Улучшение условий и охраны труда работников апк путем обоснования, разработки и использования дыхательных аппаратов
На правах рукописи
Тюриков Борис Михайлович
Улучшение условий и охраны труда
работников АПК путем обоснования, разработки
и использования дыхательных аппаратов
Специальность: 05.26.01 - Охрана труда (отрасль АПК)
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Санкт – Петербург – Пушкин – 2010
Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»
| Научный консультант | Заслуженный деятель науки и техники, доктор технических наук, профессор Шкрабак Владимир Степанович |
| Официальные оппоненты | доктор технических наук, профессор Огнев Олег Геннадьевич доктор технических наук, профессор Дружинин Петр Владимирович доктор технических наук, профессор Юрков Михаил Михайлович |
| Ведущая организация | ФГОУ ВПО Брянская государственная сельскохозяйственная академия |
Защита состоится «29» _октября_ 2010 г. в 15 час. _30_ мин.
на заседании диссертационного совета Д220.060.05 при ФГОУ ВПО “Санкт – Петербургский государственный аграрный университет”, 196601, Санкт – Петербург – Пушкин, Академический проспект, д. 23, ауд. 2529. Факс (8-812) 465-05-05, электронный адрес: uchsekr@ spbgau.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Санкт – Петербургский государственный аграрный университет»
Автореферат разослан «___»_______________ 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор технических наук, профессор Т.Ю. Салова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Современный агропромышленный комплекс (АПК) представляет собой сложное объединение производственных процессов. Вместе с тем, условия труда в отдельных отраслях сохраняют свои особенности, обусловленные спецификой производственного процесса и далеки от требуемых.
В целом по России только 3,47% объектов сельского хозяйства, находящихся на контроле органов Роспотребнадзора, отвечают санитарно-гигиеническим требованиям. Ежегодно на производстве в АПК травмируется более 35 тыс. человек, около 600 человек гибнет. Профессиональные заболевания у работников сельского хозяйства составили 11,56% (1182 случая) от суммы всех профессиональных заболеваний, зарегистрированных в Российской Федерации. И это практически при отсутствии службы профпатологии в сельской местности.
В целом по России материальный ущерб только от производственного травматизма и профессиональной заболеваемости в организациях АПК составляет более 3,5 млрд. руб., из них в сельском хозяйстве 1,7 млрд. руб., в пищевой промышленности 1,6 млрд. руб., что соответствует недопроизводству продукции сельского хозяйства в размере 0,7%, продукции пищевой промышленности 0,4%.
Создание благоприятных и безопасных условий труда, сохранение нормального функционального состояния человека и его работоспособности неразрывно связано с обеспечением работающих средствами индивидуальной защиты (СИЗ).
Одним из перспективных направлений, в индивидуальной защите работающих является использование фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания с принудительной подачей воздуха (дыхательных аппаратов).
Однако, создание данного вида СИЗ осложняется несовершенством теоретических основ их разработки, практики применения, а также необходимостью оценки перспектив развития и использования с учетом назначения, защитных и эксплуатационных свойств, характера технологических процессов, специфики производства и контингента работающих в отраслях АПК.
Диссертационная работа выполнялась в рамках отраслевых научно-технических программ О. Сх. 127, О. Сх. 82 Минсельхоза и Госагропрома СССР, Республиканской (федеральной) целевой научно-технической программы на 1992-1995 гг. «Охрана труда» Министерства сельского хозяйства РФ и РАСХН (Д. 29.28.01.92 Б), госконтрактов 2.3.18/02 и 2.3.21/02 межотраслевой целевой программы Минтруда России (пр.№42, 2002г.), ряда договоров с производственными и научно-исследовательскими организациями.
Цель исследования заключается в теоретическом и методологическом обосновании разработки и применения дыхательных аппаратов для защиты работающих в АПК
Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:
- проведен анализ вредных и опасных производственных факторов агропромышленного производства и их воздействия на работников;
- систематизированы конструктивные схемы существующих дыхательных аппаратов, проведены экспериментальные исследования аналогов и определены направления их совершенствования;
- разработаны методологические аспекты создания дыхательных аппаратов, на основе моделирования процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК, математической модели работы дыхательного аппарата, вероятностной оценке его надежности в условиях эксплуатации;
- проведены исследования элементной базы и компоновочных схем дыхательного аппарата, полученные результаты реализованы в виде конкретной конструкции;
- обоснована схема параметрического типоряда источников воздухоснабжения автономных дыхательных аппаратов для различных условий эксплуатации и на ее основе разработаны, изготовлены и испытаны модификации дыхательных аппаратов и их элементов;
- проведены исследования по оценке перспектив использования новых материалов и технологий в блоке фильтрации дыхательных аппаратов;
- организован и проведен мониторинг обеспеченности работающих АПК средствами индивидуальной защиты;
- обоснован механизм развития и функционирования системы индивидуальной защиты работающих в АПК;
- созданы информационно-консалтинговые системы и базы данных по СИЗ для работников АПК на основе новых информационных технологий;
- определена социально-экономическая эффективность применения дыхательных аппаратов в АПК.
Объект исследования – средства индивидуальной защиты для работников АПК, процессы их разработки и применения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач принят комплекс методов, включающий: анализ и обобщение данных научно-технической литературы и материалов по разработке и эксплуатации средств индивидуальной защиты; мониторинг вредных производственных факторов на рабочих местах работников в АПК и обеспеченности их СИЗ; применение теоретических и экспериментальных методов изучения аэродисперсных систем и аэродинамики газового потока применительно к дыхательным аппаратам; методы оценки защитной и эксплуатационной эффективности СИЗ и их элементов с использованием современного приборного оснащения; математическое моделирование процессов, математическая статистика и теория вероятностей; методы экспертных оценок.
Обоснованность и достоверность научных положений приведенных в диссертации, выводов и рекомендаций базируется на использовании известных теоретических разработок, достоверных математических моделей, обширном экспериментальном материале, полученном автором в результате многолетних исследований, применением стандартных методов статистической обработки результатов с использованием ЭВМ и сходимостью расчетных показателей с экспериментальными данными, положительными результатами эксплуатации образцов дыхательных аппаратов, изготовленных по рекомендациям автора.
Научную новизну исследований составляют:
– методологические основы путей снижения воздействия на работников вредных и опасных производственных факторов агропромышленного производства, систематизации конструктивных схем дыхательных аппаратов;
– методологические аспекты создания дыхательных аппаратов, включающие моделирование процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК, математическую модель работы аппарата, вероятностную оценку его надежности в условиях эксплуатации;
– теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение адекватных математических алгоритмов, описывающих газодинамические и технологические режимы работы дыхательных аппаратов, в зависимости от их конструктивных особенностей;
– сформулированные предпосылки и структура схемы параметрического типоряда источников воздухоснабжения, позволяющие установить рациональные конструктивно-технологические параметры дыхательных аппаратов и их элементов с учетом конкретных требований защитной и эксплуатационной эффективности;
–экспериментальные исследования опытных модификаций дыхательных аппаратов и новых сорбционно-фильтрующих материалов;
– приоритетные патентно-чистые конструкции нового дыхательного аппарата (а.с.№№ 1251391, 1369045), его узлов и элементов (а.с.№№ 850423, 1152853, 1556674), а также методов их испытаний (пат. №№ 1460632, 2106161, 2158912, 2284505, 2282177);
– методологические основы организации мониторинга и обоснования механизма развития и функционирования системы обеспечения работающих АПК СИЗ;
Практическая значимость. Ее составляют:
– результаты анализа вредных и опасных производственных факторов агропромышленного производства и их воздействия на работников;
– математические модели процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК и работы дыхательного аппарата;
– опытные модификации образцов дыхательного аппарата и расчет их конструктивных параметров;
– методы и оборудование для исследования эксплуатационных и защитных характеристик дыхательных аппаратов;
– рекомендации по использованию дыхательных аппаратов, регламентирующие безопасное ведение работ;
– результаты мониторинга обеспеченности работающих АПК средствами индивидуальной защиты;
– созданные информационно-консалтинговые системы и базы данных по СИЗ для работников АПК на основе новых информационных технологий.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Анализ вредных и опасных производственных факторов воздействующих на работников АПК и обоснование путей их снижения за счет применения дыхательных аппаратов;
- Методологические аспекты создания дыхательных аппаратов, включающие моделирование процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК, математическую модель работы аппарата, вероятностную оценку его надежности в условиях эксплуатации;
- Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение адекватных математических алгоритмов, описывающих газодинамические и технологические режимы работы дыхательных аппаратов, в зависимости от их конструктивных особенностей;
- Сформулированные предпосылки и структура схемы параметрического типоряда источников воздухоснабжения, позволяющие установить рациональные конструктивно-технологические параметры дыхательных аппаратов и их элементов с учетом конкретных требований защитной и эксплуатационной эффективности;
- Экспериментальные исследования опытных модификаций дыхательных аппаратов и новых сорбционно-фильтрующих материалов;
- Методы и оборудование для исследования эксплуатационных и защитных характеристик дыхательных аппаратов и его элементов;
- Методологические основы организации и результаты мониторинга, а также обоснование механизма развития и функционирования системы обеспечения, работающих АПК средствами индивидуальной защиты;
- Информационно-консалтинговые системы и базы данных по СИЗ для работников АПК на основе новых информационных технологий.
Апробация работы. Основные материалы исследований доложены, обсуждены и одобрены на конференциях, симпозиумах, конгрессах, в т.ч.: Минсельхоз СССР и России, ВИМ, ВНИИОиЭТ, ВЦНИИОТ ВЦСПС, МГАУ, РИАМА, Росинформагротех (Москва, 1988–2008); АГАУ(Барнаул, 2007); НЦАОМУ (Днiпропетровськ, 2000,2001); ИЭУП (Казань, 2007); КурганГУ (Курган, 2000); ВНИИОТ, МАНЭБ, СПбГАУ (Санкт-Петербург, 1990-2010); МАНЭБ (Киев, Одесса, Москва, Санкт-Петербург, 2007,2009); МААН, АМН Украины (Киев, 1998), МаГУ (Магнитогорск, 2008); НИИГП (Н-Новгород, 1999, 2004); МСХ Литовской ССР (Вильнюс, 1984); ОНМУ (Одесса, 2008); ВНИИОТ, ОрелГАУ, ОГУ, ОрелГТУ, ОГИЭТ (Орел, 1988-2010); Саратовский ГАУ (Саратов, 2007); ВНИИТБХП (Северодонецк, 1986); ТГСХА (Тверь, 2007); НИИБЖ (Уфа, 2000); УГТУ (Екатеринбург, 1999); Ул ГТУ, УГСХА (Ульяновск, 2008); ЧГАУ (Челябинск, 2007).
Образцы дыхательных аппаратов неоднократно экспонировались на ВВЦ (ВДНХ СССР) и награждены шестью медалями.
В 1998 году работа «Разработка автоматизированной системы определения потребности в средствах индивидуальной защиты для работников агропромышленных предприятий различных форм собственности» награждена 2 премией Минсельхозпрода России за освоение в агропромышленном производстве важнейших научно-технических достижений.
Внедрение. Результаты исследования и отдельные положения диссертационной работы включены в 19 нормативных правовых актов (Правила по охране труда для различных отраслей АПК, утверждены Минсельхозом России, согласованы Минздравсоцразвития России и ЦК профсоюзов работников АПК, зарегистрированы Минюстом России), 22 нормативно-технических документа и Положение об отраслевой системе управления охраной труда в АПК.
Предприятием «Газозащита и комфорт» (г. Орел) серийно выпускаются дыхательные аппараты типа НИВА, конструкция которых базируется на использовании положений диссертационной работы автора.
Модификации дыхательного аппарата внедрены и применяются на ряде предприятий различных регионов страны.
Методология моделирования процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК внедрена в ЗАО «Экология» г. Орел.
Экспериментальные установки внедрены в практику научных исследований ВНИИОТ (г.Орел) и использовались при разработке новых СИЗ по заданию Минсельхоза России и заказу других организаций.
Инженерно-технические предложения по методам и способам испытания СИЗОД, реализованы в виде испытательных стендов и применяются при производственном контроле выпускаемых защитных комплектов НИВА-2М.
Материалы диссертации преподаются в Орловском государственном университете, других учебных заведениях и включены в учебно-методические пособия.
Публикации. Основные материалы исследования нашли отражение в более 100 печатных работах, в т.ч. 29 в рекомендованных ВАК изданиях, 10 монографиях и учебных пособиях, 15 авторских свидетельствах и патентах на изобретения.
Научной монографии «Теория и практика разработки и применения дыхательных аппаратов для защиты работающих в АПК» присужден Диплом лауреата конкурса на лучшее инновационное решение в области безопасных условий труда «Здоровье и безопасность 2007» в номинации «Методология в области контроля и обеспечения безопасных условий труда» организованном Минздравсоцразвития России.
Учебное пособие «Охрана и безопасность труда при техническом обслуживании и ремонте автомобилей» награждена в 2008 году Грамотой УМО за 2 место в номинации «Учебное пособие по специальности».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 7 глав, заключения и выводов, списка литературы, включающего 382 наименования. Работа изложена на страницах основного текста, содержит 151 рисунок, 65 таблиц и 3 приложения.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цели и основные задачи исследований. Даны общая характеристика, научная новизна и практическая значимость результатов работы.
В первой главе «Анализ вредных и опасных производственных факторов агропромышленного производства и их воздействия на работников» дана оценка состояния проблемы, выполнен мониторинг вредных и опасных производственных факторов; приведена классификация загрязнения воздуха рабочих зон; дан анализ профзаболеваемости и производственного травматизма работников АПК.
Большинство технологических операций в агропромышленном производстве сопровождаются выделением в воздух рабочих зон различного рода вредных веществ. Основными вредными веществами, загрязняющими воздух рабочих зон, в агропромышленном производстве являются пестициды и пыль.
Воздействие пестицидов является одним из существенных факторов риска. По оценкам ВОЗ, ежегодно отравления пестицидами получают от 2 до 5 млн. трудящихся, из которых 40 тыс. умирают.
Пыль оказывает неблагоприятное воздействие на работающих в кормопроизводстве, в промышленном животноводстве и других отраслях АПК. Проникая в дыхательные пути человека, пыль может вызывать развитие специфических процессов, заканчивающихся хроническими заболеваниями органов дыхания, такими как бронхиты и пневмокониозы.
Воздействие вредных и опасных производственных факторов может привести не только к профзаболеваниям, но и несчастным случаям, например, отравлениям, в том числе и со смертельным исходом.
В организациях сельского хозяйства и пищевой промышленности за последние 10 лет погибло около 13 тыс. человек. Ежегодный ущерб от несчастных случаев и профзаболеваний составляет 4,0-4,5 млрд. рублей.
Уменьшение числа погибших связано с уменьшением численности работающих в отраслях АПК (рис.1). Другим фактором уменьшения числа погибших явилось снижение объемов работ, выполняемых на посевных площадях и при уходе за животными.
