Инженерные расчеты по охране труда

ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

И ТЕХНИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Рекомендовано

учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области природопользования и лесного хозяйства в качестве

учебно-методического пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по химико-технологическим специальностям

Минск 2007

УДК 331.452(075.8)

ББК 65.9(2)248я7 И-62

 

Авторы:

Б.Р. Ладик, В.М. Сацура, И.Т. Ермак, А.А. Челноков

Рецензенты:

начальник Центра охраны труда и технической безопасности Института «Кадры индустрии» профессор Ю.В. Тищенко; заведующий кафедрой охраны труда БНТУ профессор, доктор технических наук А.М. Лазаренков

И-62

Инженерные расчеты по охране труда и технической безопасности: учеб.-метод. пособие для студентов химико- технологических специальностей / Б. Р. Ладик [и др.]. – Минск: БГТУ, 2007. – 86 с.

ISBN 978-985-434-702-8

Пособие содержит теоретические основы по созданию безопасных условий труда, а также типовые методики инженерных расчетов по технической безопасности и справочные данные для этих расчетов.

 

УДК 331.452(075.8)

ББК 65.9(2)248я7

ISBN 978-985-434-702-8

© УО «Белорусский государственный технологический университет», 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Организация современного производства немыслима без четкого соблюдения правил техники безопасности и производст- венной санитарии.

В комплексной системе мер по созданию благоприятных ус- ловий труда и повышению его безопасности важная роль принад- лежит научно обоснованным инженерным расчетам, внедрению прогрессивных технологических процессов. Данные вопросы ре- шаются на всех этапах технологической подготовки производст- ва – от разработки планировочных решений, проектов и техноло- гических процессов до внедрения их в производство. Необходима значительная работа по приведению эксплуатируемого оборудо- вания, машин, механизмов в соответствие с требованиями правил и норм охраны труда. Для решения этой задачи необходимо вла- дение навыками инженерных расчетов по безопасности труда.

В настоящем пособии приведены методы расчета границ опасных зон, ограждений, предохранительных муфт, предохрани- тельных клапанов, мембран, сосудов и аппаратов, работающих под давлением, теплоизоляции, защитного заземления, зануления и другие расчеты.

Учебно-методическое пособие может быть использовано студентами очной и заочной форм обучения для практических за- нятий, выполнения дипломных проектов и контрольных работ.

Пособие написано преподавателями кафедры безопасности жизнедеятельности  БГТУ: раздел 1  – Б. Р. Ладиком, 2 – А. А. Челноковым, 3, 5 – И. Т. Ермаком, 4 – В. М. Сацурой.

РАСЧЕТ ОПАСНЫХ ЗОН И УСТРОЙСТВ БЕЗОПАСНОСТИ

Общие положения

Опасная зона – это пространство, в котором возможно действие на работающего опасного и (или) вредного производственного фактора.

При работах, выполняемых на высоте, опасной зоной считается участок, расположенный под рабочей площадкой; при работе грузо- подъемных машин (электротельфера, кран-балки) опасная зона опре- деляется расстоянием возможного отлета груза при обрыве одной из строп.

При работе оборудования опасность локализирована в про- странстве вокруг движущихся элементов: режущего инструмента, об- рабатываемых деталей, зубчатых, ременных и цепных передач, рабо- чих столов станков, конвейеров и т. д.

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть постоянными (зона между вальцами, ремнем и шкивом) и переменными (зона реза- ния при изменении режима и характера обработки, смене режущего инструмента и т. д.).

Наличие опасной зоны может быть обусловлено опасностью по- ражения электрическим током, воздействием тепловых, электромаг- нитных и ионизирующих излучений, шумом, вибрацией, ультразву- ком, вредными парами и газами, пылью, возможностью травмирова- ния отлетающими частицами материала, инструмента, вылетом обра- батываемой детали и др.

При проектировании и эксплуатации технологического обору- дования необходимо предусматривать применение устройств, либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих эту опасность.

Несмотря на большое разнообразие технологического оборудо- вания по назначению, устройству и особенностям эксплуатации, к не- му предъявляются общие требования безопасности, соблюдение кото- рых при конструировании обеспечивает безопасность его эксплуата- ции. Эти требования сформулированы в ГОСТ 12.2.003 ССБТ [1].

