Введение к работе
Актуальность темы исследования. Для участков обкатки и ремонта машин доминирующими опасными вредными производственными факторами являются повышенная загазованность, превышения ПДК по оксидам азота в 10-15 раз, и недопустимые параметры микроклимата, температура в рабочей зоне более 33,6 - 39 С. Похожая картина имеет место и для большинства сварочных участков, где загазованность помещений газами и сварочными аэрозолями (СА) (превышение над ПДК в 7-10 раз) неблагоприятно сочетается с повышенной температурой и неудовлетворительными показателями относительной влажности. Таким образом, задача сохранения здоровья рабочих цехов обкатки и сварки, при вредном воздействии выбросов ВВ, СА и ИТ, поставленная в диссертации, является актуальной.
Работа выполнялась в рамках ФЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (2012-2014 г.г.) мероприятие 1.1. по заданию Рособразо-вания по теме: «Разработка фундаментальных основ методологии математического моделирования формирования опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ)».
Целью работы является улучшение условий труда операторов участков обкатки машин и сварочных производств за счёт определения опасных зон загазованности, параметров производственного микроклимата и достижения их допустимых величин в рабочей зоне.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
-
Произвести анализ состояния воздушной среды РЗ и условий труда участков обкатки и сварки машиностроительных предприятий.
-
Проанализировать и систематизировать существующие математические модели, описывающие процессы распространения и ассимиляции ВВ, сварочных аэрозолей и ИТ в воздушной среде, в том числе модели турбулентности, учитывающие завихрения газо-воздушных потоков.
-
Адаптировать к-є модель турбулентности для исследования процессов распространения ВВ, СА и ИТ в производственных помещениях с активной вентиляцией и определить параметры состояния воздушной среды.
-
Реализовать к-є модель турбулентности, описывающую процессы распространения ВВ, СА и ИТ с учётом завихрений потоков, использовав современное производительное программное обеспечение Solid works.
-
Провести экспериментальные исследования с целью проверки адекватности разработанной математической модели.
-
Предложить инженерные технические решения обеспечения ПДК и нормативных параметров производственного микроклимата в рабочих зонах участков обкатки машин и сварочных цехов, как в штатных режимах работы, так и в аварийных (на примере машиностроительных предприятий).
Предмет и объект диссертационного исследования. Предметом исследования являются процессы тепломассопереноса вредных веществ, сварочных аэрозолей и избытков теплоты в воздушных средах участков обкатки технологических машин и сварочных цехов. Объектом исследования является воздух РЗ участков обкатки и сварочных цехов, качество которого необходимо обеспечить.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
-
Предложена нестационарная трехмерная математическая модель тепломассопереноса ВВ, СА и ИТ в производственной среде с активной вентиляцией, которая в отличие от существующих моделей распространения производственных вредностей учитывает завихрения газо-воздушных потоков, а источники загрязнения рассматривает не как точечные экспоненциальные, а как "детализированные" (учитывается геометрическое положение источника его размеры, направление выхода газов, вектор скорости, многокомпонентность выброса ВВ и его температура).
-
Математическая модель применима к различным объектам и позволяет определять не только параметры воздушной среды в производственных помещениях на удалении от источников загрязнения, но и в зонах больших скоростей воздуха у местных отсосов и вблизи воздухораспределительных систем (п.1 паспорта спец. 05.26.01).
-
В результате натурных и численных экспериментов получены зависимости и установлены факторы, оказывающее основное влияние на формирование полей подвижности воздуха, температуры, относительной влажности и концентрации в воздушной среде исследуемых помещений (п.2 паспорта спец.05.26.01).
Практическая ценность работы:
-
Освоено и предложено к использованию программное обеспечение, позволяющее рассчитать поля концентраций ВВ, температур и подвижности воздуха РЗ, определить опасные зоны загазованности воздуха и зоны неблагоприятных параметров микроклимата в помещении, а также количество рабочих мест операторов, не удовлетворяющих санитарно-гигиеническим нормативам, (п.1 паспорта спец. 05.26.01).
-
Предложена методика расчёта концентраций ВВ, температур, скоростей движения воздуха и относительной влажности в производственной среде с источниками загрязнения на участках обкатки и сварки, позволяющая определить параметры воздушной среды в зонах больших скоростей воздуха у местных отсосов, и вблизи воздухораспределительных систем, в том числе эффективность отсосов.
-
Представлена методика определения эффективности удаления вредных веществ местными отсосами (п.1 паспорта спец. 05.26.01).
-
Разработаны рекомендации как к технологическим регламентам производства обкаточных и сварочных работ, так и предложения по реконструкции систем общеобменной и местной вентиляции помещений в целях улучшения условий труда (п.7 паспорта спец. 05.26.01).
Реализация работы в промышленности. Результаты исследований апробированы и внедрены на обкаточном участке ООО «КЗ Ростсель-маш», в сварочном цехе №8 000 «Ростовский автобусный завод».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции в рамках промышленного конгресса Юга России «Инновационные технологии в машиностроении» (г. Ростов-на-Дону, Роствертол, 2010 г.г.), на VII Всероссийской школе-семинаре «Математическое моделирование и биомеханика в современном университете» (п. Див-номорское, Краснодарского края, 2012 г.), на 12-ой Международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность, надёжность, качество, энерго- и ресурсосбережение», (Туапсинский район, пос. Ново-михайловский, 6-10 сентября, 2010 г.), на 9-ой Международной научной конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодёжь» (г. Майкоп, респ. Адыгея, 9-10 февраля 2012 г.), на X Международном научно-техническом форуме «ИнЭРТ-2012» (г. Ростов-на-Дону, ДГТУ, 9-11 октября 2012 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных литературных источников. Материал диссертации содержит 161 страницу машинописного текста, 34 таблицы, 94 рисунка, список библиографических источников из 120 наименований. Отдельное приложение на 1 странице.