При выполнении работ по ремонту и техобслуживанию машин и оборудования, а также при сантехнических работах, в результате отравлений различными газами пострадали 23 работника, из них 21 погиб.
Рис. 1. Динамика численности работающих и погибших в АПП РФ
В Российской Федерации ежегодно умирает от воздействия вредных опасных производственных факторов около 180 тысяч человек. Анализ причин заболеваемости показывает, что до 40% профессиональных заболеваний прямо или косвенно связано с неудовлетворительными условиями труда.
В 2008 году в Российской Федерации зарегистрировано 7740 случаев профессиональных заболеваний (отравлений). Показатель профзаболеваемости в 2008 г. составил 1,52 на 10 000 работающих. Всего за последние 5 лет было зарегистрировано 47 619 случаев профессиональных заболеваний (отравлений).
Состав работников агропромышленного производства, которым был установлен диагноз профессионального заболевания или отравления, на 72,8% состоит из работников растениеводства, животноводства и мясной промышленности. Около 60% всех отравлений (преимущественно пестицидами) диагностируется среди работников растениеводства.
В структуре заболеваемости в отраслях по производству и переработке сельскохозяйственной продукции 68,4...76,8% всех случаев и 53,5... 66,9% дней нетрудоспособности (в случаях и днях) приходятся на болезни органов дыхания (47,6 и 30,4%), опорно-двигательного аппарата (7,8 и 9,2 %), сердечно-сосудистой системы (6,8 и 9,2%), желудочно-кишечного тракта, кожи и подкожной клетчатки (5 и 4,3%).
Одним из направлений выхода из сложившейся ситуации является улучшение условий и охраны труда в АПК на современной научно-технической основе, в разработке которой активное участие принимают В.С. Шкрабак, А.П. Лапин, Ю.Г. Горшков, О.Н. Русак, А.К. Тургиев, М.М. Юрков, И.В. Гальянов, А.И. Гавриченко, П.Г. Митрофанов и другие ученые. Внедрение результатов их исследований, а также выполнение специальных научно-технических программ способствовали улучшению условий труда, снижению травматизма и заболеваемости в отраслях АПК.
В связи со сложившимися условиями труда в АПК, в большинстве случаев невозможно предотвратить загрязнение воздуха вредными веществами и СИЗОД являются единственными.
Во второй главе «Современные средства индивидуальной защиты органов дыхания, особенности применения и пути совершенствования» приведены и систематизированы их основные типы и характеристики, показаны результаты поисковых исследований аналогов.
В процессе анализа и оценки, существующих СИЗОД, нами была разработана удобная и простая конструкция респиратора, а также оборудование и технология их изготовления (патент РФ на изобретение №2106161).
Разработанный облегченный респиратор предназначен для индивидуальной защиты органов дыхания работающих от аэрозолей (пыли, тумана), в том числе от пылевидных нелетучих агрохимикатов, присутствующих в окружающем воздухе, за исключением высокотоксичных. По конструктивному оформлению респиратор (рис.2) выполнен в виде сварной фильтрующей полумаски.
 |  |
| Рис.2. Облегченный респиратор 1- фильтрующий элемент; 2- боковой сварной шов; 3-обтюратор; 4-алюминиевая пластина; 5-лямки | Рис. 3. Облегченный респиратор «Нечерноземье» |
Облегченный противогазоаэрозольный респиратор "Нечерноземье" (рис. 3) предназначен для индивидуальной защиты органов дыхания работающих на протравливании семян, а также от токсичных агрохимикатов, присутствующих в окружающем воздухе одновременно в виде паров, газов и аэрозолей, за исключением высокотоксичных, при других видах работ, по аналогии с существующими противогазоаэрозольными респираторами с патронами марки А при концентрации вредных веществ, не превышающей ПДК более, чем в 10 раз. Респиратор защищен патентом РФ №40109 на промышленный образец «Респиратор».
Лабораторные и производственные испытания респираторов показали их высокую защитную и эксплуатационную эффективность.
За последние годы появилось большое количество технических решений фильтрующих СИЗОД с принудительной подачей воздуха (далее дыхательных аппаратов). Проведенный нами патентный поиск выявил около 100 публикаций, патентов и авторских свидетельств.
Фильтрующие средства индивидуальной защиты органов дыхания с принудительной подачей воздуха по конструктивному исполнению можно разделить на следующие типы: дыхательные аппараты с воздуходувками, носимыми человеком и дыхательные аппараты с вмонтированными в лицевую часть источником воздухоснабжения.
Представителем первой группы дыхательных аппаратов может являться пневматический дыхательный аппарат типа «Экран». Он предназначен для защиты органов дыхания механизаторов сельского хозяйства и других рабочих от аэрозолей, паров и газов пестицидов, минудобрений и других опасных и вредных веществ. На рис. 4 представлена схема защиты органов дыхания в индивидуальном устройстве типа «Экран-1М».
 |  |
| Рис. 4. Схема защиты в индивидуальном устройстве типа «Экран-1М»: 1-воздуходувка; 2- приемный патрубок защитной маски; 3- выпускное сопло маски; 4-маска; 5-воздухораспределя-ющая вставка; 6 – гибкий воздуховод; 7 – сменный фильтрующий элемент | Рис. 5. Схема подачи и фильтрации воздуха в шлеме " Аirstream "AH.I: 1 - запыленный воздух; 2 - фильтр грубой очистки; 3 - вентилятор; 4 - пластмассовая каска (корпус шлема); 5 - фильтр тонкой очистки; 6 - прозрачный экран; 7 - профильтрованный воздух |
Испытания аппарата типа «Экран-1М» проводились совместно с Кубанским СХИ (ныне Кубанский ГАУ) в рамках соответствующей программы.
При лабораторных испытаниях концентрации аэрозоля, газов и паров, в воздухе пылевой камеры колебались соответственно в пределах от 49,1 до 125,8 мг/м3 и от 0,41 до 0,55 мг/м3. Несмотря на высокие концентрации аэрозоля и паров пестицидов в воздухе, аппарат типа «Экран-1М» показал высокую защитную эффективность (89-100%).
Исследование защитной эффективности пневматического аппарата «Экран» в производственных условиях проводились при протравливании зерна озимой пшеницы пентатиурамом. В воздухе рабочей зоны концентрация аэрозоля находилась в пределах от 26,8 до 515,0 мг/м3 парогазовой фазы – от 19,2 до 47,3 мг/м3. Аппарат «Экран» показал эффективную защиту, однако при превышении ПДК в 800-1000 раз аппарат также не обеспечивал полную защиту от пентатиурама.
Основным недостатком аппарата «Экран» является несовершенная лицевая часть, не предусматривающая защиту кожных покровов головы, большая масса и габариты, а также потребляемая мощность воздуходувки. Наличие электрошнура, соединяющего стационарный источник питания (220В) с аппаратом, ограничивает перемещение рабочего при выполнении технологических операций.
Целью проведенных нами испытаний противопылевого шлема «Аirstream» АН.I (рис. 5) являлась определение возможности его применения в сельскохозяйственном производстве на технологических операциях с большой запыленностью воздуха рабочих зон.
На основании результатов лабораторных испытаний сделан вывод, что технические характеристики шлема в основном соответствуют данным, приведенным в инструкции по эксплуатации. Противопылевой шлем обеспечивает комплексную защиту головы, лица, глаз и органов дыхания человека. Коэффициент проникания шлема имеет одинаковый порядок с коэффициентом проникания респираторов, в то же время в 4 раза превышает массу респиратора «Астра-2» и в 90 раз массу респиратора ШБ-1 «Лепесток». Преимуществом шлема является то, что он практически не оказывает сопротивления дыханию и не ограничивает поля зрения.
Оценивая результаты испытаний в производственных условиях, следует признать, что противопылевой шлем «Аirstream» АН.I при содержании в воздухе рабочей зоны зерновой пыли в концентрациях 167,6+34,1 – 342,5+26,0 мг/м3 не обеспечил необходимого снижения ее до предельно допустимого уровня.
Результаты приведенных исследований послужили основой для подготовки исходных требований и технического задания на разработку нового дыхательного аппарата.
В третьей главе «Методологические аспекты создания дыхательных аппаратов» рассмотрено моделирование процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК, составлена математическая модель работы дыхательного аппарата, дана вероятностная оценка его надежности в условиях эксплуатации.
Природные факторы вследствие работы вне помещений в любую погоду усугубляют неблагоприятные условия труда (например, сильные порывы ветра при распылении пестицидов) и также влияют на правильный выбор и эффективную эксплуатацию средств индивидуальной защиты.
Самыми распространенными моделями прогнозирования являются модели, полученные на основе решения уравнения турбулентной диффузии. Явления переноса и диффузии загрязняющего вещества описываются известным уравнением:
(1)
турбулентная конвекция источник
диффузия
где С – концентрация загрязняющего вещества; К = (кх, ку, кz) – вектор коэффициентов турбулентной диффузии; U = (u, v.w) – вектор осредненного поля скоростей воздушной среды; Q – масса или скорость выделения загрязняющего вещества от источника.
В общем виде решение уравнения (1) аналитическими методами невозможно. Оно становится доступно или при упрощении уравнения или при использовании численных методов.
Так наличие в уравнении (1) допущений об отсутствии конвективного переноса, неизотропности среды и расположении источника за пределами рассматриваемой области приводит к уравнению
(2)
Фундаментальное решение этого уравнения имеет вид функции Гаусса.
Методы прогнозирования уровней загрязнения воздуха на основе указанных выше моделей отражены в методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (методика ОНД-86) и методике оценки последствий химических аварий (методика ТОКСИ). Указанные методики могут быть взяты за основу моделирования процессов загрязнения воздуха рабочих зон в АПК
Источниками, создающими загрязнение воздуха на территории объектов агропромышленных предприятий твердыми аэрозолями, являются различные технологические установки, осуществляющие нестационарный выброс вредных веществ, оборудование по использованию пестицидов и агрохимикатов и т.п., Запыленность воздуха промышленных площадок отдельных предприятий АПК может достигать предельно-допустимого уровня, что регламентирует применение работниками средств индивидуальной защиты органов дыхания.
Приближенный расчет концентраций от наземных источников может быть выполнен на основании аналитических или численных решений уравнений турбулентной диффузии.
Распределение максимальных концентраций Стах на расстоянии х и при времени диффузии t < min(t1,t2) (где t1 — время действия источника фиксированной мощности М, a t2 — время сохранения метеоусловий) может быть описано в случае точечного наземного источника следующим известным соотношением:
, (3)
где коэффициент А, зависящий от температурной стратификации атмосферы.
Соотношение (3) не описывает фактическое поле концентраций вблизи источника (при х = 0), так как расчетные концентрации обращаются в этой области в бесконечность.
Условия выхода струи запыленных выбросов учитываются с помощью следующих параметров:
(4) (6)
где используются свойства источника пылевых выбросов: диаметр или эффективный диаметр выхлопного отверстия D, м; высота его расположения H, м; скорость пылевоздушной струи 
, м/с; объемный расход струи L, м3/с; разность температур выброса и окружающего воздуха 
, 0С; массовый расход выбрасываемой пыли, М, г/с; скорость ветра U, м/с.
Пылевые выбросы большинства предприятий АПК относятся к холодным выбросам, для которых f >100, в этом случае максимальное значение приземной концентрации пыли CМ,мг/м3 может быть найдено по базовым формулам с нашими уточнениями
, (5)
где F = 2 – коэффициент, учитывающий оседание пылей агропромышленного производства; - коэффициент, учитывающий рельеф местности (производственные площадки перерабатывающих предприятий АПК, как правило, имеют небольшие размеры, поэтому можно принять = 1); n – коэффициент, определяемый через параметр Vм.
Расстояние Xм, м, от источника выброса по оси его факела, на котором концентрация пыли достигает при неблагоприятных условиях максимального значения Cм, определяется по базовой формуле:
, (6)
где d зависит также от Vм.
При моделировании загрязнения производственных площадок предприятий АПК газообразными вредными веществами, по сценариям методики ТОКСИ, следует руководствоваться соображениями физического подобия процессов. Например, для сельскохозяйственного производства может быть применен сценарий методики, характеризующий частичное разрушение трубопровода вредных веществ (опасных химических веществ – ОХВ) с образованием множества отверстий, что подобно загрязнению воздуха рабочих зон при полнообъемном (обычном) опрыскивании растений пестицидами с помощью штангового распылителя.
С помощью опрыскивания вносится около 75% всех используемых в сельскохозяйственном производстве препаратов. Полнообъемным является опрыскивание с нормой расхода рабочей жидкости от 100 до 500 л/га на полевых культурах и свыше 500 л/га на многолетних насаждениях. Размер капель составляет 150…600 мкм.
Из отверстий трубопровода общей площадью S6 (S6 < SТ) количество вылившегося сжиженного ОХВ (в нашем случае – пестицида) определяется по предложенной формуле
, (7)
где – коэффициент сужения струи (0,8…1,0); ж – плотность сжиженного вещества (пестицида); tл – время истечения вещества из отверстий; Р6 – давление в трубопроводе системы; Ра – атмосферное давление, бар; U6 – скорость подачи жидкости, м/с. SТ – сечение трубопровода.
Скорость испарения из отверстий q6 вычисляется по известной формуле:
, (8)
где U – скорость ветра, м/с; М0 – молекулярная масса вещества; Рн – упругости паров ОХВ, при температуре Ти.
Продолжительность испарения t6, с, определяется как,
. (9)
Линейный размер области испарения l, м, равен:
. (10)
Для определения поля концентрации вредной примеси вводится функция G{x, у, z, t) размерности 1/м3, называемая фактором метеорологического разбавления. Концентрация загрязняющего компонента С(х, у, z, t) в точке с координатами (х, у, z) в момент времени t определяется умножением интегрального фактора метеорологического разбавления Gi (x, у, z), с/м3, на скорость истечения (испарения) qi, т/с, – для источника продолжительного времени действия.
Фактор метеорологического разбавления для мгновенного точечного источника определяется по базовой формуле с нашими уточнениями применительно к агропромышленному производству
, (11)
где U – скорость ветра, м/с; х, у, z – пространственные координаты, м; t – время после истечения ОХВ, с; h – высота источника ОХВ, м.
Дисперсии по координатным осям x, y, z выражаются следующими соотношениями:
, (12)
, (13)
, (14)
(15)
Параметры А1, А2, В1, В2, С1, С2, С3, D1, D2 зависят от топологических и метеоусловий и приведены в литературе.
Концентрация ОХВ, мг/м3, определяется как
(16)
Моделирование процесса загрязнения воздуха вредными веществами позволяет уточнить требования, предъявляемые к средствам индивидуальной защиты, регламентировать условия их применения и повысить эффективность использования для защиты работающих на предприятиях АПК.
При построении компоновочной схемы дыхательного аппарата с различными элементами его формирующими, применительно к условиям труда работников АПК, основным этапом является выбор базового варианта комплекта и исследование характеристик его возможных компоновочных схем на основе унифицированных структурных элементов.
