Безопасность работ в АПК. Защитная и спасательная техника

 
 
УДК 331.45 
ББК 65.246 
О-66 
 
 
 
Рецензенты: 
канд. техн. наук, доцент каф. ТМП СибГУ им. М. Ф. Решетнева А. И. Карнаухов; 
канд. техн. наук, доцент каф. «Пожаробезопасность» института нефти и газа 
СибФУ Д. А. Едимичев  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Орловский, С. Н.  
О-66   
Безопасность работ в АПК. Защитная и спасательная техника : учебное 
пособие / С. Н. Орловский. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 
156 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-2105-8 
 
Представлены методы расчетов приспособлений и устройств по защите от запыленности и загазованности рабочей зоны, борьбе с тепловыми излучениями, вибрацией, 
повышенным уровнем шума; воздействием электромагнитных полей, расчету и конструированию приспособлений для защиты от механического травмирования при работе на станках и оборудовании, расчету сосудов под давлением, пожарной безопасности машин, зданий, сооружений и прилегающих к ним территорий. Особое внимание 
уделено безопасности хранения и применения гербицидов и удобрений, применяемых 
в сельском хозяйстве.  
Для студентов при выполнении курсовых проектов и выпускных квалификационных работ по дисциплине «Безопасность технологических процессов и производств в 
АПК» по направлению подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность», а также для 
специалистов сельского хозяйства, связанных с использованием и хранением горючих 
веществ. 
 
УДК 331.45 
ББК 65.246 
 
 
ISBN 978-5-9729-2105-8 
© Орловский С. Н., 2024 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 

 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Учебная дисциплина «Безопасность работ в АПК. Защитная и спасательная техника» – обязательная общепрофессиональная дисциплина, в которой соединена тематика изучения задач по созданию безопасных и безвредных условий 
труда работающих на предприятиях АПК с решением вопросов проектирования 
и эксплуатации машин, орудий и установок, их воздействия на человека и окружающую среду, снижения уровней негативных факторов.  
Любая машина – это потенциальный источник опасности, и минимизировать ее – задача инженеров по безопасности технологических процессов и производств. Изучение дисциплины достигается формированием представления о 
неразрывном единстве эффективной профессиональной деятельности по безопасному применению машин и орудий с требованиями к безопасности и защищенности человека, производственных и жилых объектов. Примеры воздействия 
негативных факторов на человека и объект труда сформируют у изучающих курс 
представление о мерах безопасного ведения работ в АПК. 
В настоящее время изучение методов безопасного ведения работ в АПК и 
технических средств для их выполнения успешно развивается в областях фундаментальных исследований и практического применения.  
Современный агропромышленный комплекс 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 материальный ущерб только от производственного травматизма и профессиональной заболеваемости в организациях агропромышленного комплекса, по нашим расчетам, 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.  
 
Согласно ФГОС ВО государственные требования к минимуму содержания 
и уровню подготовки выпускника предполагают, что в результате изучения дисциплины «Безопасность работ в АПК. Защитная и спасательная техника» студент 
не только сможет грамотно разработать меры безопасности при выполнении тем 
курсовых и дипломного проектов, но и организует работу на предприятии по 
профилактике и предупреждению несчастных случаев. 
 
 
 
 
 
3 

 
 
1. РАСЧЕТ  
И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ  
В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 
 
1.1. Защита от пыле- и газовыделений 
 
Повышенная запыленность и загазованность, повышенная или пониженная 
влажность, повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны оказывают вредное воздействие на организм человека, вызывают снижение его работоспособности, увеличение травматизма и профессиональных заболеваний. Основными источниками теплоты, влаги и различных веществ, ухудшающих состояние воздушной среды, являются разнообразные технологические процессы. 
Среднестатистические данные и методики расчетов выделений вредных веществ 
в воздух рабочей зоны для наиболее характерных технологических процессов машиностроения приведены в [17, 19, 23]. 
Нормативные значения параметров микроклимата и требования к составу 
воздуха рабочей зоны определены ГОСТ 12.1.005–88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования», а также «Санитарными нормами 
микроклимата производственных помещений № 4088-86» и СНиП 2.04.05-86 
«Отопление, вентиляция и кондиционирование» [39, 41]. 
Обеспечение нормативных значений параметров воздуха рабочей зоны достигается применением систем вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по организации и устройству общеобменной вентиляции цехов машиностроительных предприятий приведены в [14, 17]. Наиболее распространенным и эффективным способом улавливания вредных веществ непосредственно у мест их 
образования является применение аспирационных устройств, в частности местных отсосов, расчет и проектирование которых рассматривается в настоящей 
главе. 
 
