Проектирование планировок растений с учетом шума, вибрации и контроля качества воздуха

Введение: обоснование экологического контроля в планировании растений

Проектирование промышленного оборудования и рабочих станций - это гораздо больше, чем организация машин и рабочих станций для эффективного рабочего процесса. Современный дизайн объекта должен также учитывать экологические факторы, которые непосредственно влияют на безопасность, здоровье и производительность работников. Среди наиболее важных, но часто упускаемых из виду элементов - шум [FLT: 1], [FLT: 2]] вибрация [[FLT: 3]] и [[FLT: 4]] качество воздуха [[FLT: 5]]. Эти три опасности, когда они неконтролируемы, способствуют долгосрочным проблемам со здоровьем, деградации оборудования, нарушениям нормативных требований и операционной неэффективности. Эта статья обеспечивает всеобъемлющую основу для интеграции шума, вибрации и контроля качества воздуха в решения по планировке завода, помогая инженерам, руководителям объектов и специалистам по безопасности создавать более здоровые, более совместимые и более продуктивные промышленные среды.

Эффективный экологический контроль начинается на этапе проектирования. Ремонтные решения после установки дороги и часто менее эффективны. С учетом этих факторов с самого начала компании могут минимизировать воздействие на работников, снизить ответственность и повысить общую надежность оборудования. Следующие разделы разбивают каждую опасность и обеспечивают действенные стратегии планировки, подкрепленные отраслевыми стандартами и передовой практикой.

Контроль шума в плантации растений

Понимание шумовых рисков в промышленных условиях

Промышленный шум является одной из наиболее распространенных профессиональных опасностей. Длительное воздействие уровней звука выше 85 децибел (dBA) может вызвать необратимую потерю слуха, увеличить стресс, помешать общению и повысить риск несчастных случаев. Администрация по охране труда США (OSHA) предписывает допустимый предел воздействия 90 дБА в течение 8-часового средневзвешенного по времени курса 5 дБА. Однако Национальный институт охраны труда (NIOSH) рекомендует более защитный предел 85 дБА. Превышение этих порогов требует от работодателей реализации программ сохранения слуха, включая инженерный контроль.

Хотя защита слуха является распространенным решением, она не заменяет управление шумом у источника. Инженерные элементы управления, интегрированные в компоновку завода, являются наиболее эффективной долгосрочной стратегией. Принципы расстояния , барьеры и поглощения составляют основу компоновки управления шумом.

Ключевые стратегии снятия шума

Стратегическое размещение оборудования

Размещайте шумные машины как можно дальше от тихих рабочих зон, административных офисов, комнат отдыха и конференц-залов. Закон обратного квадрата применяется к распространению звука - удвоение расстояния снижает уровень звука примерно на 6 дБ. Этот простой геометрический принцип может значительно снизить уровни воздействия без каких-либо дополнительных затрат. Групповое оборудование с высоким уровнем шума вместе в обозначенных зонах, вдали от кадровых путей и постоянных рабочих станций.

Звуковые барьеры и корпуса

Для оборудования, которое должно оставаться рядом с рабочими, устанавливают звукопоглощающие барьеры или полные корпуса. Барьеры должны быть твердыми, непористыми и достаточно высокими, чтобы блокировать линию видимости между источником шума и приемником. Общие материалы включают в себя массово загружаемые виниловые, бетонные блоки или акустические панели с минимальной плотностью поверхности 4 фунта на квадратный фут. Для экстремального шума (выше 100 дБА) рекомендуются полные корпуса с дверцами доступа и вентиляционными глушителями. Эти корпуса могут уменьшить излучаемый шум на 15-30 дБ при правильной конструкции.

Акустическая обработка рабочих пространств

Отражающийся шум от твердых поверхностей усиливает общий уровень звука. Применяют акустические абсорбционные материалы к стенам, потолкам, а в некоторых случаях и полам. Используйте перфорированные металлические панели с стекловолоконной подложкой, акустическую пену или распыляемую целлюлозу для потолков. Для стен рассмотрим тканевые акустические панели или кладку со звукопоглощающими свойствами. Хорошо обработанная комната может сократить время реверберации и снизить уровень окружающего шума на 3-8 дБ.

Зоонирование и буферные зоны

Создавайте буферные зоны между источниками шума и тихими зонами, размещая между ними малошумное оборудование, стойки хранения или даже зеленые насаждения. Проектируйте поток пешеходного движения вдали от зон повышенного шума. На многоэтажных заводах отдельные шумные операции на первом этаже для предотвращения структурной передачи в офисы верхнего уровня или лаборатории.