Дыхательный аппарат должен обеспечивать высокие защитных свойств в течение необходимого времени эксплуатации при условии подачи с наименьшими затратами энергии, достаточного для дыхания количества воздуха и минимальных значениях массы и габаритов аппарата. При этом конструкция дыхательного аппарата должна быть выполнена по схеме: лицевая часть - соединительный шланг - носимый источник подачи воздуха (ИПВ) (воздуходувка) со сменным блоком фильтрации - источник электроснабжения (ИЭС).
Главными параметрами, характеризующими ИПВ, являются производительность и повышение давления в нем.
Необходимое количество воздуха (L), которое должно подаваться непрерывно ИПВ, может быть выражено следующим предложенным соотношением:
L = Lmin + LPизб + LIг, (17)
где L min - минимальное количество воздуха, устанавливаемое физиолого-гигиеническими нормами для обеспечения нормального функционирования органов дыхания (легочная вентиляция),
L min = V л · f д, (18)
здесь V л - объем анатомического пространства легких; f д - частота дыхания; LPизб - количество воздуха, подаваемого в лицевую часть дыхательного аппарата для создания избыточного давления, препятствующего попаданию вредных веществ из наружного воздуха через неплотности прилегания, по известным данным,
LPизб = 10...15 % L (19)
LIг - количество приточного воздуха для удаления избытка тепла в лицевой части.
Проведенные нами расчеты показывают, что необходимое количество воздуха, которое должно подаваться непрерывно ИПВ, для принятых условий труда в АПК, не должно быть менее L = 0,0029 м3/с.
Давление воздуха, создаваемое ИПВ, должно преодолевать суммарные потери в узлах пневмотракта и блока фильтрации дыхательного аппарата, а также обеспечивать избыточное давление в подмасочном пространстве.
P = P пт + Pбф + Pизб, (20)
где P - давление, создаваемое ИПВ; Pпт и Pбф - потери давления в узлах пневмотракта и блоке фильтрации, соответственно; Pизб - избыточное давление в подмасочном пространстве.
Расход воздуха потребителем в лицевой части характеризуется синусоидальной зависимостью:
, (21)
где Lп- - расход воздуха в момент времени t, л/мин;
Lпо – максимальный (амплитудный) расход воздуха потребителем, л/мин; – частота дыхания, выраженная в угловых градусах/с; t – время в секундах от начала чикла.
С зависимостью (21) связано изменение давления в потоке выдыхаемого и вдыхаемого воздуха:
, (22)
где Рп- - давление воздуха в потоке в момент времени t от начала цикла, Па; Рпо – максимальное (амплитудное) давление в потоке, Па; - угол смещения фаз между расходом и давлением, выраженный в угловых градусах.
Скорость движения воздуха определяется по известной зависимости:
, (23)
где К – отношение удельных теплоемкостей (показатель адиабаты: для воздуха К=1,4); Ро – давление перед воздухораспределителем, определяемое по формуле (22); Р – давление внутри пневматической камеры; о – плотность воздуха.
Расход воздуха через клапан, обладающий пассивным аэродинамическим сопротивлением, определяется зависимостью:
, (24)
где С – коэффициент пропускной способности.
В качестве исходного варианта рассмотрим классическую схему пневматической камеры с односторонним пассивным выходом и естественной (пассивной) подачей воздуха через фильтр. По этой схеме построены все фильтрующие противогазы и респираторы без принудительной подачи воздуха.
Полагая в формуле (24), в соответствии с ГОСТ 12.4.041,
Lk = 30л/мин = 0,5·10-3 м3/с или 
. Р – Ро = 70 Па,
получим: С=7,1·10-6.
Отсюда, при расходе, характерном для работающего при выполнении им работ средней тяжести на вершине вдоха или выдоха: Lk = 150л/мин = 2,5·10-3 м3/с, сопротивление вдоху или выдоху составит:
.
Сопротивление выдоху, равное 352 Па, значительно превышает норму.
Рассмотрим организацию воздушных потоков под лицевой частью аппарата с использованием пневмошлема ЛИЗ-4.
В связи с отсутствием в шлеме конструктивного клапана выдоха его условный диаметр dкл может определяться диаметром эквивалентного отверстия Dэо, физический смысл которого представляет сумму всех неплотностей между пелериной и телом работающего, из выражения
. (25)
При Lk = 150л/мин = 2,5·10-3 м3/с и минимальном Ризб = 10Па, Dэо = 0,028м2.
С учетом других конструктивных параметром шлема получим С=0,08·10-3. Тогда сопротивление вдоху или выдоху составит:
, что находится в пределах нормативных значений.
Одной из причин попадания вредных веществ в зону дыхания работающего в дыхательном аппарате может являться перенос вредных газов в канале (неплотностях), соединяющем подмасочное пространство и рабочую зону за счет диффузии.
Для описания процесса диффузии принимаем некоторые естественные упрощения, так переходные режимы и все процессы считаются установившимися, подмасочное пространство и рабочая зона соединены каналом длиной l, течение воздуха в канале турбулентно и за счет поперечного перемешивания параметры воздуха постоянны в каждом сечении канала.
В этих предположениях описание переноса вредных газов сводится к простейшей одномерной задаче диффузии. Введем в соединительном канале координату х, отсчитываемую от рабочей зоны. При этом координата зоны дыхания работающего х = l. По отрезку (Q l) течет воздух со скоростью - v, зависящей только от координаты х (точнее от сечения канала F = F(x)). Поскольку направление движения воздуха противоположно выбранному направлению координатной оси, то знак скорости взят отрицательным. Концентрация вредных газов в зоне процесса (рабочей зоне) постоянна и равна С(О) = Сп. За счет диффузии во встречном потоке воздуха вредные газы распределяются на отрезке (Ql) с концентрацией С = С(х).
Зависимость концентрации С от координаты х подчиняется второму закону Фика, записанному для случая переменной скорости потока:
, (26)
где D – коэффициент диффузии вредных газов в воздухе.
Первый интеграл уравнения (26) имеет вид:
, (27)
где Q = const, q – плотность потока вредных газов.
На практике перепад давления между подмасочным пространством и рабочей зоной достаточно мал (доля процента его абсолютного значения). Концентрация вредных газов не превосходит единиц процентов. Поэтому плотность воздуха практически неизменима, в = 1,3 кг/м3. Тогда из условия неразрывности потока воздуха имеем: Fv= Qв = const.
С помощью этого условия находим общее решение уравнения (26):
, (28)
где С1 = Q/Qв C2 - произвольные постоянные.
Если за счет неполной очистки в воздухе, нагнетаемом в подмасочное пространство, имеется примесь вредного газа с концентрацией Соч, то поток вредных газов равен Q = Соч Qв (мы пренебрегли их поглощением в подмасочном пространстве). Отсюда С1 = Соч. Из условия С(О) = Сп найдем значение второй постоянной: С2 = Сп - Соч. Таким образом получаем следующее частное решение уравнения (26):
, (29)
Максимальная скорость течения воздуха в канале (соответствующая его минимальному сечению Fmin) определяется перепадом давления между подмасочным пространством и рабочей зоной
, Отсюда 
, (30)
Для дыхательного аппарата с лицевой частью в виде пневмошлема ЛИЗ-4 проведенный расчет показывает, что концентрация Спп вредных газов в подшлемном пространстве приблизительна, равна 0,007Сп. Следовательно, вклад молекулярной диффузии в последнюю величину исчезающе мал.
Потери давления в узлах пневмотракта - лицевой части и соединительном шланге зависят от объемного расхода воздуха, проходящего через них, и могут быть определены экспериментально:
Pпт = Pлч + Pш = f(L), (31)
здесь Pлч и Pш - потери давления в лицевой части и соединительном шланге, соответственно.
Потери давления в блоке фильтрации, складываются из начального сопротивления блока фильтрации и дополнительного сопротивления, возникающего по мере его загрязнения, в основном за счет аэрозоля, т.е.
Pбф = Pобф + P1бф, (32)
где Pобф, P1бф - начальное и дополнительное сопротивление, соответственно.
Максимальное давление воздуха, создаваемое ИПВ как известно равно:
(33)
где N - мощность ИПВ; - к.п.д.; P - создаваемое давление воздуха.
Суммарные аэродинамические потери в пневмотракте дыхательного аппарата при его различных компоновочных схемах:
, (34)
где (а,b)лч,ш,фэ - эмпирические коэффициенты для лицевой части, соединительного шланга и фильтрующего элемента, соответственно; n - количество параллельно присоединенных фильтрующих элементов.
Габариты аппарата в основном определяются диаметром колеса воздуходувки. Наружный диаметр лопаточного колеса D может быть рассчитан на основе статистического метода, изложенного в литературе, сделав ряд соответствующих преобразований, получим
D = 1,86 -1,33 N0,75 L-0,92 0,75 (35)
Основным требованием к ИЭС дыхательного аппарата является обеспечение электроэнергией двигателя воздуходувки ИПВ аппарата, для создания им в течение рабочей смены заданного режима подачи воздуха.
Электрическая мощность, потребляемая воздуходувкой аппарата как известно
Nиэ = U x I, (36)
где U - напряжение питания; I - потребляемый ток.
Как известно емкость источника электроснабжения
Еиэ = I х , (37)
где - необходимое время работы ИПВ.
Из уравнений (33, 36) получаем необходимую емкость ИЭС
Е =
(38)
Воздух рабочих зон в агропромышленном производстве загрязнен вредными веществами различного агрегатного состояния, что требует применения в блоке фильтрации дыхательного аппарата очистку воздуха, как от аэрозолей, так и от парогазовой фазы пестицидов.
Для улавливания и очистки воздуха от аэрозолей в СИЗОД обычно используется фильтрация аэрозолей через волокнистые материалы.
Защитные свойства аэрозольного фильтра характеризуются эффективностью и коэффициентом проскока К, которые находятся между собой в известном соотношении
= 1- К (39)
Эффективность фильтра представляет собой сложную зависимость, которую в общем виде записывают выражением
= f ( D, R, St, G, U, Re), (40)
где D, R, St, G, U, Re - безразмерные параметры осаждения частиц за счет эффектов диффузии, касания, инерции, седиментации, электрических сил и характеристики потока.
В соответствии с основным законом фильтрации аэрозолей, с учетом линейного характера зависимости сопротивления материала от его толщины
К = 
= 
или = 1 - 
(41)
= 
, (42)
где - коэффициент фильтрующего действия; 
- перепад давления в слое фильтрующего материала при v = 1 см/с.
Максимальную концентрацию пыли, до которой данное СИЗОД обеспечивает надежную защиту, определяется соотношением:
(43)
Однако, формула (43) применима лишь в условиях, для которых был найден коэффициент проникания К. Если дисперсность пыли меняется, то применение соотношения (43) с прежним коэффициентом проникания может привести к существенным ошибкам. В этом случае значение максимальной допустимой концентрации пыли можно найти расчетным путем, не прибегая к проведению новых трудоемких испытаний, а уточнив лишь дисперсный состав пыли 
, взвешенной в воздухе рабочей зоны:
(44)
где Кi – фракционные коэффициенты проникания.
Фракционные коэффициенты проникания для данного вида пыли можно считать постоянными и не зависящими от изменения условий в рабочей зоне. Их можно рассчитать по результатам предварительных испытаний СИЗОД:
(45)
где 
- относительные массовые доли фракций пыли в подмасочном пространстве.
По мере загрязнения, в основном за счет аэрозолей, фильтрующий материал получает дополнительное сопротивление, которое может быть выражено эмпирической зависимостью
Р1 = а·mb + Po, (46)
где m - масса аэрозоля, поступившая на фильтр; а, b - эмпирические коэффициенты.
Масса аэрозоля, поступившая на фильтр, может быть найдена из соотношения
m = с вх · L · , (47)
где свх - концентрация аэрозоля на входе в фильтр; L - объемный расход воздуха, проходящий через фильтр; - время эксплуатации.
Очистка воздуха от содержащихся в нем вредных веществ в парогазовой фазе осуществляется противогазовой коробкой. Продолжительность работы коробки можно определить по уточненной нами формуле
(48)
где н - насыпная плотность адсорбента; г - кинематический коэффициент вязкости газа; d3 - средний диаметр зерен адсорбента; D - коэффициент молекулярной диффузии при температуре процесса; Wг- скорость газовой смеси, отнесенная к полному сечению адсорбера; Zнас - концентрация насыщенного адсорбента; Унас - концентрация поглощаемого вещества в газе, поступающего на адсорбцию; Zc- концентрация вещества в слое адсорбента, соответствующая Yc ; H - высота работающего слоя адсорбента; Gг - расход инертного газа; Vсм - расход парогазовой смеси; Z* - концентрация адсорбента, равновесная с составом поступающего на адсорбцию газа; f - площадь полного сечения адсорбера.
Приведенные выше основные математические зависимости являются основой для моделирования и расчета параметров конструкции дыхательного аппарата.
Одним из основных показателей надежности дыхательного аппарата является вероятность Р(t) безотказной его работы на некотором временном интервале или функция надежности. Функция Q(t) = 1 – P(t) дополняющая Р(t) до единицы и характеризующая вероятность отказа, является функцией риска выхода из строя аппарата – аварии.
Функция риска аварии из-за отказа нормального функционирования дыхательного аппарата или так называемая вероятность отказа будет выражаться
(49)
где P(t) – вероятность безотказной работы (функция надежности), (t) – интенсивность отказов, равная вероятности того, что после безотказной работы до момента времени t авария произойдет в последующем малом отрезке времени.
Опыт показывает, что после небольшого начального периода эксплуатации (приработки) функция (t) длительный период достаточно стабильна, т.е. (t)= const. Влияние интенсивного старения за счет коррозионного износа, усталости и других факторов должно исключаться регламентированием допустимого срока службы дыхательного аппарата.
Принимая для периода нормального (спокойного) функционирования (t)= const, из (49) получаем экспоненциальное распределение
, (50)
причем 
- математическое ожидание срока службы (ресурса) или средняя выработка на отказ. Функцию риска теперь можно записать в виде
, (51)
При функции надежности в виде (50) частота отказов в системе (поток случайных событий) соответствует дискретному распределению Пуассона
(52)
Согласно этой формуле, выход из строя дыхательного аппарата на временном интервале 
произойдут N раз с вероятностью 
, а отсутствие отказов - с вероятностью
, (53)
Вероятность того, что аварии произойдут n раз при n<N (т.е. менее N раз), определяется функцией распределения
(54)
Вероятность 
возникновения хотя бы одной аварии представляет оценку риска выхода из строя дыхательного аппарата в период
(55)
Для математического ожидания , дисперсии D и стандарта (среднеквадратического отклонения) имеет место равенство = D = 2 =, т.е. имеется возможность экспериментальной проверки правдоподобия гипотезы применимости закона Пуассона к конкретному виду аварии по факту хотя бы приблизительного соблюдения равенства = D.
