По страницам журнала «Отопление и вентиляция» за 1938 год

«Мир климата» продолжает знакомить читателей с материалами, публиковавшимися на страницах ноябрьского выпуска журнала «Отопление и вентиляция» за 1938 год. Для лучшего понимания статьи, которую мы предлагаем вашему вниманию, сегодня, будет крайне полезно хотя бы в общих чертах представлять себе организацию литейного производства и разбираться в специфической металлургической терминологии. Так, вагранка — ​это печь для переплавки чугуна, а опока — ​приспособление в виде жесткой рамы или открытого ящика для удержания формовочной смеси при изготовлении форм, их транспортировании и заливке металлом.

Воздушные души в отделениях заливки опок конвейерных литейных

В последние годы Московским институтом охраны труда был проведен ряд гигиеническо-технических обследований конвейерных литейных. Обследования показали, что общеобменная вентиляция, как естественная, так и механическая, улучшая метеорологические условия в цехах и уменьшая загрязнение воздуха окисью углерода, все же, несмотря на весьма большие воздухообмены помещений, не разрешает полностью данного вопроса. В результате этого на основных рабочих местах некоторых участков литейных наблюдается наличие концентраций СО выше допустимых пределов и существуют неблагоприятные метеорологические условия. Неблагополучными в этом отношении являются участки заливки (рабочие места заливальщиков, шлаковщиков, съемщиков груза) и участки выбивки (рабочие места выбивальщиков с подручными, укладчиков деталей — с конвейера в ящики или на верхнеподвесной конвейер и др.).

В таблице 1 приведены данные, характеризующие содержание окиси углерода (в мг/л) в воздушной среде на основных участках обследованных литейных.

В жаркое время года на участках заливки и выбивки отмечаются и недостаточно благоприятные метеорологические условия (табл. 2). Облучение на участке заливщика достигает 0,7–1,8 гкал/(см2×мин), на участке шлаковщика — 0,8–3 гкал/(см2×мин), на участке выбивки — 0,6— гкал/(см2×мин).

Значительные концентрации СО и неблагоприятные метеорологические условия на данных участках выдвинули задачу изыскать необходимые оздоровительные мероприятия. Одним из таких мероприятий является направленный приток на рабочие места в виде воздушных душей.

Душирующие установки были обследованы в конвейерных литейных двух тракторных заводов, автозавода им. Сталина и Подольского механического завода.

Наиболее характерными для литейной первого тракторного завода (T31) являются процесс заливки опок и расположение рабочих мест (рис. 1 и 2, конвейеры № 2 и 6). Рабочая площадка заливальщиков имеет размеры 10.5×1,1 м, шлаковщиков — 9,5×0,8 м. Между петлей конвейера и главным проходом, отделяющим заливочную зону от ваграночной, расположены рабочие места штурвальщиков (у стендов); рабочая площадка их строго фиксирована, размеры ее 0,5×0,5 м. Съем грузов производится с боковых сторон охлаждающего кожуха, начальный участок которого имеет открытые проемы с двух сторон.

Выплавляемый вагранками металл с помощью тельфера транспортируется к стендам, на которых установлены большие ковши, а из них сливается в ковши, подвешенные к монорельсам; эти ковши имеют с двух сторон державки длиной ~1 м. При разливании металла в опоки каждый ковш обслуживают два рабочих-заливальщика и один шлаковщик, находящийся за барьером с другой стороны конвейера. Работа одновременно производится двумя парами заливальщиков и двумя шлаковщиками.

В период обследования институтом этой литейной (лето 1936 г.) душирование заливочной зоны осуществлялось посредством центробежного вентилятора (без воздуховодов), установленного на полу цеха между механической формовкой и заливкой. Таким образом, душирование осуществлялось при помощи воздуха помещения. Выхлоп вентилятора был направлен с таким расчетом, чтобы подавать воздух вдоль рабочей площадки заливальщиков (по направлению от формовки к ваграночной). Кроме этого, в расположении площадки заливальщиков имелся патрубок от приточной системы механической вентиляции, от которого воздушный поток направлялся поперек заливочной зоны (рис. 1).

