Сборник задач по производственной безопасности

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ 
БЕЗОПАСНОСТИ 
 
 
 
Под общей редакцией Г. В. Пачурина 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
 

УДК 331.45 
ББК 65.246 
С23 
 
 
Авторы: 
Миндрин В. И., Пачурин Г. В., Филиппов А. А., Ребрушкин М. Н. 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автомобильного 
транспорта Института транспортных систем Нижегородского государственного 
технического университета имени Р. Е. Алексеева Н. А. Кузьмин;  
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии сервиса  
и технологического образования Нижегородского государственного 
педагогического университета имени Козьмы Минина М. В. Мухина 
 
С23         Сборник задач по производственной безопасности / [Миндрин В. И.  
и др.] ; под общ. ред. Г. В. Пачурина. – Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2022. – 124 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1018-2 
 
Приведены задачи с подробными решениями по темам электробезопасности, гидравлики, тепломассообмена, механической прочности и тепловой 
изоляции технологического оборудования. В приложении даны справочные 
таблицы теплофизических и механических свойств различных веществ и 
материалов. 
Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 20.03.01 и 
20.04.01 «Техносферная безопасность». Может быть использовано преподавателями, инженерами и специалистами при эксплуатации промышленного 
оборудования и безопасной организации работ на производстве. 
 
УДК 331.45 
ББК 65.246 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1018-2 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
 

Содержание 
Введение ....................................................................................................................... 4 
1. Принципы, методы и средства обеспечения производственной  
безопасности ................................................................................................................ 5 
2. Количественная оценка опасности ........................................................................ 6 
3. Производственный травматизм и аварийность .................................................... 6 
4. Безопасность производственного оборудования 
.................................................. 7 
5. Безопасность производственных процессов ...................................................... 13 
6. Защита от механических опасностей .................................................................. 14 
7. Электробезопасность ............................................................................................ 15 
8. Безопасность эксплуатации сосудов, работающих под 
..................................... 18 
9. Безопасность эксплуатации компрессорных установок 
.................................... 24 
10. Безопасность эксплуатации компрессорных установок с поршневыми 
компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах ................... 25 
11. Безопасность эксплуатации паровых и водогрейных котлов 
.......................... 27 
12. Безопасность эксплуатации грузоподъемных машин 
...................................... 29 
13. Безопасность погрузо-разгрузочных работ ...................................................... 33 
14. Пожарная безопасность, взрывобезопасность ................................................. 34 
Задачи 
.......................................................................................................................... 39 
Тема 1. Электробезопасность  
.................................................................................. 39 
Тема 2. Мостовой кран. Выбор электрического двигателя механизма  
подъёма груза ............................................................................................................. 69  
Тема 3. Вентиляторы и компрессоры ...................................................................... 71 
Тема 4. Гидравлические расчёты трубопроводов 
................................................... 76 
Тема 5. Расчёты теплообменных аппаратов 
............................................................ 84 
Тема 6. Расчёты на прочность .................................................................................. 97 
Тема 7. Расчёт предохранительного клапана 
........................................................ 100 
Тема 8. Расчёт тепловой изоляции 
......................................................................... 102 
Приложение. 
............................................................................................................. 109 
Список литературы 
.................................................................................................. 122 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 