Деятельность работающего (оператора), использующего дыхательный аппарат, характеризуется быстродействием и надежностью.
Критерием быстродействия является время решения задачи. Надежность работающего определяет его способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы и характеризует его безошибочность, готовность, восстанавливаемость, своевременность и точность.
Надежность системы «работающий – дыхательный аппарат»
Р = РТ (t) + [ 1 - PT (t)] · Коп [Р0 Рсв +( 1 - Р0 )Рв ], (56)
где PT (t0, t,) – вероятность безотказной работы технических средств в течение времени;
Коп – коэффициент готовности оператора;
Р0 – вероятность безошибочного выполнения всей операции;
Рсв – вероятность своевременности выполнения задачи работающим;
Рсв – вероятность исправлений работающим допущенной ошибки (восстанавливаемость).
Система «работающий – дыхательный аппарат» в своем развитии проходит три стадии: проектирование, изготовление и эксплуатацию. Правильный и обоснованный учет всех факторов на каждой из этих стадий способствует достижению максимальной эффективности и безопасности.
В четвертой главе «Исследование элементной базы и компоновочных схем дыхательного аппарата» приведена оценка структурных составляющих и возможных компоновочных схем аппарата, а также результаты исследования двухступенчатой системы очистки воздуха.
На основании аэродинамических испытаний отдельных элементов дыхательных аппаратов и их интегральных компоновочных схем было выявлено, что наиболее подходящей схемой является: пневмошлем ЛИЗ-4 - соединительный шланг - две противогазовые коробки МКПФ. В выбранной компоновочной схеме начальные потери давления при расходе воздуха 3,0х10-3 м3/с, составляют 850 Па. До достижения максимально допустимого уровня потерь давления в системе аппарата (1030 Па) возможен рост аэродинамического сопротивления фильтрующего элемента (противогазовых коробок) в процессе эксплуатации на 180 Па.
Расчеты времени защитного действия противогазовой коробки марки А при различных концентрациях пестицидов - ронита и базудина и повышенных расходах воздуха, показали возможность ее использования в дыхательных аппаратах. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили, что противогазовые коробки обеспечивают защиту при максимально возможной концентрации этих пестицидов не менее 80 часов.
В процессе воздействия пестицидов на фильтрующе-сорбционные материалы и узлы СИЗ возможно изменение их прочностных свойств, которые влекут за собой снижение защитных и эксплуатационных характеристик изделий. Для оценки последствий воздействия нами разработана установка для испытания материалов и изделий на порез, защищенная патентом на изобретение № 2158912.
Испытания противогазовых коробок по твердым аэрозолям проводились нами в специально разработанной аэрозольной камере. В качестве тестируемого аэрозоля применялся реальный с.-х. аэрозоль - доломитовая мука; его концентрация в камере находилась в пределах от 47•10-6 до 230•10-6 кг/м3.
В результате проведенных испытаний на экспериментальном стенде в аэрозольной камере был выявлен характер изменения аэродинамического сопротивления противогазовой коробки МКПФ в зависимости от массы поступившего аэрозоля, который может быть выражен аналитическим выражением:
Р = f(m) = 1,98•104 •m0,605 +455 (57)
Максимально допустимое сопротивление коробки МКПФ - 635 Па достигается уже при поступлении на нее 450•10-6 кг аэрозоля, что соответствует 45 минутам ее эксплуатации в дыхательном аппарате при расходе воздуха через одну коробку 1,667•10-3 м3/с и реальной концентрации аэрозоля на входе, равной 100•10-6 мг/м3 (например, средняя запыленность воздуха рабочей зоны при протравливании зерна). Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что коробка МКПФ не может обеспечить нормальной эксплуатации дыхательного аппарата в течение рабочей смены (6 часов) при концентрации аэрозоля в воздухе 100•10-6 мг/м3.
На рис. 6 показана зависимость времени работы дыхательного аппарата от концентрации аэрозоля доломитовой муки на входе в блок фильтрации при условии достижения им уровня максимальнодопустимого сопротивления (1030 Па).
Концентрация аэрозоля на входе в блок фильтрации, при которой достигается сопротивление 1030 Па, за 6 часов работы аппарата может быть найдена из уравнения
(58) где
- допустимая сумма потерь давления в аппарате, Па; 
- начальное аэродинамическое сопротивление системы аппарата при расходе воздуха L = 3,3•10-3 м3/с.
При значениях 
= 1030 Па; 
= 850 Па концентрация на входе из уравнения (58) будет равна Свх = 11,7•10-6 кг/м3.
Следовательно, дыхательный аппарат с коробками МКПФ можно эксплуатировать в течение 6 часов при концентрациях аэрозоля на входе в блок фильтрации С Свх = 11,7•10-6 кг/м3. При концентрациях С Свх = 11,7•10-6 кг/м3 для снижения входной концентрации аэрозоля необходимо перед коробками МКПФ устанавливать фильтр предварительной очистки воздуха.
Коэффициент защитной эффективности 1-ой ступени очистки воздуха (блока фильтрации) – предфильтра определяется выражением
, (59)
где 
- концентрация вредного вещества в наружном воздухе, т.е. на входе в предфильтр; 
- концентрация вредного вещества на выходе из предфильтра.
Из (59) 
=
(1 –пф), (60)
Вторая ступень очистки – противогазовая коробка имеет коэффициент за-
щитной эффективности
, (61)
=
(1 –пк)=Спп, (62)
где 
- концентрация вредного вещества на выходе из противогазовой коробки и подаваемая в подмасочное пространство Спп аппарата.
Скорость снижения концентрации вредного вещества, а также установившаяся концентрация в подмасочном пространство Спп аппарата
Спп =f(
,L, пф пф,Vпп),
где Vпп - объем подмасочного пространства.
За интервал времени dt произойдут следующие изменения содержания вредного вещества в подмасочном пространстве:
- первая ступень внесет к противогазовой коробке за интервал времени dt следующее количество вредного вещества
М1=
(1 –пф)Ldt, (63)
- в воздухе, прошедшем через противогазовую коробку содержится вредное вещество
М2=
(1 –пк) Ldt, (64)
- из подмасочного пространства за интервал времени dt будет вынесено следующее количество вредного вещества
М3= СппLdt. (65)
Запишем изменение концентрации вредного вещества в подмасочном пространстве за интервал времени dt
. (66)
Решение этого дифференциального уравнения первого рода с разделяющими переменными находится прямым интегрированием
, (67)
где К – свободный коэффициент.
Уравнение (67) не содержит величин, характеризующих способ достижения параметров L,пф,пк следовательно является универсальным, т.е. может быть применимо для обоснования параметров любых устройств очистки воздуха в дыхательных аппаратах.
Коэффициент проскока блока фильтрации на основе противогазовой коробки с предфильтром может быть выражен следующим соотношением
К = Кпк •Кпф = Свых / Свх (68)
где Кпк - коэффициент проскока противогазовой коробки (для МКПФ Кпк = 0,01%); Кпф - коэффициент проскока предфильтра; Свых - концентрация аэрозоля на выходе из блока фильтрации, не должна превышать ПДК (Свых ПДК); Свх - концентрация аэрозоля на входе в блок фильтрации.
Из формулы (68) можно определить максимально допустимую концентрацию аэрозоля на входе, при которой возможно применение коробки МКПФ без предфильтра для защиты от аэрозолей с минимальной ПДК= 0,005 мг/м3.
Свх = Свых / К = 0,005 / 0,0001 = 50 мг/м3
Рассчитанная максимально допустимая концентрация превышает максимальную реальную (1,6 мг/м3) более чем в 30 раз, т.е. исходя из условия обеспечения достаточной защитной эффективности коэффициент проскока предфильтра может быть не ограничен.
Максимально допустимый коэффициент проскока предфильтра из условия допустимого роста аэродинамического сопротивления коробки МКПФ будет выражаться неравенством
, (69)
где 
- реальная концентрация аэрозоля на входе в блок фильтрации соответствующая средней запыленности воздуха (ранее нами принято 
= 100•10-6 кг/м3); 
- концентрация аэрозоля на входе, при которой достигается сопротивление блока фильтрации 1030 Па (ранее полученное значение 
= 11,7 •10-6 кг/м3).
Следовательно, Кпф 11,7 •10-6 / 100 х 10-6 или Кпф 11,7%.
В случае если Кпф 11,7%, масса поступившего на предфильтр аэрозоля за 6 часов работы дыхательного аппарата не будет вызывать сопротивления больше допустимого 1030 Па.
С целью выбора материала для предфильтра нами были проведены исследования фильтрующих материалов: полиуретанового поропласта (фильтр грубой очистки респираторов РП-КМ и У-2К); материала нетканого полипропиленового; сеток проволочных С200 и №004.
Лабораторные испытания фильтрующих материалов проводились в аэрозольной камере при концентрациях аэрозоля - микропорошка М-5 (стандартный аэрозоль для испытания СИЗОД) от 107 до 545 мг/м3, скорость фильтрации составляла 0,125 м/с.
Результаты анализа экспериментальных данных показали, что наиболее подходящим фильтрующим материалом для предфильтра является материал нетканый полипропиленовый.
Дополнительные его испытания по реальному с.-х. аэрозолю - доломитовой муке показали, что средний коэффициент проскока фильтра за период запыления составил 8,94%, что также ниже среднего максимально допустимого значения (11,7%).
С целью подтверждения правильности выбора был проведен расчет его эффективности по методу Кирша, Стечкиной, Фукса при возможных скоростях фильтрации, характерных для его применения в блоке фильтрации дыхательного аппарата.
На рисунках 7 и 8 приведены расчетные кривые фракционной эффективности предфильтра в зависимости от скорости фильтрации. Обрыв кривых на графике (рис. 8) связан с дискретностью счета.
На основании анализа графиков можно сделать вывод, что для частиц больше 0,4 мкм увеличение скорости фильтрации вызывает снижение коэффициента проскока, в то же время для частиц меньше 0,4 мкм наблюдается обратная картина. Это, видимо, связано с более выраженным влиянием механизма диффузии и инерционного осаждения частиц в фильтре.
На рис. 9 показана теоретическая кривая фракционной эффективности 
= f(dч) для скорости фильтрации 0,2 м/с в вероятностно-логарифмической системе координат (ВЛСК).
 |  |
| Рис.7. Расчетные кривые фракционной эффективности предфильтра в зависимости от скорости фильтрации для диапазона частиц 0,1...1,0 мкм | Рис.8. Расчетные кривые фракционной эффективности предфильтра в зависимости от скорости фильтрации для диапазона частиц 0,1...1,0 мкм |
Из графика видно, что в ВЛСК она имеет вид прямой линии, т.е. она может быть записана в виде известного интеграла вероятности
(70)
где lg (dч / d50) - логарифм отношения текущего размера частиц dч к диаметру d50, осаждаемых в фильтре при данном режиме его работы на 50%; lg п - стандартное отклонение в функции распределения фракционных коэффициентов.
Фракционную эффективность ф предфильтра по результатам эксперимента можно определить по формуле:
(71)
Рис. 9. Фракционная эффективность предфильтра в ВЛСК:1 - экспериментальные данные; 2- теоретический расчет
где - защитная эффективность фильтра, = 1 - К; 
,
- содержание данной фракции в воздухе, соответственно, начальное (на входе в фильтр) и конечное (на выходе из фильтра), %.
На рис. 9 показана экспериментальная кривая фракционной эффективности 
= f(dч) предфильтра из материала нетканого полипропиленового в ВЛСК. Как видно из рис.9, теоретическая и экспериментальная кривые фракционной эффективности несколько не совпадают. В литературе показано, что при > 90% расчетные значения фракционной эффективности получаются завышенными по сравнению с экспериментальными.
Распределение частиц аэрозоля доломитовой муки является также нормально-логарифмическим, следовательно, исходя из этих условий, полная защитная эффективность предфильтра, для которого теоретически рассчитана фракционная эффективность, может быть определена по базовой формуле:
, где (72)
(73)
Подставив соответствующие значения, получим = 0,9145 = 91,45%, откуда полный коэффициент проскока предфильтра
К = 100 - 91,45 = 8,55%
Теоретически рассчитанный полный коэффициент проскока, равный 8,55%, отличается от экспериментального, полученного ранее нами коэффициента проскока 8,94%, всего на 4,56%, что свидетельствует о хорошей сходимости экспериментальных данных и теоретического расчета.
Экспериментальные исследования фракционного коэффициента эффективности очистки (при скорости фильтрации 0,32 м/с) проводились на установке с просасыванием атмосферного воздуха через образцы фильтроматериала и контролем количества частиц до и после фильтра счетчиком аэрозольных частиц АЗ-5. Фракционные коэффициенты эффективности очистки материала нетканого полипропиленового показаны в табл. 1.
Таблица 1. Фракционные коэффициенты эффективности очистки материала нетканого полипропиленового
| Фракция частиц, мкм | 0,40,5 | 0,50,6 | 0,60,7 | 0,70,8 | 0,80,9 | 0,91,0 | 1,01,5 | 1,52 | 24 | 47 | 710 |
| Коэффициент | 0,107 | 0,188 | 0,258 | 0,283 | 0,181 | 0,454 | 0,292 | 0,451 | 0,474 | 0,751 | 0,91 |
Экспериментальные данные и теоретический расчет показывают возможность применения материала нетканого полипропиленового в качестве фильтра предварительной очистки блока фильтрации дыхательного аппарата при скоростях фильтрации от 0,05 до 0,5 м/с.
В пятой главе «Практическая реализация теоретических предпосылок по созданию дыхательного аппарата» приведены технические решения образцов дыхательного аппарата, расчет их конструктивных параметров, экспериментальные и натурные исследования комплекса эксплуатационных и защитных показателей.
Для отработки конструктивных и компоновочных решений, проверки эксплуатационных и защитных свойств отдельных элементов и узлов дыхательного аппарата был изготовлен действующий макетный образец.
На рис. 10 показана схема макетного образца дыхательного аппарата.
На примере макетного образца нами графоаналитически определены конструктивные параметры ИПВ дыхательных аппаратов.
Определение конструктивных параметров ИПВ дыхательного аппарата осуществлялось графоаналитически. В соответствии с исходными уравнениями, составленными на основе
(74)
(75)
известными значениями и принятыми нами ориентировочными условиями-ограничениями для входящих в уравнения (74) и (75) параметров =628 рад/с, N 20 Вт, L 0,0025 м3/с, P 500 Па, были проведены расчеты на ПЭВМ и построены зависимости D=f(P) при заданных значениях L и D=(L) при заданных значениях Р (рис.11).
В соответствии с полученными зависимостями и конструктивными возможностями была определена область допустимых значений D, P и L, удовлетворяющих заданным условиям и ограничениям.