Для дальнейшего чтения о предельных значениях шума и методах управления см. техническое руководство OSHA по шуму и критерии NIOSH для рекомендуемого стандарта: Стандарты шума OSHA и Руководство по управлению шумом NIOSH .

Вибрационный контроль в планировании растений

Влияние вибрации на рабочих и оборудование

Вибрация на промышленных предприятиях происходит от вращающихся машин (насосов, компрессоров, вентиляторов), поршневого оборудования (двигателей, прессов) и систем обработки материалов (конвейеров, дробилок). Два основных типа влияют на рабочих: вибрации рукоятки от вибрирующих инструментов и вибрации всего тела , передаваемые через полы или сиденья транспортного средства. Хроническое воздействие может привести к синдрому вибрации рукоятки (HAVS), включая сосудистые и неврологические повреждения, а также травмы спины и позвоночника от вибрации всего тела. Кроме того, чрезмерная вибрация ускоряет механический износ, вызывает смещение и приводит к преждевременному отказу оборудования, увеличению затрат на техническое обслуживание и простою.

Стандарты ISO 2631 и ISO 5349 содержат руководящие принципы оценки воздействия вибрации. Для целей компоновки цель состоит в том, чтобы минимизировать пути передачи вибрации и изолировать чувствительные области.

Методы выделения вибраций в планировке растений

Основа и изоляция базы

Тяжелые машины должны быть установлены на массивных бетонных инерционных блоках, которые отсоединяют их от конструкции здания. Масса блока должна быть как минимум в три раза больше массы машины для эффективного снижения передачи вибрации. Для машин, генерирующих низкочастотные вибрации (ниже 10 Гц), используют пружинные изоляторы с внутренними амортизаторами или пневматическими изоляторами. Для средне- и высокочастотных вибраций экономичны эластомерные прокладки (неопрен, резина) или пробковые маты. Изолятор должен выбираться исходя из рабочей скорости машины и желаемого коэффициента пропускаемости (обычно менее 0,1 для критических областей).

Гибкая установка и разъединение

Там, где оборудование соединяется с трубопроводами, воздуховодами или трубопроводами, используйте гибкие соединители, такие как заплетенные шланги, расширительные соединения или сильфоны. Это предотвращает вибрацию от перемещения по жестким соединениям. Аналогично, монтируйте электрические каналы и кабельные лотки с виброгасящими зажимами. Для вращающегося оборудования используйте правильно выровненные гибкие соединения, которые переносят незначительное рассогласование без создания дополнительных сил.

Пространственное разделение и ориентация

Позиционировать чувствительное оборудование - такое как прецизионные измерительные приборы, лабораторные балансы или компьютерные серверы - как можно дальше от источников вибрации. Если пространство ограничивает близость силы, поместите их на оптимизированные для вибрации опорные структуры (например, оптические таблицы или активные платформы для подавления вибрации). Ориентируйте основные оси вибрации источника перпендикулярно чувствительному оборудованию, чтобы уменьшить сцепление. Например, поместите поршневой компрессор, чтобы его основная ось силы указывала вдали от лаборатории контроля качества.

Системы активного контроля вибрации

В установках с динамическими нагрузками или машинами с переменной скоростью учитывают активное управление вибрацией с использованием приводов и датчиков, которые отменяют вибрации в режиме реального времени. Эти системы дороже, но необходимы для нанопроизводства или высокоточных операций. Типичные приложения включают полупроводниковые фабы чистых помещений и метрологических лабораторий.

Для подробных принципов проектирования, обратитесь к серии ISO 2631 по вибрации всего тела и отраслевым рекомендациям от Американского общества инженеров-механиков .

Контроль качества воздуха в планировке завода

Почему качество воздуха имеет значение для промышленных объектов

Качество воздуха в помещениях (IAQ) в промышленных условиях часто скомпрометировано загрязнителями воздуха, такими как пыль, пары, газы и биологические частицы. Воздействие этих загрязнителей может вызывать острые реакции (раздражение, головокружение, тошнота) и хронические заболевания (астма, пневмокониоз, рак). Администрация по охране труда устанавливает допустимые пределы воздействия (PEL) для сотен веществ. Кроме того, Агентство по охране окружающей среды регулирует выбросы на открытом воздухе, которые могут потребовать от растения улавливать и обрабатывать выхлопный воздух. Плохое качество воздуха также снижает когнитивные функции и производительность, как было продемонстрировано в исследованиях Гарвардской школы общественного здравоохранения им. Т. Х. Чана.