1.2. Классификация местных отсосов 
 
По степени изоляции области действия отсоса от окружающего пространства различают отсосы открытого типа и отсосы от полных укрытий (рисунок 1.1). 
Отсосы открытого типа это отсосы, находящиеся за пределами источников 
выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые 
отсосы и другие устройства. В ряде случаев для отделения зоны выделения вредных веществ от незагрязненного объема воздуха используют плоскую приточную струю, которая обеспечивает сдув вредных веществ в зону эффективного 
действия отсоса и усиливает подсасывающее действие последнего за счет эжекции. Такие отсосы получили название активированных. 
Отсосы от полных укрытий это отсосы, внутри которых находятся источники выделений вредных веществ. Такими отсосами являются вытяжные шкафы, 
кожухи и вытяжные камеры, герметичное технологическое оборудование. 
 
4 

 
 
Местные отсосы 
Открытого типа 
От полных укрытий 
Соосно с 
Сбоку от 
Фасонные 
Нижние 
Вытяжные 
Вытяжные 
источником 
источника 
укрытия 
шкафы 
камеры 
БортоАктививые  
рованотсосы 
ные  
отсосы
Щелевые 
Вытяжной зонт 
Окрасочная 
Кольцевые 
Вытяжная панель 
в оборудование 
Пескоструйная 
Комбинированные 
С нижним отсосом 
С верхним отсосом 
Отсосы, встроенные  
Пылестружкоприемники 
Кожухи-воздухоприемники 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Двусторонние 
Односторонние 
 
 
Рисунок 1.1 – Классификация местных отсосов 
 
Отсосы открытого типа следует применять в тех случаях, когда по технологическим или иным причинам источник не может быть снабжен полным укрытием, которое является наиболее эффективным средством оздоровления воздушной среды. 
Существенное влияние на выбор конструкции отсоса оказывают причины 
и характер движения выделений вредных веществ около источников. Последние 
разделяются на тепловые, динамические, диффузионные и смешанные. 
Движение около тепловых источников происходит за счет тепловой энергии, подводимой к ним. Выделения вредных веществ распространяются в виде 
направленного потока – конвективной струи, как правило, турбулентной. Конвективные струи разделяются на участки: начальный или разгонный (участок 
формирования), на котором осевая скорость возрастает от нуля на поверхности 
источника до некоторого максимального значения, и основной, где осевая скорость убывает или остается постоянной с удалением от источника. Длина разгонного участка приближенно может быть принята равной 1,5–2 калибрам теплового источника. 
Движение около динамических источников обусловлено перепадом давлений, что приводит к образованию приточной струи. Приточная струя – это струя, 
обладающая некоторой минимальной скоростью истечения за счет избыточного 
давления внутри объема сосуда. Она состоит из начального и основного участков. Длина начального участка, в пределах которого сохраняются постоянными 
скорость и температура на оси струи, равна примерно шести калибрам отверстия. 
По форме в плане источники и приемные отверстия отсосов могут быть 
круглые, прямоугольные и щелевые. В соответствии с этим струи могут быть 
компактные и плоские.  
5 

 
 
При выборе и конструктивной проработке местного отсоса необходимо руководствоваться следующими основными положениями: 
– элементы отсоса и укрытий должны составлять единое целое с конструкцией аппарата и не мешать проведению рабочего процесса; 
– всасывающее отверстие должно быть максимально приближено к источнику выделений вредных веществ; 
– размеры приемного отверстия должны быть большими размеров подтекающей к отсосу струи;  
– зону действия отсоса следует максимально ограничивать фланцами, 
экранами, ширмами и т. д.; 
– ориентация приемного отверстия в пространстве должна производиться 
с учетом возможно меньшего отклонения потока выделений вредных веществ от 
естественного направления движения; 
– при определении направления движения потока выделений вредных веществ следует следить за тем, чтобы они не проходили через зону дыхания работающих; 
– препятствиям на пути движения воздуха к отсосу следует придавать 
форму, при которой сопротивление их будет минимальным; 
– поле скоростей в приемном отверстии отсоса рекомендуется устраивать 
соответствующим полю скоростей в подтекающем потоке выделений вредных 
веществ. 
 