Введение 
 
Учебная дисциплина «Производственная безопасность» – обязательная дисциплина, обеспечивающая качественную подготовку специалистов по вопросам 
безопасности человека в среде обитания и сохранения его здоровья. Это требует 
высокого уровня их профессиональной подготовки, широкой эрудиции и высокой культуры, что имеет решающее значение на этапе разработки и проектирования новых безопасных и экологичных технологических процессов и оборудования, а также в процессе их эксплуатации. 
Целью дисциплины является формирование у специалистов знаний, умений 
и практических навыков, необходимых для практической деятельности: 
 создание безопасных и безвредных условий деятельности; 
 проектирования новой техники и технологических процессов в соответствии с современными требованиями по экологии и безопасности их эксплуатации; 
 прогнозирования и принятия грамотных решений в условиях чрезвычайных ситуаций по защите населения производственного персонала от возможных 
последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий. 
Задачами изучения дисциплины являются ознакомление с понятиями производственной безопасности, усвоение основных правил охраны труда, изучение 
путей и способов оптимизации технологических и проектных решений для поддержания уровня производственной безопасности на необходимом уровне. 
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представления об 
основных научно-технических проблемах производственной безопасности, источниках опасных и вредных факторов современного производства, перспективах развития техники средств защиты с учетом мировых тенденций. 
Бакалавр и магистрант должны знать современное состояние и негативные 
факторы среды обитания, принципы обеспечения безопасности взаимодействия 
человека со средой обитания, основы физиологии и рациональные условия деятельности, средства и методы повышения безопасности технических средств  
и технологических процессов, уметь пользоваться законодательной и нормативной документацией, прогнозировать чрезвычайные ситуации и разрабатывать 
мероприятия по защите населения и персонала в чрезвычайных ситуациях, разрабатывать мероприятия по безопасности в производственной деятельности  
и ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий. Они должны 
иметь навыки разработки технологического регламента. 
Дисциплина способствует повышению гуманитарной подготовки выпускников технических вузов и базируется на знаниях, полученных при изучении социально-экономических, естественнонаучных и общепрофессиональных дис- 
4 
 

циплин. Ее изучение рекомендуется проводить на завершающем этапе формирования специалиста. 
С целью закрепления основных положений курса «Производственная безопасность» и выработки у бакалавров и магистров практических навыков по их 
применению в инженерной деятельности в сборнике рассмотрен перечень вопросов, необходимых для полного усвоения материала дисциплины, и рассмотрены 
задачи, связанные с надежностью и безопасной эксплуатацией промышленного 
оборудования. 
Представленные задачи распределены по темам в порядке возрастающей 
сложности на основе изучения соответствующих дисциплин по профилю подготовки «Безопасность технологических процессов и производств». 
Материалы сборника полезно использовать как преподавателям, так и студентам при освоении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности». При этом 
выбор тем и задач для практических аудиторных занятий и самостоятельных решений рекомендуется делать с учетом конкретных специальностей. 
Справочный материал приложения содержит таблицы теплофизических  
и механических свойств различных материалов и веществ. Он собран в объеме, 
достаточном для решения, как учебных, так и практических задач. 
 
1. Принципы, методы и средства обеспечения  
производственной безопасности 
 
4 класса принципов по признаку реализации: ориентирующие (гуманизации 
труда, классификации, нормирования, системности, деструкции, ликвидации 
опасности, снижения опасности); технические (защиты расстоянием, защиты 
временем, экранирования, прочности); организационные (информации, несовместимости, эргономичности, компенсации); управленческие (плановости, стимулирования, эффективности). 
Гомосфера, ноксосфера. Три метода обеспечения производственной безопасности (пространственное или временное разделение гомосферы и ноксосферы; совершенствование производственной среды, приведение характеристик ноксосферы в соответствие с характеристиками человека; адаптация человека к ноксософере, повышение его защищенности). 
Средства коллективной защиты (СКЗ) и средства индивидуальной защиты 
(СИЗ). 
Подразделение СКЗ на группы по техническому исполнению: ограждения, 
блокировочные, тормозные, предохранительные устройства, световая и звуковая 
сигнализация, устройства автоматического контроля, дистанционного управления, заземление и зануление, вентиляция, отопление, освещение, изолирующие, 
герметизирующие средства и др. 
5 
 

Классификация СИЗ в зависимости от защищаемых органов: изолирующие 
костюмы, средства защиты органов дыхания, одежда специальная защитная, специальная обувь, средства защиты рук, головы, лица, глаз, органов слуха, СИЗ от 
падения с высоты, защитные дерматологические средства. Следует отметить, что 
СИЗ являются вспомогательными, временными мерами защиты. 
 
