Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів
В работе исследовано влияние дисперсного состава угольной пыли на процесс запыления фильтрующих элементов. Проанализированы существующие модели установок по запылению фильтров и разработана новая конструкция, которая отвечает требованиям гармонизированных европейских стандартов ДСТУ EN. Проведен ана...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54273 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів / М.М. Наумов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 254-258. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-54273 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-542732014-01-31T03:14:13Z Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів Наумов, М.М. В работе исследовано влияние дисперсного состава угольной пыли на процесс запыления фильтрующих элементов. Проанализированы существующие модели установок по запылению фильтров и разработана новая конструкция, которая отвечает требованиям гармонизированных европейских стандартов ДСТУ EN. Проведен анализ работы стенда с разными режимами запыления, результатом чего стало определение массы пыли на фильтрующем элементе. Предложена методика по определению пылеѐмкости и сопротивления фильтров. The influence of the coal dust disperse consistency to the dusting of the filtering elements is researched. Analyzed the existing equipment models for dusting of the filters and designed the new model that meet to requirements of the harmonized European standards DSTU EN. The stand with different dusting conditions is analyzed and result of it is determination of the dust mass on the filtering element. Proposed the method for determination of the dust holding capacity and breath resistance. 2012 Article Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів / М.М. Наумов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 254-258. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54273 622.87 uk Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В работе исследовано влияние дисперсного состава угольной пыли на процесс запыления фильтрующих элементов. Проанализированы существующие модели установок по запылению фильтров и разработана новая конструкция, которая отвечает требованиям гармонизированных европейских стандартов ДСТУ EN. Проведен анализ работы стенда с разными режимами запыления, результатом чего стало определение массы пыли на фильтрующем элементе. Предложена методика по определению пылеѐмкости и сопротивления фильтров. |
| format |
Article |
| author |
Наумов, М.М. |
| spellingShingle |
Наумов, М.М. Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів Геотехническая механика |
| author_facet |
Наумов, М.М. |
| author_sort |
Наумов, М.М. |
| title |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| title_short |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| title_full |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| title_fullStr |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| title_full_unstemmed |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| title_sort |
розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54273 |
| citation_txt |
Розробка установки для випробувань протипилових засобів індивідуального захисту органів дихання у відповідності до гармонізованих стандартів / М.М. Наумов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 254-258. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT naumovmm rozrobkaustanovkidlâviprobuvanʹprotipilovihzasobívíndivídualʹnogozahistuorganívdihannâuvídpovídnostídogarmonízovanihstandartív |
| first_indexed |
2025-07-05T05:38:11Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:38:11Z |
| _version_ |
1836784174700167168 |
| fulltext |
254
УДК 622.87
Асистент М.М. Наумов
(ДВНЗ «НГУ»)
РОЗРОБКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИПРОБУВАНЬ ПРОТИПИЛОВИХ
ЗАСОБІВ ІНДИВІДУАЛЬНОГО ЗАХИСТУ ОРГАНІВ ДИХАННЯ У
ВІДПОВІДНОСТІ ДО ГАРМОНІЗОВАНИХ СТАНДАРТІВ
В работе исследовано влияние дисперсного состава угольной пыли на процесс запыления
фильтрующих элементов. Проанализированы существующие модели установок по запыле-
нию фильтров и разработана новая конструкция, которая отвечает требованиям гармонизи-
рованных европейских стандартов ДСТУ EN. Проведен анализ работы стенда с разными ре-
жимами запыления, результатом чего стало определение массы пыли на фильтрующем эле-
менте. Предложена методика по определению пылеѐмкости и сопротивления фильтров.
DEVELOPMENT OF PLANTS FOR TESTING AGAINST DUST
PERSONAL PROTECTION RESPIRATORY ACCORDING TO
HARMONIZED STANDARDS
The influence of the coal dust disperse consistency to the dusting of the filtering elements is
researched. Analyzed the existing equipment models for dusting of the filters and designed the new
model that meet to requirements of the harmonized European standards DSTU EN. The stand with
different dusting conditions is analyzed and result of it is determination of the dust mass on the
filtering element. Proposed the method for determination of the dust holding capacity and breath
resistance.