1.3. Местные отсосы открытого типа 
 
Вытяжные зонты. По направлению движения выделений вредных веществ различают отсосы, расположенные соосно с источником, и отсосы, расположенные сбоку от источника. К отсосам первого типа относятся вытяжные 
зонты, отсасывающие воронки и т. п. Зонты устанавливаются, как правило, над 
сосредоточенными источниками тепло- и влаговыделений, над источниками 
вредных веществ, выделяющихся вместе с теплотой. Применять зонты можно 
при незначительной подвижности воздуха в помещении, так как поток воздуха, 
направляемый под зонт, может отклоняться. Для обеспечения устойчивой работы зонтов их снабжают съемными или откидными фартуками с одной, двух 
или трех сторон и располагают на оси (плоскости) симметрии источника на минимально возможной высоте h (рисунок 1.2). 
При конструировании зонт следует делать с центральным углом раскрытия 
не более 60° и приемным отверстием, перекрывающим в плане источник выделений вредных веществ. Размеры зонта в плане выбирают в зависимости от характера движения выделений вредных веществ. Для улавливания конвективных 
струй В = 1,2b или R = 1,2 r. Для улавливания приточных струй В = b + 0,24h или 
R = r + 0,24h. Длинную сторону приемного отверстия отсоса рекомендуется принимать А = а + 0,24h. 
 
6 

 
 
 
                 а                                                                           б 
 
Рисунок 1.2 – Схемы отсосов, расположенных соосно с источником: 
а – зонт с прямоугольным приемным отверстием; б – зонт  
с неравномерным всасыванием по площади приемного отверстия; 
1 – корпус отсоса; 2 – вставка, обеспечивающая неравномерность всасывания 
 
При наличии над источником выделений вредных веществ устойчивого 
струйного течения рекомендуется внутри зонта устанавливать коническую 
вставку, а по периметру корпуса устраивать кольцевой уступ (рис. 1.2, б). Коническая вставка обеспечивает качественное соответствие профилей скоростей в 
приемном отверстии и в подтекающей струе. Действие всасывающего факела 
при этом сосредоточивается в центре течения, что увеличивает устойчивость 
струи по отношению к неорганизованным потокам в помещении. Кольцевой 
уступ позволяет достичь эффективного всасывания практически по всей площади приемного отверстия, так как вихревые зоны локализуются в уступах.  
В этом случае рекомендуются следующие соотношения размеров зонта:  
R1 = 0,8...0,85R; R2 = 0,55...0,6R; R4 = 0,7R3; ǻh = 1,2...1,4(R2 – R1). Размеры R, R3  
и Н назначаются из конструктивных соображений. 
Расчет вытяжных зонтов. Для расчета отсосов, улавливающих конвективные струи в пределах разгонного участка и для расчета отсосов, улавливающих приточные струи в пределах основного участка исходными данными для 
расчета являются:  
– размеры источника выделений вредных веществ r, м, или 2а Â 2b; 
– производительность источника по теплоте Q, Вт или скорость истечения 
загрязненной приточной струи u0, м/с;  
– скорость движения воздуха в помещении wв, м/с; 
– высота расположения отсоса Н, м; 
– его размеры R, м, или 2А Â 2В; 
– производительность источника по газовым выбросам G, мг/с; 
7 

 
 
– приходящееся на один отсос количество газовой примеси, выделяющейся в единицу времени от рассредоточенных источников, не снабженных 
местными отсосами, Qр, мг/с;  
– приходящийся на один отсос расход воздуха, удаляемого из помещения 
общеобменной вентиляцией, Lв, м3/с. 
Расчет осуществляется в следующей последовательности: 
1. По формулам, приведенным в [17, табл. 1.1] вычисляют осевую скорость 
ит и расход воздуха в струе на уровне всасывания Lстр. Если компактный источник имеет прямоугольную форму, то при расчете вместо rиспользуют эквивалентный по площади радиус rэ, вычисляемый по формуле  
 
