствовать технологический процесс их эксплуатации с цельб повышения травмобезопасности.
4. Методика количественной оценки последствий аварий от электрооборудования на путевых машинах, позволяющая выявить наиболее опасные помещения и места установки различных элементов электроустановок с точки зрения электробезопасности работающих
5. Методика вероятностной оценки ущерба при эксплуатации путевых машин из-за повреждения электрооборудования, способствующая учитывать убытки от аварий из-за потерь технологического времени для ремонта железнодорожного пути.
Кафедрой "БЖД" ДВГУПС используются в учебном процессе методические указания по анализу аварийных режимов в системах электроснабжения путевых машин для дипломного проектирования по специальности СДМ, а также учебное пособие автора «Пожарная безопасность на железнодорожном транспорте».
Подтвержденный экономический эффект на одну машину от внедрения мероприятий по повышению безопасности обслуживания энергосистемы составляет около 30 тыс. руб в год в ценах 2002г.
10
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕВЫХ МАШИНАХ
1.1. Условия пожаро- и электробезопасности при эксплуатации систем электроснабжения путевых машин
Несмотря на принимаемые меры при проектировании и эксплуатации путевых машин по обеспечению пожарной безопасности, пожары на них, к сожалению, все еще имеют место и приносят серьезный ущерб. Предотвращения пожаров является одной из основных задач проектировщиков, машиностроителей и эксплуатационного персонала. Решение этой важной задачи требует анализа причин, условий возникновения и их развития.
Нами был проведен систематический анализ причин пожаров на путевых машинах происшедших на всей сети железных дорог МПС России за последние 21 год. При анализе были использованы данные актов первичного расследования причин пожаров, протоколы оперативных совещаний, акты формы Н-1 расследования несчастных случаев, связанных с пожарами на путевых машинах, статистические и другие сведения по опыту эксплуатации. Результаты анализа причин пожаров приведены на рис.1.1.
Из рис. 1.1. видно, что наибольшее количество пожаров вызвано в результате коротких замыкании и повреждений в электрических сетях путевых машин. На втором месте стоят пожары из-за неосторожного обращения с огнем. На третьем месте - из-за воспламенения топлива.
В результате обследований было установлено, что пожары от электрооборудования на путевых машинах возникают по причинам:
- перегрузка проводов и кабелей из-за завышения плавких вставок предохранителей или несрабатывание расцепителей автоматов защиты;
- короткие замыкания из-за повреждения изоляции проводов и кабелей при повышенной влажности и загрязненности окружающей среды;
- механические повреждения элементов электрооборудования (удары, срезы, обрывы, смятия и т.п.);
11
1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
Г "I - возгорание топлива
- авария из-за к.з. в цепях аккумуляторных батарей
- количество несчастных случаев
\ - авария из-за к.з. в Ь силовых цепях 0,4кВ
- авария из-за нарушения правил проведения электрогазосварочных работ
- загорание из-за неосторожного обращения с огнем
Рис. 1.1 Причины возникновения аварий и динамика травматизма на путевых
машинах
- увеличение переходных сопротивлений из-за перекоса или ослабления контактов, расстройства рычажной системы автоматических выключателей по различным причинам;
- возникновение дуговых перекрытий в результате неудовлетворительного дугогашения при переключениях в магнитных пускателях, контакторах и автоматических выключателях;
- искрение электродвигателей, генераторов и другого электрооборудования. Причинами пожаров из-за воспламенения топлива являются:
неудовлетворительное содержание низкое качество ремонта дизелей путевых машин; наличие обтирочных материалов, масла, топлива под настилом пола, в поддонах и других узлах; течь в трубопроводах масляной и топливной системах; образование нагара в выхлопных трубах; неисправность выхлопных систем; нарушение правил технической эксплуатации и т.п.
Ущерб от пожаров на путевых машинах за период с 1988 г. по 2001 г.
12
представлен в табл. 1.1.
Из табл. 1.1. видно, что наибольшее количество пожаров (85) вызвано короткими замыканиями в электрических сетях путевых машин. Из них 67 в силовых цепях 0,4 кВ, что составляет^,2% от общего количества пожаров и 18 - в цепях аккумуляторных батарей, что составляет 9,7% соответственно. Убытки от них составляют 298,74 тыс. руб, а от общего количества - 74,15%.
По данным У ВО МВС при этом погибло двадцать пять механиков путевых машин.
Относительно большое количество пожаров на путевых машинах от электрооборудовании на напряжении 0,4 кВ объясняется созданием и освоением в эксплуатации на них электропривода рабочих органов на трехфазном переменном токе промышленной частоты. Его применение обеспечивает более высокую производительность по сравнению с другими видами энергии (пневматической и гидравлической).
По данным материалов отдела механизации главного управлений пути и сооружений (ЦП) МПС - парк путевых машин с электроустановками на переменном токе напряжением 0,4 кВ составляет более 70% от общего количества.
Распределение пожаров на путевых машинах от электрооборудования по декадам месяцев за период с 1988г по 2001 г. по казало на рис1.2.
Как видно из рис.1.2., наибольшее количество пожаров приходится на летний период (май - сентябрь) года. Это объясняется тем, что комплексы путевых машин интенсивно, а иногда и в Форсированной режиме используются на работах в "окно" между поездами именно в этот период года. При этом следует учесть то обстоятельство, что системы электроснабжения путевых машин эксплуатируются в условиях менее благоприятных чем для стационарных электроустановок.