Подставив значение Р из формулы (33) в формулу (20), получим
Pизб = Pпп = N L-1 - ( P пт + Pбф) (76)
Из построенной графически зависимости избыточного давления в подмасочном пространстве Pпп от мощности ИПВ (N= 5, 10, 15 Вт) и расхода воздуха (5х10-3 м3/с L 2,5х10-3 м3/с), при = 0,6 (рис.12), видно, что создание избыточного давления в подмасочном пространстве в рекомендуемом диапазоне от 10 до 50 Па будет возникать при расходах воздуха от 2,5 х 10-3 до 4,167 х 10-3 м3/с, при этом мощность ИПВ должна находиться в пределах от 4 до 10 Вт.
В соответствии с полученными зависимостями и конструктивными возможностями, а также в связи с тем, что применение выбранной компоновочной схемы дыхательного аппарата требует напор, создаваемый ИПВ 1080 Па при производительности 3,3 х 10-3 м3/с, из графика (рис.11) был определен наружный диаметр лопаточного колеса D ИПВ, равный 0,17 м.
В результате лабораторных исследований макетного образца было выявлено, что основной вклад в суммарное сопротивление пневмотракта (до 80%) вносят фильтрующие элементы. Были получены зависимости аэродинамических характеристик, объемного расхода воздуха и давления создаваемого источником подачи воздуха.
Опытный образец дыхательного аппарата (рис.13) состоит из лицевой части в виде пневмошлема ЛИЗ-4, гибкого соединительного шланга, блока электропитания, крепежного гарнитура и устройства для принудительной фильтрации воздуха (ИПВ).
Конструкция устройства для принудительной фильтрации воздуха дыхательного аппарата защищена авторским свидетельством № 1251391. В качестве лицевой части, возможно, применение разработанной нами защитной маски защищенной авторским свидетельством № 1556674.
 |  |
| Рис. 11. Зависимость диаметра колеса от производительности и напора | Рис. 12. Зависимость избыточного давления в подмасочном пространстве от расхода воздуха и мощности воздуходувки |
В результате лабораторных исследования дыхательного аппарата было выявлено, при минимально подаваемом напряжении в подмасочном пространстве существует избыточное давление (6 Па), при номинальном напряжении сопротивление выдоху находилось в пределах допустимых норм (30 Па), а сопротивление вдоху отсутствовало. Содержание СО2 в подмасочном пространстве аппарата составляло 0,207 ± 0,062 % и ниже нормируемого значения 2% почти в 10 раз.
Анализ зависимости объемного расхода воздуха и давления, создаваемого ИПВ от напряжения (рис.14) и аэродинамических характеристик (рис.15) показывает, что источником подачи воздуха обеспечивается требуемая производительность при удовлетворительном напоре. Кпд ИПВ без коробок МКПФ около 10%, а при их установке снижается до 1%.
Нами изучалось также влияние на характеристики ИПВ различных вариантов конструкции блока фильтрации.
Анализ полученных данных показывает, что при использовании коробок большого габарита, ИПВ развивает большее давление и расход воздуха, чем с коробками МКПФ. В тоже время мощность и к.п.д. ИПВ при использовании коробок большого габарита и МКПФ практически одинаковы. Снижение сопротивления блока фильтрации в противоаэрозольных вариантах конструкции закономерно улучшает аэродинамические характеристики ИПВ и требует меньших энергозатрат на подачу воздуха.
 |  |
| Рис. 14. Зависимость объемного расхода воздуха и давления, создаваемого источником подачи воздуха, от напряжения:1,2- объемный расход воздуха без фильтрэлементов и с ними; 3,4 - давление воздуха без фильтрэлементов и с ними; | Рис. 15. Аэродинамические характеристики источника подачи воздуха без фильтрующих элементов и с ними:1,2 - соответственно зависимости динамического давления от расхода воздуха; 3,4 - мощности от расхода воздуха; 5,6 - КПД от расхода воздуха |
Потери давления в гофрированном соединительном шланге при различных расходах воздуха и углах изгиба шланга описываются уравнением степенной функции: Р=а·Lв,где а,в – эмпирические параметры уравнения, для =0о – а=2,71; в=1,6; для =90о – а =3,81; в = 1,6.
Сравнительные испытания ИЭС, составленных из аккумуляторов типа НКГ-1,5 емкостью 1,5 Ач., и аккумуляторов 7-Д-0,115 емкостью 1,15 Ач., показали, что наиболее подходящим ИЭС является блок из аккумуляторов типа НКГ-1,5, обеспечивающий устойчивую работу ИПВ в течение четырех часов и подачу им в лицевую часть очищенного воздуха в требуемом количестве.
Результаты экспериментальных измерений шума воздуходувки ИПВ показали, что он носит высокочастотный характер, при этом повышение нормативных значений наблюдается в диапазоне 1000 - 2000 Гц. С целью снижения шума нами был разработан и установлен глушитель шума абсорбционного типа на соединительный шланг аппарата. Испытания глушителя показали, что глушитель обладает хорошей эффективностью 10... 25 дБ в широком диапазоне частот и позволяет снизить шум ниже нормативных значений.
Уровни виброускорений в 4-х измеренных точках на корпусе аппарата практически не отличаются и ниже нормативных значений уровней локальной вибрации.
 |  |
| Рис. 16. Рабочий в опытном образце дыхательного аппарата при выполнении технологических операций в теплицах | Рис. 17. Рабочий в опытном образце дыхательного аппарата при протравливании зерна на складе с помощью машины протравителя ПС-10 |
Физиолого-гигиеническая оценка дыхательного аппарата проводилась в основном в соответствии с ГОСТ 12.4.061. Они показали, что физические нагрузки средней тяжести в дыхательном аппарате вызывают более благоприятные изменения функционального состояния организма, чем при нагрузке в промышленном противогазе.
Производственная проверка опытного образца дыхательного аппарата проводилась в теплицах хозяйства “Юбилейное” (рис.16), на базе Орловского районного объединения “Сельхозхимия” и в ОПХ “Красная Звезда” Орловской области (рис.17).
Отбор проб воздуха, для последующего химического анализа осуществлялся с помощью стандартных устройств, а также разработанного и изготовленного нами модифицированного дыхательного аппарата с новой функциональной возможностью - автономным отбором проб в зоне загрязненного воздуха. Конструкция модифицированного дыхательного аппарата защищена авторским свидетельством № 1369045. Применение дыхательного аппарата возможно и при испытании других СИЗ, так разработанный нами «Способ определения газопылезащитной эффективности защитных очков закрытого типа» защищен патентом РФ на изобретение №1460632.
Для анализа токсичных веществ в воздухе рабочей зоны и в материалах средств индивидуальной защиты работников нами был разработан хемилюминесцентный детектор токсичных веществ. Прибор защищен патентом на изобретение №2282177. Еще один разработанный прибор для анализа следовых количеств токсичных веществ в материалах спецодежды защищен патентом на изобретение № 2284505.
Результаты производственных испытаний показывают, что концентрация вредных веществ в воздухе рабочих зон превышало в некоторых случаях ПДК более чем в 100 раз. В тоже время дыхательный аппарат обеспечивал достаточно высокую защитную эффективность, например, коэффициент защиты по аммиаку находился в пределах 100. Органолептический метод обнаружения вредных веществ (пестицидов) не выявил их проникания в подмасочное пространство.
Физиологическое обследование работающих в дыхательном аппарате выявили, что состояние сердечно-сосудистой системы, центральной нервной системы, тепловое состояние, легочная вентиляция находились в пределах нормы с учетом возраста, выполняемой работы и циркадной ритмики организма.
Индивидуальный опрос лиц принимавших участие в испытаниях, выявил единодушное мнение о возможности применения дыхательных аппаратов на работах, связанных с использованием агрохимикатов. В целом, применение дыхательного аппарата на базе “Сельхозхимии” и в ОПХ “Красная Звезда” в течение двух лет позволило улучшить условия труда персонала базы занятого на работах с агрохимикатами.
Шестая глава «Перспективы создания и внедрения новых дыхательных аппаратов» посвящена разработке модификаций дыхательных аппаратов и исследованию аппаратов модели «НИВА», приведены результаты исследований по созданию блока фильтрации на основе новых материалов и технологий.
 Рис. 19. Дыхательный аппарат ИДА-1 |  Рис. 20. Дыхательный аппарат ИДА-2 |
Результаты проведенных исследований позволили разработать схему параметрического типоряда ИВА (рис.18) для различных условий эксплуатации.
Реализация приведенной схемы частично была осуществлена нами при создании опытных модификаций дыхательных аппаратов. В соответствии с исходными техническими требованиями разработана техническая документация и изготовлены опытные партии дыхательных аппаратов ИДА-1 с противогазовыми коробками большого габарита (рис. 19) и ИДА-2 с малогабаритными коробками (рис. 20).
Рис. 18. Схема параметрического типоряда ИВА: L-расход воздуха: Рп.л.ч. –давление под лицевой частью; зд-время защитного действия; Кз – коэффициент защиты; Кэмт –коэффициент защиты по масляному туману; ПДК – предельно-допустимая концентрация; U - напряжение питания; пк –время защитного действия противогазовой коробки.
В результате лабораторных испытаний были получены характеристики: зависимости объемного расхода воздуха и давления, создаваемого источниками подачи воздуха, от напряжения; вольтамперные характеристики; аэродинамические характеристики опытных образцов ИДА-1 и 2.
Сравнивая аппарат ИДА-1 с первым опытным образцом, можно сделать вывод, что хотя объемный расход воздуха в этом режиме в аппарате ИДА-1 ниже в 2 раза (однако он находится в допустимом пределе, около 150 л/мин), потребляемый ток снизился в 3 раза. К.п.д. дыхательного аппарата ИДА-1 выше к.п.д. первого опытного образца в среднем на 20%.
Дополнительно был проработан вопрос использования дыхательных аппаратов типа ИДА для защиты работающих при выполнении сварки, наплавки и резки металлов, а также на процессах окраски изделий.
Для защиты органов дыхания и лица человека при проведении сварочных работ нами также была разработана защитная маска, защищенная авторским свидетельством на изобретение №1556674. При создании защитного экрана для лицевых частей дыхательных аппаратов может быть использовано разработанное нами устройство для защиты оператора от теплового облучения (а.с. №850423).
На основе проведенных исследований и опыта создания дыхательных аппаратов совместно со специализированной организацией – ЛенНИИхиммаш (г. С.-Петербург) были подготовлены технические требования на разработку автономного ранцевого источника воздухоснабжения (ИВА-Р1).
На основании результатов проработки вариантов конструкции изделия ИВА-Р1 разработан и изготовлен действующий макет (рис.21), который был подвергнут испытаниям.
 Рис. 21. Общий вид ИВА-Р1 |  |
| Рис. 22. Зависимость повышения давления Р и силы тока I от напряжения питания U при различных значениях производительности V, при Z=2 |
В целом по результатам испытаний макетного образца изделия ИВА-Р1 построены следующие зависимости: повышение давления р и силы тока от напряжения питания U при различных значениях производительности V и разном количестве фильтров (на рис.22 два фильтра); силы тока I от напряжения U при различных значениях объемной производительности V. Полученные результаты использованы при подготовке рабочей документации изделия ИВА-Р1.
Результаты проведенных исследований нашли свое логическое продолжение в нашей совместной разработке с фирмой «Газозащита и комфорт» дыхательном аппарате типа «НИВА»
Были проведены исследования источника "НИВА-Э-1" с соответствующей доработкой систем фильтрации в комплекте с различными лицевыми частями. В процессе исследований определялись эксплуатационные - аэродинамические и энергетические характеристики НИВА. Защитные свойства изделия НИВА характеризовались давлением воздуха в подмасочном пространстве, препятствующем попаданию вредных веществ из окружающего воздуха в зону дыхания вне системы фильтрации.
В результате проведенных исследований выявлено, что наиболее приемлемым для использования в комплекте с НИВА является пневмошлем ЛИЗ-4, среднее избыточное давление в подмасочном пространстве которого составляет 24 Па, в то же время, даже при глубоком вдохе испытателя и соответствующем создании разрежения в лицевой части, существует избыточное давление около 10 Па.
Следующей модификацией защитного комплекса явился источник воздухоснабжения НИВА-Э-2М (в дальнейшем НИВА-2М). Он представляет собой герметичный носимый центробежный компрессор, состоящий из следующих основных элементов (рис.23): - блок нагнетания с крышкой приемной 2 аккумуляторная батарея 3, комплект фильтрующих элементов 7.
 | |
| Рис. 23. Общий вид источника воздухоснабжения НИВА-2М | |
 | |
| Рис. 24. Аэродинамические характеристики источника подачи воздуха | |
Результаты испытаний НИВА-2М показывают (рис. 24), что источник воздухоснабжения в комплекте с различными лицевыми частями обеспечивает подачу воздуха в подмасочное пространство в объемах (V=150л/мин). При использовании лицевой части маски - ППМ-80, снабженной двойной линией обтюрации, подмасочной и клапанной системами, за счет сопротивления клапанной системы и отсутствия прямого выхода воздуха объем воздуха, подаваемого в лицевую часть, несколько ниже (140 л/мин), чем при применении других изделий - однако в связи с высокими защитными свойствами маски ППМ-80 данный объем воздуха достаточен для обеспечения эффективной работы защитного комплекта.
Как было показано ранее, одним из основных узлов дыхательных аппаратов является система очистки воздуха - блок фильтрации (БФ). В связи с этим нами был проведен ряд работ по исследованию перспективных фильтрующих и сорбционно-фильтрующих материалов с целью создания нового БФ с улучшенными характеристиками.
Оценка пылезащитных свойств фильтрующих материалов и элементов проводилась в лабораторных условиях на разработанной нами экспериментальной установке. В качестве тестируемых применялись реальные производственные аэрозоли, характерные для предприятий АПК, а именно – доломитовая мука, поваренная соль, комбикорм, почвенная пыль, суперфосфат. Также использовался микропорошок М-5.
По всем выбранным аэрозолям проведены испытания различных материалов и элементов: ФПП-15-1,5; термоскрепленное полотно – ВИОН; термоскрепленное полотно – ПАН - термоскрепленное полотно; элемент респиратора "Юлия" Дополнительно по аэрозолю доломитовой муки проведены испытания СФЭ респираторов "Снежок – ГП", "Лепесток-КД", "Лепесток-Г".
Анализ результатов испытаний показывает, что фильтрующие элементы с использованием высокоэффективного материала ФПП имеют наиболее низкий коэффициент проскока. Наиболее проникающими аэрозолями являются модельный порошок М-5 и поваренная соль. Это и закономерно, количество частиц размером до 2 мкм в этих аэрозолях составляют соответственно 47 и 28%.
Оценка защитной эффективности сорбционно-фильтрующих элементов (СФЭ) из новых материалов по парогазовой фазе пестицидов проводилась на основе теоретического расчета их времени защитного действия, а также экспериментальным путем на динамической установке.
Расчет времени защитного действия проводился для сорбционно-активного материала ПАН-У. Рассчитанные величины адсорбции пестицидов (ронит, эптам, тиллам, севин, гардона, дибром, карбофос) и время защитного действия СФЭ из материала ПАН-У показывают, что они могут обеспечивать надежную защиту от пестицидов, 'находящихся в воздухе в парообразном состоянии в концентрациях до 10 ПДК, в течение рабочей смены.