Безопасность производственного оборудования обеспечивается: правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений, параметров рабочих процессов, использо- ванием различных средств защиты.

Средства защиты должны быть, как правило, многофункцио- нального типа, т. е. решать несколько задач одновременно. Так, кон- струкции машин и механизмов, станин станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня их шума и вибрации; ограждения режущего инструмента должны со- вмещаться с системой вытяжной вентиляции и т. п.

Общими требованиями к средствам защиты являются: создание наиболее благоприятных для организма человека соотношений с ок- ружающей внешней средой; высокая степень защитной эффективно- сти; учет индивидуальных особенностей оборудования и инструмен- та; надежность; прочность; удобство обслуживания машин и меха- низмов.

Все применяемые в конструкциях машин и механизмов средства защиты по принципу действия можно разделить на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие и специальные. Оградительные средства препятствуют появлению человека в опасной зоне. Конструктивные решения оградительных устройств многообразны. Они зависят от вида оборудования, расположения че- ловека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных производствен- ных факторов. Оградительные устройства могут быть стационарными, подвижными и переносными. Например, стационарные оградитель- ные устройства изготавливают таким образом, чтобы они пропускали обрабатываемую деталь, но не пропускали руки работающего из-за

небольших размеров технологического проема.

Подвижные ограждения блокируются с рабочими органами ме- ханизма и закрывают доступ в опасную зону при выполнении рабочих операций (наступление опасного момента).

Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных и наладочных работах.

Конструкция и материал ограждающих устройств определяются особенностями данного оборудования и технологического процесса. Ограждения выполняют в виде сварных или литых кожухов, жестких сплошных щитов, сеток на жестком каркасе. В качестве материала для ограждений используют металлы, пластмассы, дерево, органическое стекло и т. п.

Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц, разрушающихся в процессе работы инструментов, возможно- го вылета обрабатываемых деталей, ограждения должны быть доста- точно прочными и надежно крепиться.

Одним из видов предохранительных средств являются слабые звенья в конструкциях технологического оборудования, рассчитанные на разрушение или срабатывание при перегрузках. Срабатывание сла- бого звена приводит к останову механизма при аварийных режимах работы оборудования. К слабым звеньям относятся: срезные штифты и шпонки, соединяющие вал с маховиком, шестерней или шкивом; фрикционные муфты, не передающие вращение при чрезмерных кру- тящих моментах; разрывные мембраны в установках с повышенным давлением и т. п.

Слабые звенья делятся на две основные группы: системы с ав- томатическим восстановлением кинематической цепи (фрикционные, кулачковые муфты) и системы с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого звена (срезные штифты, шпонки).

Важную роль в обеспечении безопасной эксплуатации техноло- гического оборудования играет тормозная техника, позволяющая бы- стро останавливать валы, шпиндели и прочие элементы, являющиеся потенциальными источниками опасности. По конструкции тормоза делятся на ленточные, колодочные, дисковые, грузоупорные, центро- бежные и электрические; по характеру действия – на управляемые и автоматические.

 

Соте.

1. Определить размеры рабочей площадки.

2. Определить  размеры  горизонтальной  проекции  рабочей

площадки на рабочую поверхность, находящуюся под площадкой.

3. Определить высоту нахождения рабочей площадки Н.

4. По формуле (1.1) определить расстояние безопасности.

5. Найти границы опасной зоны по формулам (1.2) и (1.3).

6. Определить площадь поперечного сечения предмета, па- дение которого возможно при работе.

7. С учетом характера выполняемых работ принять макси- мально возможную начальную горизонтальную скорость падаю- щего предмета.

8. По формуле (1.4) определить границы опасной зоны в этом случае.

9. Принять за границы опасной зоны большее из полученных по формулам (1.2), (1.3), (1.4) значений.

Методика расчета ограждений

При расчете сплошных ограждений по действующей ударной нагрузке определяют толщину стенки ограждения.