 
4
/
1,128
.
э
r
ab
a b
π
=
=
⋅
 
(1.1) 
 
2. Определяют значение поправочного коэффициента, учитывающего подвижность воздуха в помещении: 
 
w
F
k
F
u
= +
−
⋅
 
(1.2) 
 
1
(3
)
,
в
п
стр
т
 
где F – площадь всасывающего отверстия, м2; Fстр – площадь сечения затопленной струи, м2. 
3. Далее определяем относительный предельный расход отсоса Lпр. отс. 
4. Вычисляют предельный расход отсоса, обеспечивающий полное улавливание струи при минимальной производительности отсоса,  
 
 
Lпр.отс. = k  Lстр. Lпр.отс. 
(1.3) 
 
5. Находят предельную концентрацию вредных веществ, мг/м3 и относительную предельную избыточную концентрацию вредных веществ в удаляемом 
отсосом воздухе, мг/м3, соответствующие режиму предельного улавливания. 
6. Вычисляют значение безразмерного комплекса М. 
7. Находят оптимальное значение эффективности улавливания вредных 
веществ. 
8. Определяют требуемую производительность отсоса, обеспечивающую 
оптимальную эффективность улавливания вредных веществ. 
9. В случае необходимости можно подсчитать количество уловленных Су, 
мг/с, и концентрацию суд, мг/м3, выделений вредных веществ в воздухе, отсасываемых местным отсосом:  
Gу = G Â Șорt; 
суд = Gу/Lотс. 
8 

 
 
Вытяжные панели. Когда по конструктивным соображениям соосный отсос нельзя расположить достаточно близко над источником и поэтому производительность отсоса чрезмерно велика, а также когда необходимо отклонять поднимающуюся над источником струю так, чтобы выделения вредных веществ не 
попадали в зону дыхания работающего, применяют вытяжные панели – боковые 
(рисунок 1.3, а, б, в), угловые (рисунок 1.3, г) и наклонные (рисунок 1.3, д).  
 
 
 
Рисунок 1.3 – Конструктивные схемы отсосов: 
а – отсос в стенке; б – свободно расположенный боковой отсос; 
в – боковой отсос с экраном; г – угловой отсос; д – наклонный  
отсос 
 
Такие отсосы находят широкое применение в цехах пластмасс, сборочносварочных, литейных. Длина прямоугольных отсосов 2А, как правило, принимается равной либо несколько большей (до 20 %) длины источника 2а. Высота отсоса 2В назначается из конструктивных соображений. Следует иметь в виду, что 
с уменьшением высоты несколько увеличивается потребная производительность 
отсоса. 
Наличие фланца по периметру всасывающего отверстия улучшает условия 
улавливания. При ширине фланца ǻh • В отсос следует считать расположенным 
в стенке. При меньшей ширине фланца это свободно расположенный отсос. При 
выборе конструктивной схемы вытяжной панели предпочтение следует отдавать 
отсосам с малым углом несоосности ij, как наиболее выгодным по количеству 
удаляемого воздуха. 
В практике сварочных цехов машиностроительных заводов большое распространение получили конструкции отсосов, выполненных в виде стационар9 

 
 