Результаты испытаний СФЭ на динамической установке показывают, что для однослойного материала ПАН–У (толщина 1 мм) время защитного действия при концентрации бензола в паровоздушной смеси 1500 мг/м3 составляет 60 минут, а при концентрации 7600 мг/м3 – 10 минут. Для двухслойного материала (толщина 2 мм) при концентрации бензола 800 мг/м3 время защитного действия составит 180 минут.
Дополнительно изучались поглотительные способности других материалов для СФЭ. В качестве объектов исследования сорбции паров органических растворителей (бензол, хлорбензол) и пестицидов (карбофос) были выбраны активированные углеродные войлоки (АУВ). Для сравнения в сопоставимых условиях были изучены статические и динамические сорбционные характеристики по парам бензола ионообменных волокнистых материалов типа ВИОН и ЦМ различного типа, а также ПAH-волокон, наполненных активированным углем СКТ.
Сравнительное исследование защитных свойств материалов АУВ и ПАН по отношению к парам хлорбензола показало, что АУВ обладает лучшими защитными свойствами, что дает возможность рекомендовать АУВ в качестве СФЭ, предназначенных для защиты органов дыхания при работе с органическими растворителями, а также хлор содержащими пестицидами.
На динамической установке проведены дополнительные испытания СФЭ из материала ПАН по ряду широко распространенных пестицидов: байлетону, даконилу, кельтану, децису. Эффект адсорбции оценивали по времени наступления проскока пестицида через СФЭ, т.е. «времени защитного действия» в зависимости от содержания сорбента в СФЭ и скорости аспирации.
В результате испытаний СФЭ на динамической установке по байлетону было выявлено (рис. 25), что при концентрации паров байлетона в паровоздушной смеси системы до ячейки с СФЭ – 4,6 мг/м3 (т.е. на уровне 10 ПДК) только после 4,5 – часовой подачи смеси с объемной скоростью 2,4 л/мин наблюдался "проскок" с концентрацией на выходе на уровне ПДК, равной 0,7 мг/м3.
При концентрации паров даконила в паровоздушной смеси системы до ячейки с СФЭ – 8,82 мг/м3 после 210 мин работы обнаруживается незначительная концентрация деконила, равная 0,18 мг/м3, а после 240 мин – 0,6 мг/м3, т.е. СФЭ обеспечивает защиту от пестицида практически в течение всего заданного времени эксплуатации.
Время защитного действия материала ПАН-У при пропускании паровоздушной смеси, содержащей пары фурадана в концентрации 14 мг/м3, составило 180 мин. Проскоковая концентрация после ячейки с фильтром определялась при концентрации 5,3 мг/м3 после 3 часов и 7,36 мг/м3 через 4 часа после начала исследований. Соответственно можно сделать вывод, что при концентрации 0,5 мг/м3 (10 ПДК) СФЭ обеспечит надежную защиту в течение необходимого времени работы (4 часа).
 Рис.25. Хроматограммы разделения пестицида байлетон в элюенте: 1–стандартного раствора байлетона (С=100 мкг/мл), 2–паровоздушной смеси пестицида байлетон после прохождения СФЭ через 4 часа. |
При концентрации кельтана в газовоздушной смеси 38,5 мг/м3 и скорости аспирирования 2,4 л/мин время защитного действия материала ПАН составило 3 часа при концентрации кельтана в ГВС после фильтра 3,89 мг/м3.
Время защитного действия материала ПАН при концентрации пестицида – децис в газовоздушной смеси 24,16 мг/м3 составило 60 мин. В пересчете на максимальную разовую концентрацию – 10 ПДК – время защитного действия фильтра из ПАН – волокон составило 1440 мин.
Полученные результаты свидетельствуют, что материал из ПАН-волокон, наполненный активированным углем АГ-3, имеет высокую сорбционную способность по отношению к исследованным веществам и может использоваться в СФЭ для защиты от пестицидов в концентрациях, превышающих ПДК в 10 раз.
В целом проведенные исследования позволяют вести разработку и изготовление принципиально новых СФЭ для дыхательных аппаратов.
В главе 7 «Организационно-технические мероприятия по повышению эффективности использования СИЗ работающих на предприятиях АПК» приведены методологические подходы к организации постоянно действующего отраслевого мониторинга обеспеченности работающих АПК средствами индивидуальной защиты, созданию информационно-консалтинговых систем и баз данных по СИЗ на основе новых информационных технологий, дается расчет социально-экономической эффективности применения дыхательных аппаратов в АПК
Нами разработана функциональная система отраслевого мониторинга обеспеченности работающих АПК средствами индивидуальной защиты.
Технология мониторинга базируется на аналитическом обзоре реальной ситуации, сложившейся в АПК с обеспечением СИЗ работающих. Основная информация получается от низовых потребителей или поставщиков СИЗ. В качестве носителя информации используются разноуровневые анкеты.
Проведенная нами территориальная выборка по исследованию обеспеченности средствами индивидуальной защиты работников АПК позволила получить данные из 16 субъектов Российской Федерации, что составляет 19 % выборку. Результаты мониторинга были использованы при разработке рекомендаций, типовых отраслевых норм выдачи СИЗ и правил по охране труда.
Объединение в единую система различных источников информации с условием представления возможности пользователям свободного доступа позволит не только минимизировать затраты на распространение информации и рекламы собственной деятельности предприятий, но и получить необходимую информацию о потенциальных поставщиках и производителях СИЗ, новой нормативной документации.
Одним из решений данной проблемы является создание на базе ведущего института по охране труда Минсельхоза России, на основе современных Internet-технологий, Web-сервера отраслевой информационно-консалтинговой системы по проблемам охраны труда, одним из основных разделов которой является информация по СИЗ.
Первым практическим шагом по реализации этого направления является создание модуля информационно-консалтинговой системы с условным названием «Поставщики СИЗ». В основе данного модуля системы лежит собранная нами и постоянно актуализируемая фактографическая база данных (БД) российских производителей и поставщиков СИЗ, применяемых на предприятиях отрасли. Объем БД в записях составляет более 25 тысяч. В дальнейшем планируется занесение в базу данных и зарубежных поставщиков. База данных сформирована на основе, наиболее распространенной программы Microsoft Access для Windows и содержит 23 информационных поля.
Обеспечение работников специальной одеждой, специальной обувью и другими CИЗ осуществляется в соответствии с Типовыми отраслевыми нормами (ТОН). Нами во ВНИИ охраны труда разработаны сборники Типовых отраслевых норм бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты для работников АПК.
Электронная версия вышеуказанных сборников легла в основу отраслевой базы данных по ТОН, которая также сформирована на базе программы Ассеss.
| Рис. 26. Интерфейс банка данных |
Программа предусматривает как просмотр всех данных по ТОН в целом, по отдельным отраслям и производствам, а также, что наиболее важно - выбор СИЗ для конкретных профессий из различных ТОН. Интерфейс БД представлен на рис. 26.
Информационные услуги, представляемые пользователям на основе БД системы: разовое обращение, фрагмент БД, поставка БД в полном формате, аналитический обзор по запросу. Поставка информации может осуществляться в формате СУБД на дискетах, СD, распечатках. Возможно, использование сети Internet и подключение к системе и базам данных отечественных и зарубежных поставщиков и потребителей СИЗ.
Немаловажным элементом информационно-консалтинговой системы может являться разработанная ранее нами во ВНИИОТ автоматизированная система определений потребностей в СИЗ на базе персональных ЭВМ для предприятий и организаций АПК.
Разработанная система предназначена для проведения расчетов и оформления документов с целью приобретения требуемых по типовым отраслевым нормам бесплатной выдачи средств индивидуальной защиты работникам предприятий и организаций с учетом росто- размерной спецификации. Система функционирует при наличии исходных антропометрических данных по контингенту работников, нуждающихся в СИЗ. Система позволяет наглядно увидеть, причем в динамике, процесс проведения расчетов и оформления документов на приобретение и выдачу СИЗ для работающих.
Еще одним из элементов разработанной нами системы являлся банк данных по применяемым в АПК пестицидам и рекомендуемым СИЗ органов дыхания. Номенклатура показателей, с которой оперирует банк данных, включает массив около 300 наименований пестицидов, их аналогов, назначение, способ применения, основные физико-химические характеристики пестицидов (агрегатное состояние, цвет, запах, молекулярный вес, летучесть), ПДК, токсические характеристики, наблюдаемые концентрации пестицидов в воздухе рабочих зон, рекомендуемые СИЗОД и их время защитного действия при трех значениях превышения ПДК.
Процесс выбора СИЗ в виде рационального комплекта обеспечивающего достаточную защиту работающего от воздействия ВОПФ, можно представить как систему массового обслуживания (СМО).
Входящий поток требований, нуждающихся в обслуживании и поступающих в систему обслуживания, представляется в виде совокупности ВОПФ, от которых необходима защита работающего. Выходящий поток требований – это достаточная защита работающего, обеспеченная совокупностью обслуживающих аппаратов в виде отдельных СИЗ, входящих в состав рационального комплекта вместе с системой правил, регламентирующих использование того или иного изделия и устанавливающих организацию обслуживания. В целом выбор комплекта СИЗ как СМО включает основные этапы: определение интенсивности поступления требований (ВОПФ): определение комплекта СИЗ как СМО: одноканальная (использование одного изделия) или многоканальная, однофазная (защита от одного ВОПФ) или многофазная и т.д.; составление размеченного графа состояний (переходов от изделия к изделию); построение математической модели функционирования комплекта СИЗ в виде системы уравнений вероятностей состояний; исследование математической модели и определение основных характеристик функционирования системы защиты; определение оптимальной структуры системы.
Применение СМО при выборе СИЗ позволяет минимизировать затраты на их приобретение при обеспечении достаточной защиты работающего.
При выборе требуемых СИЗОД может быть применен подход к оценке системы защиты с использованием в качестве целевой функции минимума затрат. Для системы априори могут быть заданы полезный эффект и условия ее функционирования. Критерием эффективности для такой системы является минимум затрат при достижении определенного уровня защитной эффективности, т.е.
(77)
где З – приведенные затраты на приобретение и эксплуатацию СИЗОД, руб./год; Wn – заданный (нормативный) уровень защитной эффективности; M [W] – математическое ожидание защитной эффективности.
Выбирая эффективный вариант, следует иметь ввиду, что оптимальная альтернатива может не соответствовать ограничивающим условиям. Уровень безопасности обеспечивается уровнем риска не выше приемлемого. Материальные, временные и трудовые затраты могут быть ограничены. С учетом этих ограничений может быть принята к реализации неоптимальная, но близкая к ней альтернатива.
| Рис.27. Определение требуемого коэффициента защиты СИЗОД при достижении приемлемого риска (зависимость 1 – изменение риска от затрат на безопасность; 2 – изменение коэффициента защиты СИЗОД от затрат на приобретение и эксплуатацию; 3- область приемлемого риска) |
В настоящее время в соответствии с международной договоренностью принято считать, что риск, связанный с действием техногенных опасностей (технический риск), должен находиться в пределах 10-7…10-6 смертельных случаев/(чел.· год), а величина 10-8 является максимально допустимым (приемлемым) уровнем индивидуального риска.
На рис.27 показано определение требуемого коэффициента защиты СИЗОД при достижении приемлемого риска. Как видно из приведенного графика при увеличении затрат на безопасность снижается техногенный риск, а при соответствующем увеличении затрат на приобретение и эксплуатацию СИЗОД увеличивается коэффициент защиты. Полученная область приемлемого риска регламентирует диапазон необходимого коэффициента защиты СИЗОД.
Выбор требуемого СИЗОД позволит обеспечить надежную защиту в пределах приемлемого риска. Кроме того, предприятия смогут минимизировать свои расходы на приобретение СИЗ за счет выбора изделий с достаточной защитной эффективностью по критерию «цена-качество».
Реализация приведенных методических подходов позволяет выбрать оптимальный комплект СИЗ, обеспечивающий эффективную защиту работающего при минимальных затратах на его формирование и приобретение.
Проведен предварительный расчет социально-экономической эффективности применения дыхательных аппаратов типа «НИВА-2М» в овощеводстве закрытого грунта. По статистическим данным работников овощеводства закрытого грунта насчитывается около 300 тыс. человек. Из них примерно 30 тыс. нуждаются в применении средств защиты органов дыхания. Расчет социально-экономической эффективности проводился по двум вариантам: при сравнении дыхательного аппарата типа «НИВА-2М», со шланговым противогазом ПШ-20 ЭРВ и промышленным фильтрующим противогазом ППМ-88 с коробкой большого габарита марки А.
Полученные результаты показывают, что при сравнении дыхательного аппарата типа «НИВА-2М» со шланговым противогазом ПШ-20 ЭРВ социально-экономический эффект положителен и составляет 135,438 млн. руб., а в сравнении с фильтрующим противогазом эффект составлял 54,308 млн. руб.
Заключение
В диссертации, являющейся квалификационной научной работой, на основании выполненных автором исследований решена проблема снижения уровня профзаболеваний и травматизма работников АПК на основе предложенных методологических принципов создания и применения дыхательных аппаратов, путем использования установленных зависимостей, направленных на обеспечение их требуемой защитной и эксплуатационной эффективности, что в свою очередь повышает результативность индивидуальной защиты работающих и вносит значительный вклад в развитие отраслевой системы охраны труда и повышение социальной стабильности в АПК.
Основные научные выводы, полученные лично автором, заключаются в следующем:
1. Производственные процессы в агропромышленном производстве сопровождаются воздействием на работающих вредных и опасных факторов. Основными из них являются пыль и пестициды. Концентрация вредных веществ в воздухе рабочих зон может превышать ПДК в 500 раз. Более 95% объектов сельского хозяйства не отвечают санитарно-гигиеническим требованиям.
2. Ежегодно на производстве в АПК травмируется более 35 тыс. человек, около 600 человек гибнет. Профессиональные заболевания у работников сельского хозяйства составляют 11,56% от суммы всех профессиональных заболеваний.
3. В связи со спецификой производства, одним из эффективных путей в улучшении условий и охраны, является применение СИЗ органов дыхания. Перспективное направление в индивидуальной защите работающих - использование фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания с принудительной подачей воздуха (дыхательных аппаратов). Их разработка является актуальной. Однако создание данного вида СИЗ осложняется несовершенством научных основ их разработки. Анализ и систематизация конструктивных схем существующих дыхательных аппаратов позволили определить направления их совершенствования.
4. Проведенные экспериментальные исследования аналогов показали, что пневматический аппарат типа «Экран» обеспечивает эффективную защиту до превышения ПДК в 800-1000 раз, но имеет существенные эксплуатационные недостатки. Противопылевой шлем «Аirstream» при содержании в воздухе рабочей зоны зерновой пыли в концентрациях 167,6+34,1 – 342,5+26,0 мг/м3 не обеспечил ее снижения до уровня ПДК, кроме того эксплуатация шлема связана с субъективными неудобствами. Результаты приведенных исследований послужили основой для подготовки исходных требований и технического задания на разработку нового дыхательного аппарата.