При разрыве вращающегося инструмента, абразивного круга, вращающейся детали на две части ударная нагрузка на ограждение Р _уд, Н, составляет:

Р _уд = mV ²/(2 R ₀),                            (1.6)

где m – масса вращающейся детали, инструмента, кг; V – окружная скорость, м/с; R ₀ – радиус центра тяжести половины инструмента, круга, детали, м.

Радиус центра тяжести R ₀, м:

R ₀ = 4(R ³ – r ³) / [3π (R ² – r ²)],                   (1.7)

где R – радиус внешней окружности инструмента, круга, детали, м;

r – радиус центрального отверстия инструмента, круга, детали, м.

Ударная сила, которой обладает часть разрушившегося инстру- мента, разорвавшийся ремень, цепь P, Н, равна:

P = m ₁ V ² / r _1,                                 (1.8)

где m ₁ – масса оторвавшейся части, кг; V – окружная скорость, м/с; r ₁

– радиус кривизны траектории отрыва, м.

Порядок расчета.

1. Задать величину крутящего момента, передаваемого шпоноч- ным соединением.

2. Выбрать вид шпоночного соединения с учетом диаметра вала и передаваемого крутящего момента.

3. По прил. 6, 7 определить размеры шпоночного соединения и вычертить эскиз соединения с указанием конструктивных размеров.

4. Выбрать материал шпонки и по формулам (1.18), (1.19) опре- делить максимальный крутящий момент, передаваемый шпоночным соединением.

5. Сравнить величину максимального крутящего момента, пере- даваемого шпоночным соединением, с заданным. Максимальный кру- тящий момент, передаваемый шпоночным соединением, не должен превышать заданный более чем на 10…25%.

Порядок расчета.

1. Подбирают по табл. 2.1 материал для изготовления сосуда под давлением в зависимости от особенностей технологического процесса.

2. Рассчитывают по формуле (2.4) или (2.5) толщину обечайки.

3. Проверяют условия пригодности расчетной формулы для определения толщины стенки.

 

Предохранительные клапаны

Наименование и краткая характеристика (давление приводится в МПА, а диаметр – в мм)	Условное обозначение	Рабочая среда	Температура рабочей среды, °С
1	2	3	4
Малоподъемный пружинный цапковый, латунный на Р у 0,6 МПа; D у 20 мм	КВ 71-1-11-001	Воздух и пар	До 250
Малоподъемный пружинный латунный, на Р у 2,5 МПа; D у 20 мм	17Б2бк	Вода и пар	До 180
Малоподъемный рычажно-грузовой фланце- вый, чугунный, на Р у 1,6 МПа; D у 25 и 40 мм	17ч3бр1 (исп. 2)	Вода, пар и другие жидкие и га- зообразные неагрессивные среды	От –15 до +225
То же, на Р у 1,6 МПа; D у 50, 80 и 100 мм	17ч18бр	То же	До 225
Малоподъемный двухрычажный фланцевый, чугунный, на Р у 1,6 МПа; D у 80, 125 и 150 мм	17ч19бр	– «–	До 225
Малоподъемный пружинный цапковый, стальной, на Р у 1,6 МПа; D у 15 и 25 мм	17с11нж	Аммиак, хладон и другие жидкие и газообразные среды	От –40 до +150 (Dу 15 мм) и от–40 до +225 (Dу 25 мм)
Малоподъемный пружинный фланцевый, стальной, на Р у 1,6 МПа; D у 50 мм	17с12нж	То же	От –40 до +225
Полноподъемный пружинный фланцевый, стальной, на Р у 1,6 МПа; D у 50 и 80 мм	17с22нж	Жидкие и газообразные неагрес- сивные среды	До 400
Малоподъемный пружинный фланцевый, стальной, на Р у 4 МПа; D у 50 и 80 мм	17с24нж	Пар и другие жидкие и газооб- разные неагрессивные среды	До 400
Полноподъемный пружинный цапковый, стальной, на Р у 0,8 МПа; D у 25 мм	17с42нж	Пар и другие неагрессивные газо- образные среды	До 200

Продолжение табл. 2.2

 