Таблица 1.1. Ущерб от пожаров на путевых машинах
1 Причины количество пожаров % от общего количества материальный ущерб, т. Руб % от материального ущерба Несчастные случаи % от общего! количества
Воспламенение топлива 28 15.1 21,78 5,3 1 3,44
Короткие замыкания в цепях аккумуляторных батарей 18 9.7 12,72 3,15 2 6,90
Короткие замыкания в силовом электрооборудовании напряжением 0,4 кВ 67 36,2 286,07 71,00 3 10,35
Нарушение правил производства электрогазосварочных работ 3 1.6 1.00 0,20
Неосторожное обращение с огнем 62 33,5 73,90 18,30 23 79.31
Прочие пожары 7 3,9 8,93 2,05 - -
ИТОГО 185 100,0 404,35 100,00 29 100,00
14
Для электрооборудования характерны следующие основные особенности в эксплуатации:
- перегрузки при выполнении технологических процессов до полной остановки электродвигателей рабочих органов;
- резкие колебания температуры окружающий среды (от - 60°С до +50°С), обусловленные местом, где работают машины, временем суток и года;
- относительная влажность воздуха до 100%;
- наличие солей в воздухе при работе на приморских участках железных дорог;
- высокое содержание (от 3 до 20 мг/мЗ) паров масла и топлива в воздухе помещений с дизель-электрическими станциями;
- общая вибрация машины, создаваемая работой агрегатов, которая может иметь частоту до нескольких десятков Гц при амплитуде колебаний до десятков миллиметров;
- высокая запыленность воздуха в помещениях машин при работе с балластом ж.д. пути;
- сотрясения путевых машин от ударов в горизонтальном и вертикальном направлениях;
- наличие антисептиков, разлагающих изоляцию электрооборудования, проводов и кабелей.
Основные характеристики систем электроснабжения путевых машин представлены в табл. 1.2.
Как видно из табл.1.2., путевые машины имеют различное назначение по виду выполняемых работ, а следовательно, имеют различный во назначению электрический привод рабочих органов. При этом машины последних выпусков и модификаций выпускаются в самоходном варианте (СМ-3, СМ-4, ПРСМ-3). В связи с этим наблюдаются и некоторые видоизменения: мощность дизель-электрических станций увеличена по сравнению с машинами старых выпусков; используются два рода тока и напряжения.
кол-во пожаров 8
О
1 2311 2 311 2 311 2 3И 2 311 2 3 11 2 ЗМ 2 ЗМ 231 231 23 1 23 декады
январь февраль март апрель
май
июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь месяцы
-к.з. в сетях 0,4 кВ
- к.з. в цепях аккумуляторных батарей
Рис. 1.2 Распределение пожаров на путевых машинах от электрооборудования по декадам
16
Таблица 1.2. Характеристика систем электроснабжения путевых машин
Наименование элементов электрооборудования Машины для постановки пути на балласт механизированным способом Машины для очистки загрязненного щебня и укладки очищенного щебня в ж.д. путь
ЭЛБ-3 ЭЛБ-ЗМ ЭЛБ-1Р ЩОМ-И ЩОМ-ЗУ ШОМ-4
Электростанция ЖЭС-60 У12У ДЭА-100 У12У ЛГУ-400 У-36
Генератор переменного тока СГ60/6 С117-4 ГСФ-100 С117-4 СГД-625 ГСФ-200
Мощность, кВА 60 125 125 125 625 250
Напряжение, В 400
Генератор постоянного тока ПН-145 от тепловоза
Мощность, кВт 15,5 -
Напряжение, В 220 500
Схема распределения перем. тока трехфазная четырехпроводная
Схема распределения постоян. тока Двухпроводная
Режим нейтрали генератора Глухозаземленная
Режим нулевой точки на постян. токе Изолированная
Наличие устройств контроля изоляции отсутствуют опытные образцы отсутствуют
Количество пожаров, % 6 — 10,6 10,6
величина тока замыкания на корпус, 547,8-605.9 1188-1314 1191,3-1317.7 1189-1314 6349.2-7032,6 2376-2629
17
продолжение Ta6j i.l. 2.
Машины для очистки железнодорожных путей от снега и засорителей Выправочно-подоивочно-отделочная машина Рельсо-свароч-ная машина Грузоподъ емные машины прочие
СМ-2 Бала-шенко СМ-3,4 омо-3 ВПО-3000 ПРСМ-3 кдэ,дгк, АГМ -
У36 жэс-60 2АС-802Р А У36 У36 ДГ-42,75 У12У ДЭА-10
ГСФ-200 СГ-60/6 гс-104-4 сгд-625 ГСФ-200 ГСФ-200 ЕСС-93 С-117-4 ГСФ-100
280 60 250 625 250 250 40-90 125
400 230-400 400
статическая машинная статическая
КУ-67Б ЩУП-60Р КУ-67Б КУ-64 КУ-67Б КУ-67Б
3 1 3 3 3 3 2 3
мпт-74-288 ПН-145
350 16,5
500 220
трехфазная четырехпроводная
двухпроводная
глухозаземленная изолированная глухозаземленная
изолированная
опытные образцы отсутствуют опытные образцы отсутствуют
9.40 4,7 — 4 | 4 - 27,2 23,5
2376-2628 547,8-605,9 0,1 1,05 910,8-1635,2 1188 -1314
Схемы распределения электроэнергии на переменном токе напряжением 0,4 же выполняются четырехпроводными. Нейтраль генераторов дизель-электрических станций выполнена как изолированной, так и глу-хозаземленной. Комплектные распределительные устройства (КРУ) выполнены более автоматизированными в управлении. Все элементы электро оборудования систем электроснабжения путевых машин поставляются в общепромышленном исполнении. Это положение также относится и к |