На усіх підприємствах, де в процесі роботи подрібнюються матеріали існує
загроза з виникнення перевищення ГДК пилу різного типу. Дана загроза сто-
сується як гірничорудних підприємств, так і будівельних майданчиків, хар-
чових виробництв. Проте використання засобів індивідуального захисту органів
дихання (ЗІЗОД) значно зменшує ризик виникнення професійних легеневих за-
хворювань, які можуть негативно сказатись на здоров’ї працівника та його на-
щадках.
Багато властивостей пилу, в тому числі її патологічний вплив, визначаються
дисперсним складом пилу. Відповідно до класифікації [5], пил – це аерозольна
система з розмірами частинок від 1 до 100 мкм. Слід зазначити, що частки ма-
лих розмірів (менше 2 мкм.) складають незначну частину в загальній масі пилу,
більша частина яких видихається і не загрожує захворюваннями [1]. Це ж сто-
сується і частинок великих розмірів (більше 60...70 мкм), їх роль у розвитку
професійних захворювань теж істотно зменшується через інтенсивне затриман-
ня цієї фракції в носоглотці. Ці фракції пилу мають високу швидкість осідання
в повітрі, і в значній кількості присутні лише безпосередньо біля джерел пило-
утворення. Тому, дисперсний склад промислового пилу, тобто розмір частинок,
можна вважати таким, що змінюється в діапазоні від 2 до 60 мкм. Саме цей
діапазон слід брати до уваги при випробуваннях засобів індивідуального захи-
сту органів дихання робітників (ЗІЗОД), призначених, зокрема, для гірничоруд-
них підприємств і вугільних шахт, будівництва [2].
Виходячи з вище сказаного, логічно досліджувати якість протипилових
респіраторів за пиловим аерозолем. Крім того, такі випробування ЗІЗОД є
обов’язковими за гармонізованими стандартами ДСТУ EN 143:2002 та ДСТУ
255
EN 149:2003. Тому, виникла необхідність у розробці спеціального стенду для
випробовувань засобів пилозахисту, який з одного боку враховував особливості
рудникової атмосфери, а з іншого відповідав вимогам європейських стандартів.
Вимірювання захисної ефективності засобів індивідуального захисту органів
дихання за тест-аерозолем вугільний пил виконується за допомогою гравімет-
ричного методу, який полягає у в осаджені з відомого об’єму повітря випробу-
вальної камери частинок пилу на спеціальні фільтри за допомогою аспірації і
визначення потім їх маси.
Період випробувань залежить від досягнення:
- клапанними протипиловими фільтрувальними півмасками граничного опо-
ру дихання на вдиху за постійного потоку повітря 95 дм
3
/хв.: 4 мбар – для пер-
шого класу захисту, 5 мбар – для другого та 7 мбар – для третього або на види-
ху 1,8 мбар за постійного потоку повітря 160 дм
3
/хв.;
- безклапанними фільтрувальними півмасками граничного опору дихання на
вдиху за постійного потоку повітря 95 дм
3
/хв.: 3 мбар – для першого класу за-
хисту, 4 мбар – для другого та 5 мбар – для третього;
- фільтрами до респіраторів граничного опору дихання за постійного потоку
повітря 95 дм
3
/хв.: 4 мбар – для першого класу захисту, 5 мбар – для другого та
7 мбар для третього.
Для проведення таких випробувань був розроблений універсальний стенд,
що забезпечує приготування та подачу свіжовиготовленого вугільного пилу
(рис. 1). Особливий інтерес представляє та його частина, яка забезпечує підго-
товку вугільного пилу, що вигідно відрізняє стенд від інших установок ана-
логічного значення, де вдувається заздалегідь приготований порошок [3]. Це
дає змогу імітувати реальний процес пилоутворення зі збереженням усього
комплексу характеристик, що властиві вугільному пилу (розвиненість поверхні,
відсутність конгломератів, вологості, електрозаряженності та ін.). У цьому
випадку важливе значення набувають режими подрібнення пиломатеріалу і ви-
дування частинок аерозолю, за яких буде забезпечена відтворювана подача
необхідного дисперсного складу і діапазону концентрацій.