1	2	3	4
Полноподъемный пружинный фланцевый сталь- ной на Р у 1,6 МПа; D у 50, 80, 100, 150 и 200 мм	СППК4-16 (17с13нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4-16 (17нж13ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-16 (17нж32ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый сталь- ной на Ру 1,6 МПа; Dу 50, 80, 100, 150 и 200 мм	СППК4Р-16 (17с17нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4Р-16 (17нж17ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4Р-16 (17нж92ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый сталь- ной на Ру 4 МПа; Dу 50, 80, 100 и 150 мм	СППК4-40 (17с14нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4-40 (17нж14ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-40 (17нж94ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый сталь- ной на Ру 4 МПа; Dу 50, 80, 100 и 150 мм	СППК4Р-40 (17с25нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4Р-40 (17нж25ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4Р-40 (17нж93ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый стальной на Ру 6,3 МПа; Dу 50, 80 и 100 мм	СППК4-64 (17с85нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450

 

Окончание табл. 2.2

 

1	2	3	4
То же из коррозионностойких сталей	СППК4-64 (17нж85ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-64 (17нж86ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый стальной на Ру 6,3 МПа; Dу 50, 80 и 100 мм	СППК4Р-64 (17с89нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4Р-64 (17нж89ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-64 (17нж79ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный муфтовый стальной на Р у 10 МПа; D у 25 мм	СППКМ-100	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
Полноподъемный пружинный фланцевый стальной на Р у 16 МПа; D у 50 и 80 мм	СППК4-160 (17с80нж)	То же	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4-160 (17нж80ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-160 (17нж87ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Полноподъемный пружинный фланцевый стальной на Р у 16 МПа; D у 50 и 80 мм	СППК4Р-160 (17с90нж)	Жидкие и газообразные неагрессив- ные химические и нефтяные среды	До 450
То же из коррозионностойких сталей	СППК4-160 (17нж90ст)	Жидкие и газообразные агрессив- ные химические и нефтяные среды	До 600
	СППК4-160 (17нж82ст)	Жидкие и газообразные высокоагрес- сивные химические и нефтяные среды	До 200
Малоподъемный пружинный фланцевый стальной на Р у 32 МПа; D у 10, 25 и 32 мм	17с52п	Жидкие и газообразные неагрессив- ные среды	От –30 до +120

Примечание. Р _у – условное давление; D _у – условный диаметр.

Количество предохранительных клапанов рассчитывают по формуле

n = kG к,                                      (2.9)

pdh

где k – коэффициент, для малоподъемных клапанов равный 0,0075, для полноподъемных – 0,015; G _к – производительность котла по пару при максимальной нагрузке, кг/ч; р – абсолютное давление пара в котле, Па.

На котлах паропроизводительностью, меньшей или равной 100 кг/ч, допускается установка одного предохранительного кла- пана, при паропроизводительности котла более 100 кг/ч – не ме- нее двух предохранительных клапанов.

Пропускная способность клапана – количество рабочей сре- ды в массовых G, кг/ч, или объемных Q, м³/ч, единицах, сбрасы- ваемое через клапан при установленных значениях давления на входе и выходе (противодавление), конкретных значениях темпе- ратуры рабочей среды на входе в клапан и определенном ходе зо- лотника.

Пропускную способность предохранительных клапанов для газов и паров, кг/ч, рассчитывают по формуле

G = 216 pa

,                          (2.10)

где p – давление под клапаном, Па (максимальное давление под клапаном должно быть не более 1,1 расчетного); a – площадь се- чения клапана, cм²; М – молекулярная масса газов или паров: для воздуха М = 29 кг/кмоль, для водяного пара М = 18 кг/кмоль; Т – абсолютное значение температуры пара или воды в котле, К.

Выпускное сечение предохранительных клапанов должно быть таким, чтобы выпускать весь избыточный пар или газ, выра- батываемый установкой в течение 1 ч, без заметного повышения предельного давления.

Порядок расчета.

1. По табл. 2.2 выбрать тип предохранительного клапана в зависимости от технологических требований, расчетного давле- ния, температуры и характеристики среды.

2. Из соотношения (2.8) определить высоту подъема клапана.

3. По формуле (2.9) рассчитать количество предохранитель- ных клапанов.

4. Определить пропускную способность клапана с учетом запаса в зависимости от избыточного рабочего давления.

Более точный расчет предохранительных клапанов на раз- личную рабочую среду можно провести по [8].