2. Количественная оценка опасности 
 
Подходы количественной оценки ОВПФ: инструментальная оценка факторов; аналитические расчеты; балльные оценки; шкалы сравнения; экспертные 
оценки; социологические опросы. Понятие риска. Концепция риска. Профессиональный риск характеризуется: проявленным ущербом здоровью работающего в 
виде производственного травматизма и профзаболеваемости; скрытым ущербом 
здоровью работающего во вредных и опасных условиях труда. Структура профессионального риска. Концепция приемлемого риска. Его технические, экономические, социальные и политические аспекты. Методы оценки риска: феноменологический, детерминистский, вероятностный. Методы управления риском: 
технические, организационные, административные и экономические. 
 
3. Производственный травматизм и аварийность 
 
Нежелательные или экстремальные события: аварии, взрывы, землетрясения, катастрофы, наводнения, несчастные случаи, пожары и другие происшествия, которые оказывают неблагоприятное воздействие на людей, а также вызывают материальные потери. Несчастные случаи (НС) на производстве. Статистика НС. Производственный травматизм. Несчастный случай на производстве. 
Порядок расследования и учета несчастных случаев на производстве. 
Методы анализа причин производственного травматизма (ПТ): статистический, топографический, монографический и экономический. Цель анализа причин ПТ. Причины ПТ: организационные, технические, личностные. 
Для анализа причин и прогнозирования производственного травматизма применяется также ряд методов выявления причин НС: метод «дерева отказов» (ДО); 
метод гистограмм; регрессионный и корреляционный анализ факторов производственного травматизма; моделирование НС и их закономерностей; метод моделирования несчастного случая, основанный на описании этого события с помощью 
абстрактных символов; метод экспертных оценок; оценка риска производственного 
травматизма; анализ таблиц сопряженности признаков травматизма. 
Методы анализа риска аварии («Что будет, если?»; метод проверочного листа; анализ опасности и работоспособности; анализ видов и последствий отказов; 
анализ «деревьев отказов и событий»; качественный анализ риска). Количественные показателями риска аварии (технический риск, индивидуальный риск, 
6 
 

потенциальный территориальный риск (или потенциальный риск), коллективный риск, социальный риск, ожидаемый ущерб). 
Этапы процесса проведения анализа риска: планирование и организация 
работ; идентификация опасностей; оценка риска; разработка рекомендаций по 
уменьшению риска. 
 
4. Безопасность производственного оборудования 
 
Общие требования безопасности к производственному оборудованию. Безопасность производственного оборудования обеспечивается: выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик 
энергоносителей, параметров рабочих процессов, систем управления и ее элементов; минимизацией потребляемой и накапливаемой энергии при функционировании оборудования; выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации; выбором технологических процессов изготовления; применением встроенных в конструкцию 
средств защиты работающих, а также средств информации, предупреждающих о 
возникновении опасных ситуаций; надежностью конструкции и ее элементов (в 
том числе дублированием отдельных систем управления, средств защиты и информации, отказы которых могут привести к созданию опасных ситуаций); применением средств механизации, автоматизации (в том числе автоматического регулирования параметров рабочих процессов), дистанционного управления и контроля; возможностью использования средств защиты, не входящих в конструкцию; выполнением эргономических требований; ограничением физических и 
нервнопсихических нагрузок на работающих. 
Требования безопасности к производственному оборудованию конкретных 
групп, видов, моделей (марок) устанавливаются с учетом: особенностей назначения, исполнения и условий эксплуатации; научно-исследовательских и 
опытно-конструкторских работ, а также анализа средств и методов обеспечения 
безопасности на лучших мировых аналогах; результатов испытаний, а также анализа опасных ситуаций, имевших место при эксплуатации аналогичного оборудования; требований стандартов, устанавливающих допустимые значения опасных и вредных производственных факторов; требований безопасности, установленных международными и региональными стандартами и другими документами к аналогичным группам, видам, моделям (маркам) производственного оборудования; прогноза возможного возникновения опасных ситуаций на вновь создаваемом или модернизируемом оборудовании. 
Требования безопасности к технологическому комплексу должны также 
учитывать возможные опасности, вызванные совместным функционированием 
единиц производственного оборудования, составляющих комплекс. 
7 
 