Эффективный контроль качества воздуха начинается с хорошо спланированной системы вентиляции и фильтрации, интегрированной в компоновку завода. Здесь применяется иерархия средств контроля: ликвидация или замена опасных материалов, затем инженерные средства контроля (вентиляция, вентиляция, фильтрация), за которыми следуют административные средства контроля и средства индивидуальной защиты.

Стратегии вентиляции для дизайна макета

Общая вентиляция разведения

В районах с образованием загрязняющих веществ с низким и умеренным уровнем загрязнения общая (разбавляющая) вентиляция разбавляет загрязняющие вещества, поступающие в воздух, свежим наружным воздухом. В соответствии с планировкой впускные отверстия для подачи воздуха должны быть расположены вдали от выпускных отверстий и источников загрязнения. Размещать распределители подачи вблизи занятых зон для максимально эффективного разбавления при одновременном исчерпании загрязненного воздуха вблизи источника или на уровне потолка, если загрязняющие вещества легче воздуха. Избегать короткого замыкания (где воздух подачи немедленно выходит из выхлопной решетки) путем проектирования путей воздушного потока, проходящих через зону дыхания.

Локальная вентиляция выхлопных газов (LEV)

Для процессов с высоким уровнем выбросов (сварка, шлифование, химическое смешивание, окраска) устанавливают локальные вытяжные вытяжные вытяжки в точке генерации загрязняющих веществ. Компоновка должна вмещать маршрутизацию воздуховодов от каждого источника до центральной системы сбора. Позиционировать вытяжки как можно ближе к источнику - эффективность захвата быстро падает с расстоянием. Проектировать воздуховоды для минимальной потери давления: использовать постепенные изгибы, большие диаметры и плавные переходы. Поместить вентилятор и фильтрационный блок ниже по течению вытяжки, в идеале на открытом воздухе или в специальном механическом помещении для снижения шума и вибрации в производственной зоне.

Макияж воздуха и распределение поставок

Любой выхлопной воздух должен быть заменен гримом. В компоновку должны входить специальные гримирующие воздушные блоки, обеспечивающие кондиционированный, фильтрованный воздух. Места подачи должны быть размещены, чтобы избежать сквозняков на рабочих и предотвратить перекрестное загрязнение путем размещения их на ветру источников выхлопа относительно преобладающего воздушного потока. На крупных заводах следует рассмотреть возможность использования смещенной вентиляции, где низкоскоростной воздух подается на уровне пола и поднимается с теплом и загрязнителями, выматывающими на уровне потолка.

Фильтрация и системы очистки воздуха

Фильтры для твердых частиц

Для пыли, паров металлов и других частиц используют механические фильтры (HEPA для субмикронных частиц, мешковые фильтры для более крупной пыли). В компоновке необходимо выделить место для корпусов фильтров, доступ для обслуживания и утилизации собранных материалов. Предфильтры продлевают срок службы фильтров HEPA. Размещают порты мониторинга и дифференциальные датчики давления для легкого осмотра.

Удаление газов и паров

Для химических паров и газов используют активированный уголь, каталитические окислители или скрубберы. Опять же, для этих систем необходимо выделить место вблизи источника. Например, для кабинки краски требуется выхлопная система с угольными фильтрами или регенеративный тепловой окислитель. В компоновку также должны быть включены возможности аварийного выхлопа и очистки.

Интеграция мониторинга воздуха

Постоянный мониторинг качества воздуха с помощью датчиков твердых частиц, летучих органических соединений и окиси углерода обеспечивает данные в режиме реального времени. Размещают датчики в стратегических местах: вблизи потенциальных источников утечки, в зонах дыхания на оккупированных территориях и на входах подачи воздуха. В компоновку следует включить центральную станцию мониторинга или интеграцию с системами управления зданием (СУБ).

Ссылка на руководство EPA по качеству воздуха в помещениях и руководство по промышленной вентиляции Американской конференции правительственных промышленных гигиенистов (ACGIH) для подробных критериев проектирования.

Дополнительные ресурсы см. в Руководстве OSHA по контролю шума для растений и руководящих принципах EPA для Вентиляция и качество воздуха в помещении .