 

Порядок расчета.

1. В зависимости от требований технологического процес- са определить из соотношения (2.11) величину разрушающего давления.

2. Выбрать из табл. 2.3 материал для предохранительной мембраны.

3. Определить значение условного прохода с учетом требуе- мой пропускной способности предохранительного устройства.

4. По формуле (2.12) рассчитать толщину мембраны.

 

Порядок расчета.

1. Подобрать теплоизолирующий материал из табл. 2.4.

2. Определить среднюю температуру слоя теплоизолирую- щего материала по формуле (2.15).

3. Рассчитать коэффициент теплопроводности слоев изоля- ции из выбранного материала (табл. 2.4) и коэффициент теплоот- дачи по формулам (2.16) и (2.17).

4. Определить по формулам (2.13) и (2.14) толщину слоя те- плоизолирующего материала.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Общие положения

Безопасностью труда принято называть такое состояние ус- ловий труда, при котором отсутствует возможность воздействия на работающих опасных факторов. В электроустановках опасным фактором является электрический ток.

Основным условием устранения опасного воздействия элек- трического тока на организм человека, возможности возникнове- ния пожаров является надежная изоляция токоподводящих прово- дов. Неправильный выбор марки и сечения проводов способству- ет возникновению аварийных ситуаций. Даже в нормальных усло- виях изоляция постепенно теряет свои первоначальные свойства, стареет. С течением времени развиваются местные дефекты, со- противление изоляции начинает резко уменьшаться, а токи утечки непропорционально расти. В месте дефекта появляются частич- ные разряды тока. Изоляция выгорает. Происходит так называе- мый пробой изоляции, в результате чего возникает короткое за- мыкание, которое, в свою очередь, может привести к пожару или поражению людей током. Неправильный выбор сечения и марки проводов способствует быстрому развитию подобных явлений.

Чтобы исключить возникновение опасных ситуаций, прово- да электрических сетей должны выбираться с учетом возможных механических повреждений, увлажнения, химического воздейст- вия, запыления, протекающего рабочего тока.

Под воздействием большого рабочего тока, на который изо- ляция проводов и электроустановок не рассчитана, возникает пе- регрев. Сопротивление изоляции начинает резко уменьшаться, что приводит к пробою изоляции и короткому замыканию. При этом мгновенно увеличивается ток во всех элементах электрической цепи и начинает выделяться большое количество тепла. Электро- проводка не в состоянии отдать это тепло в окружающую среду, и, как следствие, происходит ее возгорание. Для предотвращения таких ситуаций необходимо, чтобы конструктивные параметры сетей (марка проводов и кабелей, их прокладка, сечение жил, класс изоляции машин и т. п.) соответствовали электрическим па- раметрам: току, напряжению, потребляемой мощности. Устройст- во электрических сетей регламентируется ПУЭ [13].

Общие положения

В настоящее время разработан ряд мероприятий, техниче- ских способов и средств защиты, позволяющих обеспечить высо- кий уровень электробезопасности на любой электроустановке. Все они описаны в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ), «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилах техники безопасности при экс- плуатации электроустановок потребителей» (ПТБ).

К известным техническим способам и средствам обеспече- ния электробезопасности относятся: защитное заземление, зану- ление, выравнивание потенциалов, малое напряжение, электриче- ское разделение сетей, защитное отключение, изоляция токове- дущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная); компенсация токов замыкания на землю; оградительные устрой- ства, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безо- пасности; средства защиты и предохранительные приспособления. В известной степени к защитным мерам можно отнести еще не- прерывный контроль изоляции.

Ниже рассмотрены методы защиты с помощью устройств защитного заземления и зануления оборудования, а также даны методики и порядок расчета искусственных и естественных заземлителей и зануления.

