Техника СВЧ

Анализ условий труда оператора вычислительной техники

с оценкой тяжести и напряженности труда

Согласно ГОСТ 12.0.002-74 опасным производственным фактором считается

фактор, воздействие которого приводит к травме. Вредный производственный

фактор - фактор, воздействие которого на работающего приводит к

заболеванию.

Операторы ЭВМ, операторы по подготовке данных, программисты и другие

работники ВЦ (вычислительного центра) сталкиваются с воздействием таких

опасных и вредных производственных факторов, как электрический ток,

повышенный уровень шума, повышенная температура окружающей среды,

отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность

рабочей зоны, психофизические факторы (напряжение зрительных и слуховых

анализаторов, умственное напряжение) и др.

В ГОСТ 12.0.003-74 дается классификация опасных и вредных

производственных факторов, которые по природе воздействия делятся на

следующие:

физические;

химические;

биологические;

психофизиологические.

К первым трем относится ряд опасных факторов.

а) Высокое значение напряжения в электрической цепи.

Эксплуатация оборудования машинного зала связана с применением

переменного электрического тока напряжением 220В,частотой 50Гц. Ток именно

такой частоты наиболее опасен для жизни человека. Электрический ток,

проходя через организм, оказывает термическое, электролитическое и

биологическое воздействие, вызывая местные и общие электротравмы. Местные

травмы подразделяются на: электрические ожоги, электрические знаки,

металлизацию кожи, механические повреждения, электро-офтальмию. Общие

электротравмы или электрические удары по тяжести делятся на четыре степени:

1 степень - судорожное сокращение мышц без потери созна-ния;

2 степень - сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившемся дыханием

и работой сердца;

3 степень - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания

(или того и другого сразу);

4 степень - клиническая смерть.

б) Повышенный уровень статического электричества.

Электризация - это комплекс физических и химических процессов,

приводящих к разделению в пространстве зарядов противоположных знаков или к

накоплению зарядов одного знака. Суть электризации заключается в том, что

нейтральные тела, не проявляющие в нормальном состоянии электрических

свойств, в условиях отрицательного контакта или взаимодействия становятся

электрозаряженными. На рассматриваемом рабочем месте оператора ЭВМ

электризация (повышенный уровень статического электричества) возникает на

поверхности экранов видеомониторов при длительной их работе и на анодном

электроде электронно-лучевых трубок этих устройств. Статическое напряжение

на них может достигать 11 кВ. Статическое электричество оказывает вредное

воздействие на организм человека, причем не только при непосредственном

контакте с зарядом, но и за счет действия электрического поля, возникающего

вокруг заряженных поверхностей.

в) Повышенный уровень шума на рабочем месте.

Шумом называется всякий неблагоприятно действующий на человека звук.

Обычно шум является сочетанием звуков различной частоты и интенсивности.

Требования к шуму определяются СНиП 11-12-77 и СН-512-78. В помещениях

программистов и операторов видеотерминалов уровень звука не должен

превышать 50дБа. Многочисленными исследованиями установлено, что шум

является общебиологическим раздражителем и в определенных условиях может

влиять на все органы и системы организма человека. Исследованиями последних

лет установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органах зрения

человека(снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется

чувствительность к различным цветам и др.) и вестибулярном аппарате;

нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное

давление; происходят нарушения в обменных процессах организма и т.п. На

рассматриваемом месте работы оператора ЭВМ на него действует непостоянный

прерывистый шум, производимый следующими устройствами: кондиционеры

воздуха, вентиляторы систем охлаждения аппаратуры, принтеры. Такой шум

ухудшает точность выполнения рабочих операций, затрудняет прием и

восприятие информации (слежение, сбор информации, мышление).

г) Повышенная температура окружающей среды, влажность.

Система кондиционирования, вентиляции и отопления должна

соответствовать ГОСТ 12.1.005-88, СНиП 11-33-75 и СН-512-78.Система

кондиционирования машинного зала ВЦ должна быть рассчитана на обеспечение в

теплый период года температуры23-25 градуса, влажности 40-60 процентов и

скорости движения воздуха 0,1-0,2 м/с. В холодный период года температура

не должна быть меньше 22-24 градуса. Повышенная температура воздуха и

влажность может привести к нагреву тела человека, как следствие этого

возникает быстрая утомленность, головокружение. Источником повышенной

температуры является разнообразная аппаратура.

д) Отсутствие или недостаток естественного света и недостаточная

освещенность рабочей зоны.