Рис. 1. Загальний вигляд випробувального стенду: 1, 9 – вхідний патрубок від компресора; 2
– фільтр; 3 – ежектор; 4 –конус; 5 – циклон; 6 – редуктор; 7, 12 – заслінка; 8 – вихідний
патрубок; 10 – генератор пилу; 11 – розподілювач пилу; 11 – випробувальна камера
Випробувальний стенд працює наступним чином. Під тиском повітря від
256
компресора потрапляє через фільтр попереднього очищення 1 на стабілізатор 2.
Кількість цього повітря, регулюється вентилем 4 і контролюється манометром,
виходячи з перепаду тиску на каліброваній діафрагмі 5. Для утворення пилово-
го аерозолю в вібраційний генератор пилу 9 подається від 2 до 10 дм
3
/хв. чисто-
го повітря залежно від наперед заданої концентрації пилу. Вібраційний генера-
тор пилу являє собою сталевий стакан з впускним і випускним штуцерами, в
який завантажуються попередньо роздрібнені куски вугілля загальною масою
близько 100 г. В результаті вібрації камери відбувається інтенсивне само-
подрібнення цих кусків до пилового стану. Для прискорення подрібнення пе-
редбачено завантаження в камеру генератора сталевих шарів діаметром 10 – 15
мм. За допомогою вентиля 6 і ротаметра 8 здійснюється регулювання кількості
повітря, що надходить до генератора, завдяки цьому можна отримати не тільки
різну концентрацію пилу, а й різний дисперсний склад. Інша частина чистого
повітря подається у випробувальну камеру 11 з розміщеним в ній респіратором.
Очищене повітря з підмаскового простору ЗІЗОД, в кількості 30 дм
3
/хв. відво-
диться через алонж з фільтром АФА 12, за допомогою вакуумного насоса 13.
Накопичення пилу на захисному виробі контролюється завдяки зростанню ае-
родинамічного опору, який визначається за показаннями мікроманометра 10.
Кількість пилу, що не затримався в ЗІЗОД, тобто потрапив у легені людини,
визначається за допомогою фільтрів АФА.
Перед випробуваннями визначаємо початкову масу аналітичних фільтрів
АФА і фільтрувальних елементів респіратора. Засипаємо в бункер генератору
підготовлений пил, включаємо пиловий генератор і виходимо на робочий ре-
жим. Визначаємо вихідну концентрацію пилу у випробувальній камері. Для
цього встановлюємо в алонж, аналітичний фільтр. Включають аспіратор та
встановлюємо витрату повітря 2 дм
3
/хв. та секундомір для визначення часу за-
пилення (час запилення 1 хв.).
Концентрацію пилу С, мг/м
3
, визначаємо за формулою
100021
Vt
mm
C , (1)
де m1 – маса запиленого аналітичного фільтру, мг; m2 – вихідна маса аналітич-
ного фільтру, мг; V – витрата повітря через фільтр, дм
3
/хв.; t – час запилення
фільтра, хв.
Встановлюємо на спеціальний муляж півмаску з фільтрувальними елемен-
тами або фільтрувальну півмаску, а також аналітичні фільтри після півмаски.
Приєднуємо аспіратор і приводимо його в дію на визначений період випробу-
вань, витрату повітря встановлюють 95 дм
3
/хв. За допомогою мікроманометра
через однакові проміжки часу контролюємо приріст опору дихання.
Опір диханню респіратора або фільтра визначаємо за формулою
10 )( KnnR i (2)
де qi – відлік опору за мікроманометром, мм. вод. ст ; q0 – власний опір мікро-
257
манометра мм. вод. ст; К1 – поправковий коефіцієнт на температуру і атмо-
сферний тиск.