5. Моделирование процесса загрязнения воздуха вредными веществами позволяет уточнить требования, предъявляемые к средствам индивидуальной защиты, регламентировать условия их применения и повысить эффективность использования для защиты работающих на предприятиях АПК.
6. Разработанная методология создания дыхательных аппаратов позволяет выделить главные закономерности, формирующие компоновочную схему аппарата, и выбрать основные узлы. Приведенные основные математические зависимости являются основой для практического расчета конструкции дыхательного аппарата. По разработанной методологии проведен расчет аэродинамических показателей пневмотракта дыхательного аппарата и определена компоновочная схема аппарата. Вероятность безаварийного функционирования дыхательного аппарата в течение одного года равна 0,82.
7. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований характеристик аппарата и его структурных элементов реализованы в виде конкретных патентно-чистых конструкций нового дыхательного аппарата, его узлов и элементов, а также методов их испытаний.
8. Обоснована схема параметрического типоряда источников воздухоснабжения автономных дыхательных аппаратов для различных условий эксплуатации в агропромышленном производстве, позволяющая сформировать разнообразные компоновочные схемы дыхательного аппарата. Разработаны, изготовлены и испытаны модификации дыхательных аппаратов и их элементов, являющихся типичными представителями параметрического ряда. Источники воздухоснабжения в комплекте с различными лицевыми частями и фильтрующе-поглощающей системой обеспечивают подачу воздуха в подмасочное пространство в объемах, достаточных для нормального функционирования организма работающих (V=150л/мин).
9. Результаты исследований перспективных фильтрующих и сорбционно-фильтрующих материалов с целью создания нового блока фильтрации с улучшенными характеристиками показали, что фильтрующие элементы с использованием высокоэффективного материала ФПП имеют самый низкий коэффициент проскока. Наиболее проникающими аэрозолями являются модельный порошок М-5 и поваренная соль, что и закономерно, количество частиц размером до 2 мкм в этих аэрозолях составляют соответственно 47 и 28%. Материал из ПАН-волокон, наполненный активированным углем АГ-3, имеет высокую сорбционную способность по отношению к исследованным веществам и может использоваться в СФЭ для защиты от пестицидов в концентрациях, превышающих ПДК в 10 раз.
10. По разработанной методологии организован и проведен мониторинг обеспеченности работающих АПК средствами индивидуальной защиты. Результаты мониторинга показывают, что не все работники конкретных предприятий АПК обеспечены требуемыми СИЗ по существующим нормам. Результаты мониторинга использованы при разработке рекомендаций, типовых отраслевых норм выдачи СИЗ и правил по охране труда.
11. На основе новых информационных технологий созданы информационно-консалтинговые системы и базы данных по СИЗ для работников АПК: «Поставщики СИЗ», электронная отраслевая база данных по ТОН, автоматизированная система определения потребностей в СИЗ для организаций, банк данных по применяемым пестицидам и рекомендуемым СИЗ органов дыхания.
12. Обоснован механизм развития и функционирования системы индивидуальной защиты работающих в АПК от воздействия ВОПФ как системы массового обслуживания. Разработаны методологические подходы по определению требуемого коэффициента защиты СИЗОД при достижении приемлемого риска техногенных опасностей в пределах 10-7…10-6 смертельных случаев/(чел.· год).
13. Применение дыхательных аппаратов типа «НИВА» позволяет получить социально-экономический эффект от использования в агропромышленном производстве в сравнении со шланговым противогазом ПШ-20 ЭРВ в размере 135,438 млн. руб., а в сравнении с фильтрующим противогазом эффект составляет 54,308 млн. руб.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК России
- Тюриков Б.М. Дыхательный аппарат с принудительной фильтрацией воздуха [Текст] / Б.М. Тюриков, В.В. Мальцев, В.И. Гаврищук // Техника в сельском хозяйстве. – 1984. – №7. – C.53.
- Тюриков Б.М. Устройство для обдува задней стенки кабины транспортного средства [Текст] / Б.М. Тюриков, А.Н. Загородних // Техника в сельском хозяйстве. – 1985. – №1. – C.57-58.
- Тюриков Б.М. Средства защиты – единственное [Текст] / В.И. Гаврищук, Б.М. Тюриков // Сельский механизатор. – 1986. – №12. – С.6–7.
- Тюриков Б.М. Источник питания для автономных дыхательных аппаратов [Текст] / Б.М. Тюриков, Н.А. Савенкова, В.И. Гаврищук // Механизация и электрификация с.-х. – 1989. – №6. – С.60.
- Тюриков Б.М. Хреново–горчичные парадоксы [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, А.Н. Вовк // Охрана труда и соцстрахование. – 1997. – №10. – С.64.
- Тюриков Б.М. Компьютер выбирает… спецодежду [Текст] / Лапин А.П., Уваров А.А., Тюриков Б.М., Родичева М.В. // Охрана труда и соцстрахование. – 1998. – №3. – С.46–49.
- Тюриков Б.М. Негативные особенности производства столового хрена и пищевой горчицы [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Пищевая промышленность. – 1999. – №6. – С.69–70.
- Тюриков Б.М. Средства защиты: На селе о средствах индивидуальной защиты только мечтают [Текст] / В.Н. Михайлов, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, // Охрана труда и социальное страхование. – 2001. – №2. – С.3.
- Тюриков Б.М. Анализ причин травматизма на предприятиях сахарной промышленности [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, Н.С. Студенникова, Е.Ю Кондакова, И.А.Зайцева // Сахар. – 2005. – №2. – С.24-28.
- Тюриков Б.М., Охрана труда на предприятиях табачной промышленности России [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, И.В. Гальянов, Н.С. Студенникова // Пиво и напитки. – 2005. – №3. – С.18-26.
- Тюриков Б.М. Анализ и предупреждение травматизма в макаронной промышленности [Текст] / Б.М. Тюриков, Н.С. Студенникова, Е.Ю Кондакова, С.П. Логвинова // Пищевая промышленность. – 2005. – №6. – С.45-47.
- Тюриков Б.М. Оценка условий труда на объектах агропромышленного комплекса при очистке и переработке зерна [Текст] / В.Г. Небытов, Б.М. Тюриков, М.М. Баландина, С.С. Шпанко // Безопасность жизнедеятельности. – 2005. – №5. – С.9-12.
- Тюриков Б.М. Исследование предфильтров для дыхательных аппаратов на основе «веерной» модели фильтра [Текст] // Безопасность жизнедеятельности. – 2005. – №12. – С.10-13.
- Тюриков Б.М., Внедрение безопасных приемов при работе с быками-производителями [Текст] / Ю.Н. Баранов, Б.М. Тюриков // Молочное и мясное скотоводство. – 2006. – №4. – С. 41-43.
- Тюриков Б.М. Прогнозирование транспортных происшествий в сельском хозяйстве [Текст] / А.Н. Загородних, Б.М. Тюриков, И.В. Гальянов // Механизация и электрификация с.-х. – 2006. – №3. – С.3-5.
- Тюриков Б.М. Пути снижения травматизма работников животноводства за счет внедрения безопасных приемов выполнения работ [Текст] / Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков // Международный сельскохозяйственный журнал. – 2006. – №5. – С. 58-59.
- Тюриков Б.М. Условия труда и травматизма работников винодельческой, алкогольной и безалкогольной промышленности. Мероприятия по предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний [Текст] / Б.М. Тюриков, А.П. Лапин, Н.С. Студенникова, Е.Ю Кондакова, // Виноделие и виноградарство. – 2006. – №3. – С.9-11.
- Тюриков Б.М. Спецодежда для защиты работников АПК от пыли [Текст] / Т.В. Кваскова, Ю.Н. Баранов, Б.М. Тюриков // Сельский механизатор. – 2006. – №12. – С.20-21.
- Тюриков Б.М. О роли автотранспортных предприятий в повышении безопасности дорожного движения [Текст] / Е.Н.Христофоров, Н.Е.Сакович, Б.М. Тюриков // Безопасность жизнедеятельности. – 2006. – №10. – С.54-55.
- Тюриков Б.М. Снижение риска травмирования работников
животноводства путем внедрения безопасных приемов выполнения работ при содержании быков - производителей [Текст] / Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков // Зоотехния. – 2007. – №2. – С. 31 – 32. - Тюриков Б.М. Разработка безопасных приемов выполнения работ при содержании быков - производителей [Текст] / Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков // Безопасность жизнедеятельности. – 2007. – №1. – С. 12—14.
- Тюриков Б.М. Пути снижения травматизма работников животноводства [Текст] / Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков, А.Л. Кузнецов // Вестник КрасГАУ. – 2007. – №2. – С. 248-252.
- Тюриков Б.М. Средства защиты: Комбинезон для тракториста [Текст] / Б.М. Тюриков, Т.В. Кваскова // Охрана труда и социальное страхование. – 2007. – №4. – С.12-14.
- Тюриков Б.М. Необоснованные препятствия [Текст] / Б.М. Тюриков, Ю.Н. Баранов // Охрана труда и социальное страхование. – 2007. – №8. – С.19-23.
- Тюриков Б.М. Анализ травматизма с летальным исходом при эксплуатации паровых и водогрейных котлов низкого давления [Текст] / Ю.Х. Поландов, Е.В. Щербакова, Б.М. Тюриков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2009. № 3. С. 20-22.
- Тюриков Б.М. Моделирование процессов распространения загрязняющих вредных веществ в воздухе рабочих зон производственных площадок предприятий АПК [Текст] / Б.М. Тюриков, Р.В. Шкрабак, Ю.Б. Тюрикова // Вестник Саратовского ГАУ, 2009. №10. С. 58-64.
- Тюриков Б.М. Формирование параметрического типоряда источников воздухоснабжения дыхательных аппаратов для защиты работников АПК [Текст] / В.С. Шкрабак, Б.М. Тюриков, Ю.Н. Баранов // Вестник Орел ГАУ, 2009. №5(20). С. 54-59.
- Тюриков Б.М. Инновационные принципы при подготовке студентов в вузе по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» [Текст] / Б.М. Тюриков, Ю.Н. Баранов, А.Л. Кузнецов, А.И. Пантюхин // Ученые записки Орловского госуниверситета, 2009. №3. С. 287-289.
- Тюриков Б.М. Оценка надежности системы индивидуальной защиты органов дыхания работающих в условиях агропромышленного производства [Текст] / В.С. Шкрабак, Б.М. Тюриков // Вестник Саратовского ГАУ, 2010. №3. С. 48-52.
Авторские свидетельства и патенты
- А.с. 850423 СССР, МКИ3 B60J3/00. Устройство для защиты оператора от тепловых излучений [Текст] / В.И. Деревянко, Б.М. Тюриков, А.И. Пономарев, А.И. Гавриченко (CCCР). – №2812259/27-11; заявл. 24.04.79; опубл. 30.07.81, Бюл №28. –3с. : ил.
- А.с. 1152853 СССР, МКИ3 B62D 35/00, 33/06. Устройство для обдува задней стенки кабины транспортного средства [Текст] / А.Н. Загородних, Н.П. Загородних Б.М. Тюриков, Е.П. Овсяннников (СССР) – № 3686514/27–11; заявл. 21.09.85; опубл. 30.04.85, Бюл №16. –4с. : ил.
- А.с. 1251391 СССР, МКИ3 А62В 7/00, 7/10. Устройство для принудительной фильтрации воздуха дыхательного аппарата [Текст] / Б.М. Тюриков, В.В. Мальцев, В.И. Гаврищук, Ю.С. Нютин (СССР). – №3708839/40-23; заявл. 10.03.84; неопубл., ДСП. – 4 с.: ил.
- А.с. 1369045 СССР, МКИ3 А62В 7/00, 7/10. Дыхательный аппарат с принудительной фильтрацией воздуха [Текст] / Б.М. Тюриков, В.И. Гаврищук, А.Н. Загородних (СССР) – № 4121772/40–23; заявл. 13.06.86; неопубл., ДСП. – 4 с.: ил.
- А.с. 1556674 СССР МКИ3 А61F 9/06. Защитная маска [Текст] / Б.М. Тюриков, В.И. Гаврищук, А.Н. Загородних, А.И. Суздальцев (СССР) – №4340599/28-14; заявл. 09.12.87; опубл. 15.04.90, Бюл. №14. – 4 с.: ил.
- Пат. №1460632 Российская Федерация, МПК G 01 M 3/02. Способ определения газопылезащитной эффективности защитных очков закрытого типа [Текст] / В.И. Гаврищук, Б.М. Тюриков, А.Н. Коротеева (СССР); заявитель и патентообладатель ВНИИ охраны труда Минсельхозпрода России. - № 4287128/25-28 ; заявл. 20.07.87 ; опубл. 23.02.89, Бюл. № 7; действует с 4.12.95 г. - 4 с. : ил.
- Пат. №2106161 Российская Федерация, МПК А 62 В 7/00, В 65 Н 21/00. Установка для изготовления респираторов методом термоскрепления [Текст] / Б.М. Тюриков, А.П. Лапин, А.Н. Бушуев; заявитель и патентообладатель ВНИИ охраны труда Минсельхозпрода Росссии. - № 95109417/12 ; заявл. 06.06.95 ; опубл. 10.03.98, Бюл. № 7. - 7 с. : ил.
- Пат. №2158912 Российская Федерация, МПК G 01 N 3/30, 3/58. Установка для испытания материалов и изделий на порез [Текст] / Т.В. Гущина, Б.М. Тюриков, А.П. Лапин; заявитель и патентообладатель ВНИИ охраны труда Минсельхозпрода Росссии. - № 96116069/28 ; заявл. 02.08.96 ; опубл. 10.11.2000, Бюл. № 31. - 4 с. : ил.
- Пат. №40109 на промышленный образец; Российская Федерация, МКПО 29-02. Респиратор [Текст] / Б.М. Тюриков, Г.Ф. Сизова, Л.П. Юдичева; заявитель и патентообладатель ТОО «Эптон» Московская обл. - № 93-010428/010582 ; заявл. 11.03.93 ; опубл. 2.11.93, Бюл. № 3. -3 с. : ил.
- Пат. 2284505 Российская Федерация, МПК G 01 N 21/00. Прибор для анализа следовых количеств токсичных веществ в материалах спецодежды [Текст] / Б.М. Тюриков, И.В. Гальянов, А.В. Павликова, Д,П. Санников, А.Н. Макаренко, А.Ю. Черкасов, О.С. Кочетов; заявитель и патентообладатель Гальянов И.В.. - № 2005115516/28 ; заявл. 23.05.05 ; опубл. 27.09.06. -4с. : ил.