Система освещения на ВЦ должна удовлетворять требованиям СНиП 11-4-

79. Рекомендуется применять систему комбинированного искусственного

освещения с использованием люминесцентных ламп типа ЛБ и светильников

отраженного или рассеянного светораспределения (тип УСП-5.2х40, УСП-35-

2х40, ЛВ003-2х40-002), расположенных в равномерном прямоугольном порядке.

Аномальное освещение рабочего места может привести к снижению зрения,

головной боли, преждевременному утомлению. Источником этого является

неправильное расположение источников света.

8.1. Последствия психофизических перегрузок оператора

Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по

характеру их действия подразделяются на физические и нервно-психические

перегрузки. На рабочем месте оператора ЭВМ действуют в основном только

нервно-психические перегрузки.

а) Умственные и эмоциональные перегрузки. Обусловлены спецификой

труда оператора ЭВМ. При умственной работе, по сравнению с физической,

потребление кислорода мозгом увеличивается в 15-20 раз. Если для умственной

работы требуется значительное нервно-эмоциональное напряжение, то возможны

изменения кровяного давления, пульса. Длительная работа такого характера

может привести к заболеваниям, в частности сердечно-сосудистым и некоторым

другим.

б) Перенапряжение анализаторов. На рабочем месте оператора ЭВМ

возможно перенапряжение органов зрения, вызываемое применением дисплеев с

низким разрешением, не отрегулированных по яркости и контрастности, а также

неправильной их установкой относительно окон и осветительных приборов. В

связи с этим, немаловажное значение имеет задача планирования процесса

труда, с целью не допустить перенапряжения органов чувств, которое может

привести к стрессам.

Таблица

Матрица опасности для выявленных опасных и вредных производственных

факторов представлена в таблице.

|источник |Повыш.|статич. |Шум |умств. и |Перенапр.|

|опасности |Напряж|Эл-во | |эмоц-ные |органов |

| |ение | | |перегруз. |чувств |

|сеть |# | | | | |

|электропитания | | | | | |

|Принтеры | | |# | | |

|Кондиционеры | | |# | | |

|Вентиляторы | | |# | | |

|Видиомониторы | |# | | |# |

|Специфика труда | | | |# | |

8.2. Пожарная безопасность в вычислительных центрах

Источником пожара в помещении, где находится ПЭВМ, может быть

короткое замыкание, перегрузка соединительных проводов сети, возникновение

больших переходных сопротивлений. При коротком замыкании и перегрузке

температура перехода тока с одного провода на другой повышается и

происходит воспламенение изоляции. Пределы огнестойкости строительных

конструкций, эвакуационные пути, конструктивно-планировочные решения

регламентированы в СН и П 2-01.02-85. Исключительно важное значение для

предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания

действующих электроустановок, четкое и своевременное проведение ремонтных и

профилактических работ.

8.3. Выбор системы кондиционирования и расчет числа кондиционеров

Дипломный проект был написан в помещении 4 ПЭВМ. Около входной двери

находится углекислый огнетушитель. Для отопления помещения в холодный

период года предусмотрена водяная система отопления. Наряду с естественным

освещением в темное время суток применяется люминесцентная система

освещения. Для кондиционирования в помещении с ПЭВМ необходимы

кондиционеры.

Для кондиционирования используются бытовые кондиционеры БК. Их

устанавливают в окнах и воздух подается непосредственно в помещение.

Минимальное количество наружного воздуха, подаваемого в помещение,

должно быть не менее необходимого по санитарным нормам подачи на 1 час, что

составляет 30 кг/ч. В связи с этим минимальное необходимое количество

наружного воздуха GHmin=30*n кг/ч, n-число рабочих (n=4).

Ghmin = 30*4 = 120 кг/ч.

В рассмотренной схеме организации воздухообмена весь воздух,

проходящий через кондиционер, считается наружным. Наружный воздух с

расчетной температурой tн=28.50С охлаждает кондиционером до tк, а затем

нагревается до tвн - температуры помещения. При расчете числа кондиционеров

следует решить систему уравнений:

3600*Qэвм=N*r*Gк*Cк*(tвн-tк)

3600*Qк=r*Gк*Cк*(tн-tк)

где N-число кондиционеров, r-средний расчетный удельный вес воздуха, r=1.2

кг/м3 Gк - производительность кондиционера по воздуху, м3/ч Ск - средняя

теплоемкость охлаждающегося воздуха, кДж/кг*0С

Ск=1.005+1.8d

где d=623*fк*рк/(В-fк*рк), рк - упругость насыщенного пара при температуре

tк.

Зависимость р от t приведена в таблице, где fк - относительная

влажность в долях, В=993 Гпа - полное барометрическое давление, Сн

выбирается аналогично Ск при рн и fн.