Производственное оборудование (ПО) в процессе эксплуатации не должно 
загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ и вредных микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных стандартами и санитарными нормами. 
Требования к конструкции, элементам и ее материалам, движущимся частям 
ПО, защитным ограждениям, органам управления. 
ПО должно быть пожаровзрывобезопасным в предусмотренных условиях 
эксплуатации. Технические средства и методы обеспечения пожаро-взрывобезопасности (например, предотвращение образования пожаро- и взрывоопасной 
среды, исключение образования источников зажигания и инициирования взрыва, 
предупредительная сигнализация, система пожаротушения, аварийная вентиляция, герметические оболочки, аварийный слив горючих жидкостей и стравливание горючих газов, размещение ПО или его отдельных частей в специальных помещениях) должны устанавливаться в стандартах, технических условиях и эксплуатационных документах на ПО конкретных групп, видов, моделей (марок). 
Части ПО (трубопроводы, гидро-, паро-, пневмосистемы, предохрани- 
тельные клапаны, кабели и др.), механическое повреждение которых может вызвать возникновение опасности, должны быть защищены ограждениями или расположены так, чтобы предотвратить их случайное повреждение работающими 
или средствами технического обслуживания. 
Конструкция ПО, приводимого в действие электрической энергией, должна 
включать устройства для обеспечения электробезопасности. Технические средства и способы обеспечения электробезопасности (например, ограждение, заземление, зануление, изоляция токоведущих частей, защитное отключение и др.) 
должны устанавливаться в стандартах и технических условиях на ПО с учетом 
условий эксплуатации и характеристик источников электроэнергии. 
Конструкция зажимных, захватывающих, подъемных и загрузочных 
устройств или их приводов должна исключать возможность возникновения опасности при полном или частичном самопроизвольном прекращении подачи энергии, а также исключать самопроизвольное изменение состояния этих устройств 
при восстановлении подачи энергии. 
ПО должно быть выполнено так, чтобы исключить накопление зарядов 
статического электричества в количестве, представляющем опасность для 
работающего, и исключить возможность пожара и взрыва. 
ПО, действующее с помощью неэлектрической энергии (например, 
гидравлической, пневматической, энергии пара), должно быть выполнено так, 
чтобы все опасности, вызываемые этими видами энергии, были исключены. 
Конкретные меры по исключению опасности должны быть установлены в 
стандартах, технических условиях и эксплуатационной документации. 
8 
 