Защитное заземление. Корпус электродвигателя или элек- трического аппарата, арматура электрического светильника или труба электропроводки в нормальных условиях не находятся под напряжением относительно земли, что достигается изоляцией от токоведущих частей. Однако при повреждении изоляции любая из этих частей может оказаться под напряжением, нередко равным фазному. Электродвигатель с пробитой на корпус изоляцией часто электрически соединен с машиной, которую он приводит в дви- жение, например, установлен на станке. Рабочий, взявшийся за рукоятки управления станком, может попасть под напряжение. Чтобы уменьшить опасность поражения людей при повреждении изоляции токоведущих частей, принимают ряд мер. Наибольшее распространение получило защитное заземление, используемое в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В и в се-

тях с напряжением выше 1000 В (не зависимо от режима работы нейтрали источника питания). Под защитным заземлением пони- мают преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые мо- гут оказаться под напряжением. Это соединение должно иметь достаточно малое сопротивление, чтобы в случае замыкания на корпус прикосновение к нему человека не могло вызвать протека- ние через его тело опасного для жизни тока.

Под замыканием на корпус (электрическое замыкание на кор- пус) понимают случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки. Замыкание на корпус может быть результатом случайного касания то- коведущей части корпуса машины, повреждения изоляции, падения провода, находящегося под напряжением, на нетоковедущие металли- ческие части и т. п.

Заземление состоит из зарытых в землю металлических элек- тродов, называемых заземлителями, и проводников, соединяющих их с заземляемыми частями установок. Проводники, которые служат для соединения заземлителей одного с другим и с заземляемыми частями электроустановок, называют заземляющими. Совокупность заземли- телей и заземляющих проводников называется заземляющим устрой- ством. Для заземления электроустановок должны в первую очередь использоваться естественные заземлители.

В качестве последних могут быть использованы:

а) проложенные под землей водопроводные и другие металличе- ские трубы за исключением трубопроводов горючих жидкостей, го- рючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии;

б) обсадные трубы, артезианские скважины;

в) металлические конструкции и арматура железобетонных кон- струкций зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;

г) металлические шпунты гидротехнических сооружений; д) свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Заземляющими проводниками могут служить нулевые провод- ники сети, металлические конструкции зданий и сооружений, сталь- ные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей, полосо- вая или круглая сталь и т. д.

И заземлители, и заземляющие проводники должны иметь как можно меньшие размеры и сечения, определяемые их проводимостью и термической устойчивостью.

Заземляемое оборудование присоединяют к магистрали зазем- ления отдельными проводниками. Заземляющие проводники соеди- няют один с другим, а также с заземлителями и заземляемыми конст- рукциями, как правило, сваркой, а с корпусами аппаратов, машин и другого оборудования – сваркой и болтами.

Естественные заземлители должны быть подсоединены к зазем- ляющим магистралям электроустановок не менее чем в двух местах. В случае невозможности использования естественных заземлителей не- обходимо сооружать искусственные, в качестве которых применяют:

а) полосы или круглую сталь, укладываемые горизонтально на дно котлована по периметру фундаментов, – углубленные заземлите- ли;

б) стальные стержни диаметром 10–16 мм или угловую сталь со стенками толщиной не менее 4 мм – вертикальные заземлители; длина стержневых электродов должна быть 4,5–5 м, электродов из угловой стали – 2,5–3 м; верхний конец вертикального заземлителя должен быть заглублен на 0,6–0,7 м от поверхности земли;

в) полосовую сталь – горизонтальные заземлители, которые служат для соединения вертикальных заземлителей или несут само- стоятельную функцию.

Стальные заземлители должны иметь размеры не менее приве- денных ниже:

Круглые диаметром, мм                                                10

Круглые оцинкованные диаметром, мм                       6

Прямоугольные

сечение, мм²                                                               48

толщина, мм                                                                 4

Угловая сталь с толщиной полок, мм                           4

В качестве заземляющих проводников могут быть использова-

ны:

а) специально предусмотренные для этой цели проводники;

б) металлические конструкции зданий (фермы, колоны и т. п.); в) металлические конструкции производственного назначения

(подкрановые пути, каркасы распределительных устройств, галереи, площадки, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, обрамление ка- налов и т. п.);

г) стальные трубы электропроводок; д) алюминиевые оболочки кабелей;

е) металлические кожухи шинопроводов, металлические короба и лотки электропроводок;

ж) металлические стационарно открыто проложенные трубо- проводы любого назначения, кроме трубопроводов горючих и взры- воопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления. Использование металлических оболочек трубчатых проводов, несу- щих тросов (при тросовой электропроводке), изоляционных трубок, металлорукавов, а также свинцовых оболочек проводок и кабелей в качестве заземляющих проводников запрещается. В помещениях и на наружных установках, для которых требуется заземление, эти оболоч- ки должны быть заземлены и иметь надежные соединения на всем протяжении; соединительные муфты и коробки должны быть присое- динены к металлическим оболочкам пайкой или болтами.