Выбираем по таблице кондиционер БК-1500. Для него Gк=400 м/ч, Qк=1.74

кВт. QЭВМ - результирующее тепловыделение в машинном зале. Мощность средств

вычислительной техники по технической документации составляет 7.5 кВт.

Тепловыделение человека 75 Вт. Общее тепловыделение n*75=300 Вт.

Тепловыделение от источников освещения составляет n*65 Вт, где n-количество

источников освещения, n=16, общее тепловыделение 65*16=1040 Вт. Находим

QЭВМ:

QЭВМ=7.5+0.3+1.04=8.34 кВт.

Параметры tвн, fвн определяются на основе ГОСТ 12.1.005-88.

Примем tвн=240C, fвн=50%, tк задается с учетом того, что перепад

температур ЭВМ не должен превышать 150С. Относительная влажность fк должна

быть порядка 75-80% . Расчетная температура наружного воздуха для теплого

периода года составляет tн=28.50С.

Расчет числа кондиционеров выполняется для трех значений

относительной влажности наружного воздуха fн-40, 60, 80%.

По формулам (7.3) и (7.4) определяется Ск:

Ск=1.005+1.8*(623*0.75*23.38/993-0.75*23.38)=21.16 кДж/кг*0C

Аналогично определяется значение Сн.

Для f=40% :

Cн=1.005+1.8*(623*0.4*38.91/993-0.4*38.91)=18.86 кДж/кг*0C

Для f=60% Cн=28.004 кДж/кг*0C.

Для f=80% Cн=37.29 кДж/кг*0C.

Требуемое число кондиционеров

N=int{3600*Qэвм/1.2Gк*Cк(tвн-tк)}+1

При tн=28.50C принимаем tк=200C, tвн=240C, fк=75%, fк=50%

Cк=1.005+1.8(623*0.75*23.38/993-0.75*23.38)=21.16 кДж/кг*0C

N=int{3600*Qэвм/1.2Gк*(tвн-tк)}+1=1.73,

следовательно, N=1.

Число кондиционеров должно обеспечить необходимую производительность

по холоду Qк

Qк=r*Gк*Cн(tн-tк)/3600

Определяем Qк: fн=40% , Сн=18.86

Qк=12*400*18.861(28.5-20)/3600=21.375 кВт,

fн=60% ,Cн=28.004 Qк=31.73 кВт

fн=80% ,Cн=37.28 Qк=42.26 кВт

Во всех трех случаях выполняется условие Qк>Qктабл Qктабл=1.74 кВт.

Проверим соответствие количества наружного воздуха санитарным нормам.

Производительность по воздуху

Gн=N*Gк=1*400=400 м3/ч

Условие Gн>Gн мин (Gн мин=240 кг/ч) выполняется, следовательно, число

БК-1500 можно принять равным 1

Бытовой кондиционер БК-1500 используется для ПЭВМ и СМЭВМ.

Устанавливается в окнах и подает обработанный наружный воздух

непосредственно в зал.

В процессе выполнения НИР необходимо, чтобы деятельность человека не

сопровождалась вредным воздействием на среду обитания. Для этой цели

необходимо избежать попадания во внешнюю среду отходов производства и

вредных веществ. Для этого необходимо обеспечить герметичное хранение

вредных веществ. Отходы производства собирать в специальные контейнеры и

вывозить к месту переработки или уничтожения. При наличии большого

количества вредных паров, образующихся при пайке, вентиляционные отверстия

и шахты должны быть снабжены специальными фильтрами, задерживающими

проникновение паров во внешнюю среду. В особых случаях следует применять

химические нейтрализаторы.

В заключении следует отметить, что данный дипломный проект является

безопасным в экологическом плане и при соблюдении требуемых норм

безопасности при работе с ПЭВМ и периферийными устройствами не представляет

опасности для жизни оператора ЭВМ. Кроме того используемые при

проектировании технические средства не приводят к загрязнению окружающей

среды и обострению экологической обстановки. Важное значение для

предупреждения потенциально опасных для жизни человека факторов заключается

в правильной организации работы на ЭВМ, в своевременном обслуживании

действующих электроустановок.

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассчитан и спроектирован автогенераторный клистрон с электронным КПД

в выходном зазоре равным (е3=0.62 и общим электронным КПД (е(=0.65. Для

двухрезонаторного клистрона с тремя зазорами это является хорошим

результатом. Это на 30-35% больше, чем у приборов выпускаемых

промышленностью. Вместе с тем еще остаются возможности для последующего

повышения КПД.

Вероятнее всего они связаны с исследованиями широкого зазора с (1(3(

с неравномерным электрическим полем. Результаты полученные при расчете

электронного тока позволяют надеяться на повышение КПД

Интересные перспективы открываются при использовании неоднородного

магнитного поля. Уже рассчитан прибор с I1max/I0=1.75 и общим КПД (е(=0.7.