Після досягнення критичного опору дихання, випробування респіратора
припинять за допомогою вимкнення аспіратора і пилового генератора. Запиле-
ний фільтр респіратора або фільтрувальну півмаску та аналітичний фільтр, який
знаходився після респіратора зважують на вагах для визначення маси накопи-
ченого пилу. Виходячи з різниці між запиленим і чистим фільтрами АФА
коефіцієнт проникнення:
)()( 21
1
рф
ф
р
МMМM
МM
K , (3)
де М1 – маса запиленого фільтра АФА, г; М2 – маса запилених фільтрів респіра-
тора, г; Мф – маса фільтра АФА, г; Мр – маса фільтрів респіратора, г.
Результати досліджень заносять до спеціального журналу.
Для випробувань протипилових респіраторів або вимірювальних приладів,
призначених для експлуатації у вугільних шахтах, необхідний щоб вугільний
аерозоль, який би максимально наближався до дисперсного складу і концентра-
ції пилу у вугільних шахтах. Зважаючи на велике розмаїття пилу, що
зустрічається у вугільних шахтах, повторити всі можливі види розподілу дис-
персного складу на установці важко, тому ставилося завдання отримати типо-
вий для основних технологічних процесів аерозоль. Згідно з узагальненими
експериментальними даними МакНДІ про дисперсний склад зваженого пилу в
гірничих виробках шахт Донбасу при веденні очисних і підготовчих робіт слід
орієнтуватися на аерозоль, параметри якого наведені в таблиці 1 [4].
Таблиця 1 ‒ Середній процентний вміст маси окремих фракцій зваженого пилу
в очисних і підготовчих виробках
Розмір частинок,
мкм менше 5 5 – 10 10 – 30 більше 30
Середній
медіанний
розмір, мкм
Очисні вибої
Масова частка ча-
стинок, %
9 13 46 32 22
Підготовчі забої
Масова частка ча-
стинок, %
3 5 29 63 38
Для отримання аналогічного або близького до нього розподілу дисперсного
складу пилу на запропонованій установці було обрано 4 режими роботи генера-
тору пилу, що відрізнялися витратою повітря, яке подається у випробувальну
камеру. Номер режиму відповідав об'ємній витраті в дм
3
/хв. При цьому, ство-
рювана концентрація пилу в камері залежить від об'ємної витрати повітря і
змінювалась, від 350 мг/м
3
при об'ємній витраті 60 дм
3
/хв до 1600 мг/м
3
– при
258
витраті 300 дм
3
/хв. Менші значення концентрації пилу можна було отримати
збільшенням подачі чистого повітря. Проби для аналізу дисперсного складу
відбиралися з пилу, що осів на фільтрі випробуваного респіратора і аналізува-
лися на установці "Коултер". Вибіркові результати аналізу дисперсного складу
пилу наведені в таблиці 2.
Таблиця 2 Дисперсний склад пилу, отриманий на установці
Розмір частинок, мкм
менше 5
5 – 10
10 – 30
більше 30
Середній
медіанний
розмір, мкм
Масова частка
частинок в
пробі при різ-
них швидко-
стях повітряно-
го потоку, %
№1 9 12 49 30 21
№2 8 11 48 33 22
№ 3 4 8 45 41 27
№4 3 5 30 62 36
Аналіз розподілу дисперсного складу отриманої пилу за даними табл. 2 по-
казує, що за витрати повітря 300 дм
3
/хв він співпадає з розподілом в очисних і
підготовчих вибоях. При похибка склала не більше 10 % в межах кожної фрак-
ції. Підтримання постійного дисперсного складу забезпечується відповідною
кількістю пилоутворючого матеріалу в розміщеного в генераторі, що забезпе-
чує стабільність концентрації випробувального аерозолю протягом трьох годин
роботи установки, що є хорошим показником відтворюваності, оскільки три-
валість одиничного випробування зазвичай не перевищує десяти хвилин, а серія
дослідів включає, як правило, 5 дослідів в різних точках діапазону концентра-
цій.