ПО, являющееся источником шума, ультразвука и вибрации, должно быть 
выполнено так, чтобы эти факторы в предусмотренных условиях и режимах 
эксплуатации не превышали предельно допустимые уровни. 
ПО, работа которого сопровождается выделением вредных веществ и (или) 
вредных микроорганизмов, должно включать встроенные устройства для их 
удаления или обеспечивать возможность присоединения к ПО удаляющих 
устройств, не входящих в конструкцию. Удаляющее устройство должно быть 
выполнено так, чтобы концентрация вредных веществ и микроорганизмов в 
рабочей зоне, а также их выбросы в природную среду не превышали допустимых 
значений. В необходимых случаях должна осуществляться очистка и (или) 
нейтрализация выбросов. Если совместное удаление различных вредных 
веществ и микроорганизмов представляет опасность, то должно быть обеспечено 
их раздельное удаление. 
Конструкция ПО и (или) его размещение должны исключать контакт его 
горючих частей с пожаровзрывоопасными веществами, а также исключать 
возможность соприкосновения, работающего с горячими и переохлажденными 
частями или нахождение в непосредственной близости от таких частей. Если 
назначение ПО и условия его эксплуатации (например, использование вне 
производственных помещений) не могут полностью исключить контакт 
работающего с его переохлажденными или горячими частями, то эксплуата- 
ционная документация должна содержать требования по использованию СИЗ. 
Конструкция ПО должна исключать опасность, вызываемую разбрыз- 
гиванием горячих обрабатываемых и (или) используемых при эксплуатации 
материалов и веществ. Если полностью исключить такую опасность нельзя, то 
эксплуатационная документация должна содержать требования об исполь- 
зовании средств защиты, не входящих в конструкцию. 
ПО должно быть оснащено местным освещением, если его отсутствие может 
явиться причиной перенапряжения органа зрения или повлечь за собой другие виды 
опасности. Характеристика местного освещения должна соответствовать характеру 
работы, а места расположения должны устанавливаться в стандартах, технических 
условиях и эксплуатационной документации на конкретное ПО. 
Конструкция ПО должна исключать ошибки при монтаже, которые могут 
явиться 
источником 
опасности. 
В 
противном 
случае 
эксплуатационная 
документация должна содержать порядок выполнения монтажа, объем проверок и 
испытаний, исключающих возможность возникновения опасных ситуаций из-за 
ошибок монтажа. Трубопроводы, шланги, провода, кабели и другие соединяющие 
детали и сборочные единицы должны иметь маркировку в соответствии с 
монтажными схемами. 
 
9 
 

При необходимости использования грузоподъемных средств в процессе 
монтажа, транспортирования, хранения и ремонта на ПО и его отдельных частях 
должны быть обозначены места для подсоединения грузоподъемных устройств 
и поднимаемая масса. Места подсоединения подъемных средств выбираются с 
учетом центра тяжести оборудования (его частей) таким образом, чтобы 
исключить возможность повреждения ПО при подъеме и перемещении,  
а также обеспечить удобный и безопасный подход к ним. 
Конструкция ПО и его частей должна обеспечивать возможность их 
надежного закрепления на транспортном средстве или в упаковочной таре. 
Сборочные единицы ПО, которые при загрузке, разгрузке, транспортировании  
и хранении могут самопроизвольно перемещаться, должны иметь устройства для 
их фиксации в определенном положении. ПО и его части, перемещение которых 
предусмотрено вручную, снабжаются устройствами (например, ручками) для 
перемещения или должны иметь форму, удобную для захвата рукой. 
Требования к надежности ПО. Надежность ПО и факторы, ее опреде- 
ляющие (конструктивные, технологические, монтажные, эксплуатационные). 
Показатели надежности: безотказность, долговечность, ремонтопригодность. 
Безотказность. Отказ ПО (приработочный, внезапный и износовый). 
Интенсивность отказов. Долговечность. Ремонтопригодность. 
При проектировании оборудования применительно к условиям эксплуата- 
ции выбирают конструкцию оптимальных форм и размеров, требуемой 
механической прочности и герметичности, выполненную по возможности из 
стандартизованных и унифицированных узлов и деталей. 
Выбор конструкционных материалов с учетом общих и специальных 
условий эксплуатации ПО: давления, температуры, агрессивного воздействия 
среды и т. д. Упрощение кинематических схем, уменьшение действующих в 
машинах динамических нагрузок, применение средств защиты от перегрузок  
и т. д. Особое внимание уделяется равнопрочности деталей (в одном узле 
машины), подвергающихся частым поломкам, износостойкости деталей и узлов 
конструкции. 
В некоторых случаях основным фактором надежности является жесткость 
конструкции. Ее повышают, применяя кольца жесткости, ребра или увеличивая 
толщину стенки аппарата (например, с учетом жесткости рассчитывают цилиндрические оболочки, нагруженные наружным давлением), Жесткость учитывают 
и при выборе толщины стенок крупногабаритных хранилищ, а повышенную 
жесткость должны иметь аппараты, защищенные футеровкой или кислотостойкой эмалью. 
 
 
 
 
 
 
 
 
10