Но усложнение конструкции вызванное неоднородным магнитным полем вынудило

пока не считать ее в качестве основного варианта . В дальнейшем упомянутые

конструкции будут дорабатываться.

10. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Артюх И. Г. Мощные микроволновые электровакуумные приборы для систем

связи и промышленного применения // Электронная промышленность - 1991. -

№6 - 57 c.

1. Gebauer R. Wiss. Voroff. d.Texhnixhen Hochxhule Darmstadt. - 1, 65

(1947); 1, 97, 1949

1. Клистроны. Перевод с английского - М: Советское радио. - 1952. - 129

c.

1. Solimar L. Extension on the one-dimension (klistron) Solution to finite

gaps // J. Electron Contr. - 1961. - V11, №5. - p.361-383; 1962. - V12,

№4. - p.313-314.

1. Хайков А. З. Клистронные усилители. - М.: Связь , 1974. - 392 с.

1. Федяев В. К. Расчет группирования электронов в клистронах с длинными

зазорами // Известия ЛЭТИ - 1966 - Вып. 62. с.287-300

1. Канавец В. И., Лопухин В. П., Сандалов А. П. Нелинейные процессы в

мощных тногорезонаторных клистронах и оптимизация их порпметров //

Лекции по электронике СВЧ. Книга 7. Изд. Саратовского университета,

1974.

1. Панов В. П., Сметанина Л. Ю., Юркин В. И. Расчет электронных процессов

в двухрезонаторном клистроне с широким входным зазором // Электроника.

Рязань: РРТИ , 1978. с.3-6.

1. Костиенко А. И., Пирогов Ю. А. Взаимодействие электронного потока с

полем СВЧ в широком плоском зазоре , возбужденном на высшем типе

колебаний // Радиотехника и электроника. 1962 - Вып. 2 - с. 332-338

1. Исследование процессов , связанных с взаимодействием электронов с СВЧ

полем широкого входного зазора при больших амплитудах. Научн.рук. Панов

В.П. Отчет / РГРТА. - Рязань. - 1994. - 36 с.

1. Исследование процессов взаимодействия электронов с полем резонатора при

временах пролета, превышающих период колебаний и возможности создания

новых генераторов СВЧ. Науч. рук. Панов В. П. Отчет / РГРТА. - Рязань. -

1994. - 22 с.

1. Взаимодействие сгруппированного электронного потока с полем

высокочастотного зазора // Панов В.П., Буланкин В.А., Кутузова И.В.,

Юркин В.И.

1. Федяев В. К. Двухмерная модель электронного потока из деформируемых

элементов // Вакуумная и плазменная электроника: Межвуз. сб. / Рязань:

РРТИ - 1986 - с. 96-100

1. Федяев В. К., Юркин В. И. Программа анализа двухмерных динамических

процессов в клистронах // Вакуумная и плазменная электроника: Межвуз.

сб. / Рязань: РРТИ - 1986 - с. 101-105

1. Кацман Ю. А. Приборы СВЧ. - М.: Высш. шк., 1983. - 368 c.

1. Панов В. П. Направления развития и особенности клистронов //

Методические указания. Рязань: РРТИ - 1991. - 36 с.

1. Лебедев Н. В. Техника и приборы СВЧ, т. 2. - М.: Энергия , 1964. - 375

с.

1. Панов В. П. Пространственный заряд в клистронах // Методические

указания. Рязань: РРТИ - 1990. - 24 с.

1. Панов В. П., Кутузова И. В. Взаимодействие несгруппированного

электронного потока с ВЧ полем зазора // Электронные приборы : Межвуз.

сб. / Рязань: РРТИ - 1992 с. 93-96

1. Панов В. П., Кутузова И. В., Юркин В. И. Коэффициент электронного

взаимодействия выходного зазора клистрона // Электронные приборы :

Межвуз. сб. / Рязань: РРТИ - 1992 - с. 91-93

1. Панов В. П., Соломенников Г. В., Погорельский М. М. Дипломное

проектирование // Методические указания. Рязань: РРТИ - 1989. - 28 с.

1. Панов В. П., Федяев В. К., Шишков А. А. Разработка новых конструкций ,

методов и программ расчета клистронов // Электросвязь 1992- № 4 - с. 39-

40

1. Расчет и исследованиелектронных процессов в динамическом режиме работы

приборов: Отчет о НИР / РРТИ ; Руководитель В. П. Панов. - № 423834.

УДК 621.385.624. - Рязань, 1975. - 87 c.

Страницы: 1, 2, 3