Висновки. 1. Розроблений стенд для визначення захисної ефективності
ЗІЗОД за тест-аерозолем вугільний пил, який відповідає вимогам ДСТУ EN
143:2002 та ДСТУ EN 149:2003.
2. Запропонована методика проведення випробування ЗІЗОД з визначення
коефіцієнту проникнення респіраторів та опору дихання і пиломісткості філь-
трів.
3. Досліджено декілька режимів роботи стенду з метою визначення макси-
мально близького розподілу пилових частинок у випробувальній камері до їх
розподілу в очисних і підготовчих вибоях. Встановлена маса пилоутворюючого
матеріалу в генераторі пилу та витрата повітря для забезпечення стабільних по-
казників на протязі всього часу випробувань.
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ
1. Борисенкова Р. В. Материалы по обоснованию гигиенических требований к методике пылевого контр оля
в угольных шахтах / Р.В. Борисенкова, С.И. Лагунова, Л.А. Луценко // Гигиена труда в горнодобывающей про-
мышленности. – М.: Московкий НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана, 1978. – С. 46 – 51.
2. Голинько В. И. Универсальный стенд для испытания пылеизмерительной аппаратуры / В.И. Голинько //
Разработка месторождений полезных ископаемых, вып. 56. – К.: Техника, 1980. – С. 88 – 90.
3. Коузов П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов /
П.А. Коузов – Л.: Химия, 1974. – 280 с.
4. Петрухин П. М. Предупреждение взрывов пыли в угольных и сланцевых шахтах / П.М. Петрухин, М.И.
Нецепляев, В.Н. Качан, В.С. Сергеев – М.: Недра, 1974. – 304 с.
5. Спурный К. Аэрозоли / Спурный К., Йех Я., Седлачек Б., Шторх О. – М.: Атомиздат, 1964. – 260 с.
259
УДК 625.35
Доктор техн. наук Н.Н. Беляев
(Днепропетровский национальный университет
железнодорожного транспорта),
ассистент П.С. Кириченко
(Криворожский технический университет)
CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОРЯ ПРИ СБРОСЕ
ШАХТНЫХ ВОД
На базі розробленої CFD моделі виконано розрахунок забруднення акваторії моря при
скиді шахтних вод. Модель базується на чисельному інтегруванні рівняння конвективно-
дифузійного переносу домішки та моделі потенційного руху. Наводяться результати об-
числювального експерименту.
CFD MODELLING OF THE SEA POLLUTION IN THE CASE OF THE
MINE WATERS DISCHARGE
A CFD model was developed to calculate the sea pollution in the case of the mine waters
discharge. The model is based on the numerical integration of the K-gradient transport model and
the model of the potential flow. The results of numerical experiment are presented.
Введение. Одной из острых экологических проблем Криворожского района
является проблема утилизации шахтных вод. В настоящее время эти воды
накапливаются в прудах-накопителях и сбрасываются из них в реки. Шахтные
воды содержат различные примеси. Например, шахтные воды, которые накап-
ливаются в балке «Свистунова», имеют концентрацию хлоридов порядка 20200
мг/л , сульфатов 1320 мг/л, минерализацию 38000 мг/л и т.д. Поэтому, функци-
онирование таких прудов в течение многих лет привело к интенсивному и нега-
тивному воздействию шахтных вод на подземные и поверхностные воды в ре-
гионе. Как один из вариантов частичной утилизации шахтных вод, сейчас рас-
сматривается проект отвода их в акваторию Черного моря. В рамках этой слож-
ной экологической задачи необходимо рассчитать процесс рассеивания шахт-
ных вод в море. Поэтому целью настоящей работы является разработка числен-
ной модели для прогноза интенсивности загрязнения акватории моря в случае
возможной реализации этого проекта.
Математическая модель. Полагается, что сброс шахтных вод в море будет
происходить на определенном расстоянии от берега моря (рис.1).
Рис. 1 – Схема сброса шахтных вод в море
|