ных боковые вытяжных панелей, обеспечивающих отклонение факела выделений вредных веществ от лица сварщика. Всасывающее отверстие выполнено в 
виде решетки, живое сечение щелей которой составляет 25 % площади панели. 
Угол наклона всасывающей решетки принят 45° к горизонту. Нижний край панели располагается на высоте 300 мм от поверхности стола для размещения свариваемых деталей. Скорости воздуха в живом сечении щелей решетки принимают равной 3–4 м/с (при сварке особо токсичных материалов – до 8 м/с) Расход 
воздуха подсчитывается по удельному расходу, равному 3300 м3/ч на 1 м2 площади отсоса. 
При электросварке применяются также вытяжные панели, представляющие 
собой прямоугольный короб с открытым отверстием для всасывания воздуха размером 600×550, 750×550 или 920×550 мм. Отверстие закрыто предохранительной 
сеткой. Над всасывающим отверстием установлен козырек шириной 200 мм. Для 
обеспечения равномерности всасывания в вытяжном коробе панели устанавливаются направляющие перья. Рекомендуемый расход воздуха 4100 м3/ч на 1 м2 площади всасывающего отверстия. 
Панельно-щелевой отсос, применяемый при сварке мелких и средних деталей представляет собой наклонную панель с всасывающим отверстием размером 100×500 мм. Рекомендуемый расход воздуха 1600 м3/ч. При таком расходе 
скорость воздуха в спектре всасывания у края стола 0,2 м/с обеспечивает эффективное улавливание вредных веществ [17]. 
Бортовые отсосы. В цехах металлопокрытий для улавливания выделений 
вредных веществ с поверхности растворов гальванических, травильных, закалочных ванн и т. п. применяют разновидность боковых отсосов – бортовые отсосы. 
Особенностью бортового отсоса является то, что зона его действия велика по сравнению с шириной всасывающей щели. Щель располагают у борта ванны, если поверхность жидкости в ванне находится ниже борта на расстоянии до 100 мм.  
В случае применения однобортового отсоса без поддува расход воздуха 
увеличивают в 1,8 раз. Недостатком однобортовых и двубортовых отсосов от 
прямоугольных ванн является образование вихрей у бортов, свободных от отсосов. Образование вихрей отрицательно влияет на эффективность бортовых отсосов, что приводит к увеличению объемов отсасываемого воздуха. Полностью 
устранить это явление можно, если устанавливать замкнутые бортовые отсосы у 
всех четырех сторон ванны. 
Скорость выхода приточного воздуха при отсосах у ванн во избежание образования волн на поверхности жидкости принимают 6–7 м/с, но не более 10 м/с. 
Для остальных отсосов она не должна быть более 20 м/с, так как при более высоких скоростях возникают нежелательные шумы. 
 
1.4. Местные отсосы от полных укрытий 
 
Наиболее эффективным типом местных отсосов является полное укрытие 
источника выделения вредных веществ. В этом случае локализация выделений 
достигается при минимальном объеме воздуха. Однако далеко не всегда укрытие 
10 

 
 
можно сделать герметичным. В его ограждениях обычно имеются рабочие 
проемы, размеры которых определяются конструкцией и технологическим режимом работы укрываемого оборудования. Одним из видов полных укрытий являются вытяжные шкафы (рисунок 1.4). Различают вытяжные шкафы с верхним, 
нижним и комбинированным (нижним и верхним) удалением воздуха. Шкаф с 
комбинированным удалением воздуха применяют для удаления пыли и тяжелых 
газов. Из нижней зоны шкафа, как правило, следует отсасывать 2/3 общего объема воздуха, а из верхней зоны 1/3. Если в шкафу проводят работы, сопровождающиеся выделением большого количества теплоты, то следует отсасывать 
сверху 2/3 общего объема воздуха и снизу 1/3. Однако должна быть предусмотрена возможность регулирования этого распределения. 
                                   а                               б                               в 
 
Рисунок 1.4 – Схемы вытяжных шкафов: 
а – с верхним отсосом; б – с нижним отсосом; в – с комбинированным  
отсосом 
 
Количество воздуха, м3/с, удаляемого из вытяжного шкафа, определяют по 
формулам: 
– при отсутствии в нем источника теплоты Lот.т. = v0 Â F; 
– при наличии в шкафу источников тепловыделений [17]. 
 
 
2
3
. ..
123
,
от т
L
h Q F
=
⋅
⋅
 
(1.4) 
 
где vо – средняя по сечению открытого проема скорость всасывания, м/с; F – площадь рабочего проема, м; Н – высота рабочего проема шкафа, м; Q – количество 
тепловыделений в шкафу, идущих на нагрев воздуха в нем, Вт; ориентировочно 
Q принимается 50–70 % полной теплопроизводительности источника. 
Скругление кромок всасывающих проемов повышает эффективность вытяжных шкафов. Смещение верхней кромки проема назад облегчает работу в 
шкафу и позволяет значительно уменьшить площадь рабочего проема путем сокращения его высоты. 
11