- Пат. 2282177 Российская Федерация, МПК G 01 N 21/76. Хемилюминесцентный детектор токсичных веществ в воздухе рабочей зоны [Текст] / Б.М. Тюриков, И.В. Гальянов, А.В. Павликова, Д,П. Санников, А.Н. Макаренко, А.Ю. Черкасов, О.С. Кочетов; заявитель и патентообладатель Гальянов И.В.. - № 2005115517/28 ; заявл. 23.05.05 ; опубл. 20.08.06. -4с. : ил.
- Пат. 2284739 Российская Федерация, МПК A 41 D 13/015. Жилет защитный для работников сельскохозяйственного производства [Текст] / И.В. Гальянов, Б.М. Тюриков, С.В. Боев, И.В. Майорова, А.Л. Кузнецов, А.В. Павликова, А.Ю. Черкасов, О.С. Кочетов; заявитель и патентообладатель Гальянов И.В.. - № 2005115518/12 ; заявл. 23.05.05 ; опубл. 10.10.06, Бюл. № 28. -4с. : ил.
- Пат. 22315583 Российская Федерация, МПК А 61 D 3/00. Устройство для фиксации быка - производителя [Текст] / Баранов Ю. Н., Тюриков Б. М., Мамаев А. В., Лещуков К. А.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орел ГАУ. - № 2006113071/13 ; заявл. 18.04.06 ; опубл. 27.01.08, Бюл. № 3. - 5 с. : ил.
- Пат. 2322050 Российская Федерация, МПК А 01 К 29/00. Способ подгона животных [Текст] / Баранов Ю. Н., Тюриков Б. М., Мамаев А. В., Лещуков К. А., Ветров А. Л. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Орел ГАУ. - № 2006123164/12 ; заявл. 29.06.06 ; опубл. 20.04.08, Бюл. № 11.-3 с.
- Пат. 2371425 Российская Федерация, МПК С 05 F 3/00. Способ приготовления удобрений из органических отходов животноводства, птицеводства и растениеводства [Текст] / Парахин Ю.Н., Седов Ю.А., Майоров С.А., Загородних А.Н., Тюриков Б. М.; заявитель и патентообладатель ЗАО «Экология». - № 2008115781/12; заявл. 21.04.08 ; опубл. 27.10.09. -3 с.
Статьи в материалах научных конференций
- Тюриков Б.М. Методология формирования компоновочной схемы дыхательного аппарата [Текст] / Б.М. Тюриков // Докл. и тез. докл. III Всерос. науч.–практ. конф. с междунар. участием: Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. 16–18.06.98. – С. – Пб., т.3. - С. 538.
- Тюриков Б.М., Основные направления сохранения здоровья работников агропромышленного производства России [Текст] / А.П. Лапин, Г.П. Васильев, Б.М. Тюриков // Материалы науч.–практ.конф: Эколого–гигиенические проблемы сохранения здоровья населения –М.:– Н.Новгород. 1999.– С.359–365.
- Тюриков Б.М., Проблемы диагностики технических систем индивидуальной защиты работающих в процессе эксплуатации [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, Георг. П. Гонтарь, Ген. П. Гонтарь // Материалы Всерос. науч.–техн. конф.: Диагностики веществ, изделий и устройств. – Орел. 24.–28.11.99.– Орел: Изд–во Орел ГТУ, 1999. – С.51–52.
- Тюриков Б.М., Организация мониторинга обеспеченности работающих СИЗ [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, А.В. Уваров // Труды IV Всерос. науч.–практ. конф. с междунар. участниками: Новое в экологии БЖД 16–18.06.99. – С.–Пб.,1999 –т.3, – С.94.
- Тюриков Б.М., Новый подход к регламентации выбора СИЗ [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Труды V Всерос. научн.-практ. конф. в рамках международного экологического конгресса: Новое в экологии и безопасность жизнедеятельности. 14–16.06.2000. –С.–Пб., 2000, т.1 – С.53.
- Тюриков Б.М., Проблемы повышения эффективности СИЗ для работников АПК [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Материалы Междунар. экологического симпозиума: Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия в рамках научных чтений: Белые ночи–2000. 11–13.06.2000, С.–Пб, 2000.– С.198–200.
- Тюриков Б.М. Результаты мониторинга обеспеченности и эффективности использования СИЗ работающих в агропромышленном производстве [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Материалы Междунар. конгресса: Безопасность и охрана труда – 2000, Москва.15–17. 11.2000. – М., 2000. – С.47–48.
- Тюриков Б.М., Разработка рециркуляционных индивидуальных систем защиты органов дыхания работающих [Текст] / Георг. П. Гонтарь, Ген. П. Гонтарь, А.Г. Гонтарь, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Материалы Всерос. науч.–практ. конф.: Проблемы прогнозирования, предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 16–19.05.2000.– Уфа, 2000, – С.201–203.
- Тюриков Б.М. Выбор СИЗ работающих как система массового обслуживания [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Проблемы безопасности жизнедеятельности и экологии Зауралья: Материалы региональной научн. практ. конф. 24–25 окт. 2000.– Курган: Изд–во Курган. гос. ун–та, 2000.– С. 58–59.
- Тюриков Б.М., Вопросы создания и применения дыхательных аппаратов в условиях агропромышленного производства [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков // Материалы науч.–практ.конф.: Безопасность жизни и здоровья работающих – важнейшее условие успеха социально–эконом. реформ и семинара–совещания: СИЗ и их эффективное применение – основа защиты человека от вредных и опасных производственных факторов. 10–12.04.2001. – Нижний Новгород, 2001.– С.37–38.
- Тюриков Б.М. Вопросы охраны труда в АПК [Текст] / Б.М. Тюриков, А.Ю. Черкасов // Энергообеспечение и безопасность: Сб. матер. Международ. выставки – Интернет – конф. – Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. – С. 276-283.
- Тюриков Б.М. Системный подход в охране труда [Текст] / Б.М. Тюриков, И.А. Хуснутдинов // Энергообеспечение и безопасность: Сб. матер. Международ. выставки – Интернет – конф. – Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. – С. 256-259.
- Тюриков Б.М. Исследование алюмосиликатного покрытия по его фосфоресценции [Текст] / Л.А. Ашихина, И.В. Гальянов, Б.М. Тюриков, А.В. Павликова // Экономические и технологические аспекты производства, экспертизы, качества, маркетинга и рекламы товаров: методология, теория, практика. Матер. международн. научн.-практ. конф. - Орел: ОГИЭТ, 2005. - С.400-402.
- Тюриков Б.М. Состояние и перспективы обеспечения нормативными правовыми актами по охране труда организаций агропромышленного комплекса России [Текст] /Б. М. Тюриков, Ю. Н. Баранов // Организация и развитие информационного обеспечения органов управления, научных и образовательных учреждений АПК («Информагро-2006»). Матер. 2-й научн.-практ. конф. Ч.2. - М.: Росинформагротех, 2006. - С.201-207.
- Тюриков Б.М. Оценка технического уровня безопасности производственного оборудования пищевой промышленности [Текст] / Б.М. Тюриков, Е.Ю. Кондакова, А.П. Лапин // Аграрная наука – сельскому хозяйству: Сб. статей. Междунар. научн.-практ. конф. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007, Кн.2. - С.244-246.
- Тюриков Б.М. Травматизм работников животноводства в АПК России [Текст] / А. Л.Кузнецов, Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков, И. В. Майорова // Матер. докл. Всерос. науч. – практ. конф. «Безопасность России: состояние и перспективы». – Казань: Изд-во «Познание», 2007. – С. 345-348.
- Тюриков Б.М. Совершенствование системы обучения охране труда работников АПК [Текст] / Ю. Н. Баранов, Б. М. Тюриков // Сб. науч. трудов по матер. Междунар. науч.-практ. конф. «Современные направления теоретических и прикладных исследований - 2008». Том 3.Технические науки. - Одесса: Черноморье, 2008. – С. 68-72.
- Тюриков Б.М. Специфика организации процесса обучения работников АПК [Текст] / Б. М. Тюриков, Ю. Н. Баранов // Матер. Междунар. науч.-исслед. конф. «Современное развитие экономических и правовых отношений. Образование и образовательная деятельность», г. Димитровград, 20 марта 2008. - Ульяновск: Ул ГТУ, 2008, – С. 259-262.
- Тюриков Б.М. Методы статистики в анализе состояния охраны труда работающих [Текст] / Б.М. Тюриков, А.П. Лапин // Проблемы и перспективы применения количественных методов в естествознании. ; Междунар. науч.-практ. конф. (к 100-летию со дня рождения Г.Ф.Лакина). 27-29.10.2008. – Орел: ОГУ, 2008. – С. 277- 280.
- Тюриков Б.М. Проблемы охраны труда лиц моложе восемнадцати лет [Текст] / Б.М. Тюриков // Социальные проблемы современной молодежи: сб. матер. междунар. науч.-практ. конф. 3-4.12.2008. – Магнитогорск: МаГУ, 2008. – С. 277-280.
- Тюриков Б.М. Регламентация выбора СИЗ работающих в сельском хозяйстве [Текст] / Б.М. Тюриков, А.П. Лапин // Управление профессиональными рисками – приоритетное направление в сфере охраны труда в Российской Федерации: докл. У Междунар. конгресса (М.: 2-3.12.2008). – М.: ВНИИОиЭТ, 2008. – С.37-39.
- Тюриков Б.М. Выбор рационального комплекта СИЗ работающих с пестицидами в АПК России [Текст] / Б. М. Тюриков, Ю. Н. Баранов // Требования безопасности к пестицидам и агрохимикатам. Матер. Всерос. науч-практ. конф. – Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2009. – С. 198-204.
- Тюриков Б.М. Оценка надежности дыхательных аппаратов в условиях эксплуатации [Текст] / Б.М. Тюриков, А.П. Лапин // Охрана труда, экология, пожарная безопасность, лектробезопасность в агропромышленном производстве. Матер. Всерос. науч-практ. конф. – Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2009. – С. 159-162.
- Тюриков Б.М. Минимизация затрат на приобретение СИЗ работающих в АПК [Текст] / Б. М. Тюриков, Ю. Н. Баранов // Энергообеспечение и строительство. Сб. матер. Ш Международной выставки – Интернет –конференции.: в 2ч.; Часть 2. – Орел: Изд-во ООО ПФ «Картуш», 2009. – С. 184-188.
Монографии и учебно-методические пособия
- Тюриков Б.М. Охрана труда в организации: учебное пособие [Текст] / А.П. Лапин, Ю.В. Кошечкин, Б.М. Тюриков [и др.]. – Орел: Издат. Дом ОРЛИК, 2002.– 304 с.
- Тюриков Б.М. Экологическая безопасность применения нефтепродуктов в сельскохозяйственном производстве [Текст] / С.В. Пирогов, А.П. Лапин, А.Н. Бобков, Б.М. Тюриков, М.Д. Мамонов. - Брянск, 2003.–592 с.
- Тюриков Б.М. Организация работы по охране труда [Текст] / А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, Н.В. Токарь. – Орел: ВНИИОТ, 2003. –164 с.
- Тюриков Б.М. Охрана и безопасность труда при ремонте и техническом обслуживании сельскохозяйственной техники и автотранспорта: методическое пособие [Текст] / А.П. Лапин, А.Н. Новиков, Б.М. Тюриков, Е.А. Чернышева. - Самара: Самарский гос. техн. университет, 2005. -192с.
- Тюриков Б.М. Теория и практика разработки и применения дыхательных аппаратов для защиты работающих в АПК. Теоретические предпосылки: монография [Текст] / Б.М. Тюриков. В 2-х ч. - Орел: Издатель А.В. Воробьев, 2006. - Ч.1.- 252 с.
- Тюриков Б.М. Теория и практика разработки и применения дыхательных аппаратов для защиты работающих в АПК. Практическая реализация и перспективы развития: монография [Текст] / Б.М. Тюриков. В 2-х ч. - Орел: Издатель А.В. Воробьев, 2006. - Ч.2.- 272 с.
- Тюриков Б.М. Охрана и безопасность труда при техническом обслуживании и ремонте автомобилей: учебное пособие [Текст] / А.П. Лапин, А.Н. Новиков, Б.М. Тюриков [Гриф УМО]. - Орел: Орловский гос. техн. университет, 2008. - 244с.
- Тюриков Б.М. Охрана труда [Текст]: курс лекций для руководителей образовательных учреждений / А.Л. Сафонов, В.К.Свиридов, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков [и др.]; под общей ред. А.Л. Сафонова. - М.: «Изд-во «Безопасность труда и жизни», 2008. – Т.1.- 526с.
- Тюриков Б.М. Охрана труда [Текст]: курс лекций для руководителей и специалистов служб охраны труда / А.Л. Сафонов, В.К.Свиридов, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков [и др.]; под общей ред. А.Л. Сафонова. - М.: «Изд-во «Безопасность труда и жизни», 2007. - 500с.
- Тюриков Б.М. Охрана труда [Текст]: курс лекций для руководителей организаций агропромышленного комплекса / А.Л. Сафонов, В.К.Свиридов, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков [и др.]; под общей ред. А.Л. Сафонова. - М.: «Изд-во «Безопасность труда и жизни», 2008. – 307 с.
Статьи в сборниках научных трудов и журналах
- Тюриков Б.М. Физиолого-гигиеническая оценка индивидуального аппарата с принудительной подачей воздуха [Текст] / В.М. Рюмшин, Б.М. Тюриков, В.В. Мальцев, В.И. Гаврищук // Гигиена труда и профессиональные заболевания. – 1987. – №6. – С.41–44.
- Тюриков Б.М. Удобное средство защиты органов дыхания и зрения [Текст] / Б.М. Тюриков, А.Н. Коротеева, В.И. Гаврищук // Химизация сельского хозяйства. – 1988. – №3. – С. 36–38.
- Тюриков Б.М. Обоснование и расчет аэродинамических параметров дыхательных аппаратов [Текст] / В.С. Шкрабак, Б.М. Тюриков, А.П. Лапин // Травматизм и пожары в АПК и пути их снижения: сб. науч. тр. / СПГАУ. – С.-Пб,1997. – С.69–79.
- Тюриков Б.М. Система обучения специалистов выбору СИЗ для работников сельскохозяйственных предприятий [Текст] / В.С. Шкрабак, А.П. Лапин, Б.М. Тюриков, А.В. Уваров // Проблемы охраны труда в АПК и пути их решения: сб. науч. тр. / СПГАУ. – С.-Пб., 1999. – С. 128–132.
- Тюриков Б.М. Обеспеченность СИЗ работников АПК и их эффективность [Текст] / А.П. Лапин, В.С. Шкрабак, В.Н. Михайлов Б.М. Тюриков, Н.В. Контиевская, Ю.Г. Сорокин // Пути профилактики травматизма в АПК: сб.науч.тр. / СПГАУ.– С–Пб., 2000.– С.54–65.
Подписано к печати «___» ___ 2010 г. Формат 60x84 1 /16.
Печать оперативная. Гарнитура Times.
Объем 2,0 уч.-изд. л. Заказ № ____. Тираж 100 экз.
ГОУ ВПО «Орловский государственный университет»
302026, г.Орел, ул. Комсомольская, 95