В электроустановках напряжением до 1000 В медные или алю- миниевые заземляющие проводники должны иметь сечения не менее приведенных ниже, мм²:

 

	Из меди	Из алюминия
Голые проводники при открытой прокладке	4	6
Изолированные провода	1,5	2,5
Заземляющие жилы кабелей или многожильных про-
водов в общей защитной	1	1,5
оболочке с фазными жилами

 

В сетях с напряжением до 1000 В электроустановки заземляют в обязательном порядке, если имеется изолированная нейтраль, а в се- тях выше 1000 В во всех случаях. При напряжении переменного тока выше 36 В и постоянного выше 110 В заземляют наружные установки, а также помещения повышенной опасности и особо опасные. Элек- троустановки не заземляют при номинальном напряжении переменно- го тока 36 В и ниже и постоянного тока 110 В и ниже.

Известно, что значительная часть производственных помещений химических и деревообрабатывающих предприятий содержит взрыво- опасные среды. Поэтому к защитному заземлению таких помещений предъявляют повышенные дополнительные требования. Заземлению подлежат электроустановки при всех напряжениях переменного и по- стоянного тока, а также оборудование, установленное на заземленных металлических конструкциях (это требование не относится к элемен- там электрооборудования, установленного внутри заземленных кор- пусов). В качестве заземлителей должны применяться специально предназначенные для этого проводники (голые или изолированные). Трубы, фермы, свинцовые оболочки кабелей и другие конструкции

могут служить лишь дополнительными заземляющими проводниками. Места ввода заземляющих проводников в стены взрывоопасных помещений должны быть защищены отрезками труб или должны быть предусмотрены специальные проемы с уплотнением несгораемыми материалами. Соединение заземляющих проводников в местах вводов

не допускается.

При прокладке заземляющих проводников из взрывоопасных помещений в любые отличающиеся по классу взрывоопасности по- мещения, а также в помещения с нормальной средой или наружу, от- резки труб, проходящих через стены или фундаменты зданий, должны быть заделаны раствором с обеих сторон ввода. Ответвления от маги- страли заземления, проходящие через фундаментные отливки, необ- ходимо заключать в трубы или иные жесткие оболочки.

Надежность и долговечность заземляющих устройств в значи- тельной степени определяется правильным расчетом. Цель расчета за- земляющих устройств – определить их основные параметры, позво- ляющие обеспечить выполнение норм, предписанных ПУЭ для данно- го вида установок, или допустимое напряжение прикосновения.

Защитное действие заземляющих устройств зависит от сопро- тивления устройства, быстроты и надежности отключения повреж- денного участка электроустановки. Эти факторы, в свою очередь за- висят от точности расчета заземляющего устройства, правильности его монтажа и эксплуатации. Поэтому перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированных электроустановок и электрооборудования, а также периодически в процессе их работы проводят тщательное ис- пытание заземляющих устройств, т. е. выполняют комплекс работ, включающий внешний осмотр подземной и надземной частей устрой- ства, а также измерение сопротивления отдельных его элементов. Объем, нормы и периодичность испытаний заземляющих устройств определяются «Правилами устройств электроустановок», «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Пра- вилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок- потребителей».

Заземляющие проводники обычно окрашивают в черный цвет, что позволяет распознавать их среди других проводников.

Заземляющие проводники, проложенные в помещениях, должны быть доступны для осмотра. Это требование не относится к нулевым жилам и металлическим оболочкам кабелей, трубопроводам, скрытой электропроводке, к находящимся в земле металлоконструкциям, а

также к проводникам заземления, проложенным в трубах.

Сопротивление заземляющего устройства измеряют различ- ными приборами, из которых наиболее широкое применение по- лучили приборы МС-08, М-416 и др.