Испытанием эффективности душирования установлено, что при производительности вентилятора (у конвейера № 6) приблизительно 14 800 м3/час скорость движения воздуха в рабочей зоне колебалась от 2 до 7 метров в секунду. Воздушным потоком была охвачена почти вся заливочная площадка.

Для определения эффективности обдувания рабочих воздухом помещения нами были проведены физиологические наблюдения (температура тела, кожи, пульс, характер потения и самочувствия рабочего до работы и во время работы) при действии и останове обдувающей вентиляции. В период наблюдений определялись также метеорологические условия на рабочих местах (температура наружного и подаваемого воздуха, в данном случае — рециркуляционного). Эти наблюдения производились на участке заливки конвейеров № 6 и 8 на двоих рабочих на каждом конвейере.

Анализ полученных данных показывает, что при остановке вентиляции отмечается повышение температуры в рабочей зоне в среднем на 2,8 °C (с 34 до 36 °C при наружной температуре 26 °C) по сравнению с тем периодом, когда вентиляция работает. У рабочих при остановке обдувающей вентиляции отмечается повышение температуры кожи на 0,6–1,2 °C (когда кожа груди была мокрая), учащение пульса. Резко ухудшалось самочувствие рабочих, отмечалось резкое потоотделение, и рабочие жаловались, что им очень жарко, пот стекал по лицу и телу каплями, рубаха была мокрая. Обдувание воздухом при температуре 31,5 °C, скорости 2–7 метров в секунду и облучении 0,6–0,8 гкал/(см2×мин) вызывало снижение кожной температуры, и рубаха была сухая. Таким образом, обдувание даже воздухом самого помещения давало известный физиологический эффект, но все же недостаточный.

Результаты анализов по выяснению загрязнения воздуха окисью углерода показывают, что при душировании заливочной зоны в чугунолитейной T31 (конвейеры № 3, 4, 5, 6, 7 и 8) газы СО сдуваются с одного рабочего места на другое, вследствие чего в расположении второго заливальщика (по ходу конвейера и по пути движения воздуха), штурвальщика у стенда, в главном проходе, а также в расположении шлаковщика были получены высокие концентрации. Так, концентрация СО в расположении второго заливальщика при отсутствии обдувания была 0,049 мг/л, при наличии обдувания — 0,146 мг/л, в то время как в расположении первого заливальщика обнаружено 0,03 мг/л. Соответственно найдено у рабочих мест: штурвальщика — без обдувания 0,025 мг/л, при обдувании 0,054 мг/л и шлаковщика — без обдувания 0,03 мг/л и при обдувании 0,046 мг/л.

Отсюда можно сделать вывод, что принцип душирования вдоль рабочих площадок у конвейеров воздухом самого помещения неправилен и может вызывать ухудшение условий труда на отдельных участках.

B той же литейной процесс заливки крупных деталей (коробки скоростей, картера) протекает несколько иначе: заливка опок производится на специальной площадке размером 5,5×1,0 м непосредственно из большого ковша, подаваемого тельфером (рис. 2). Рабочий-заливальщик регулирует наклон ковша для заливки опок, а помощник его снимает шлак с поверхности расплавленного металла. Площадка обслуживается воздушным потоком из патрубка размером 0,6×0,6 м, присоединенного к приточной вентиляционной системе. При этом газы во время заливки отдуваются от рабочего, а сам рабочий омывается потоком воздуха, что создает более благоприятные условия и для теплоотдачи.

Количество воздуха, подаваемого патрубком, составляло примерно 11600 м3/час при скоростях на рабочем месте от 1 до 1,5 метра в секунду.

В таблице 3 приведены данные о загрязнении воздуха на рабочем месте окисью углерода (в мг/л).

Из таблицы 3 видно, что концентрация окиси углерода на рабочем месте заливальщика (при душировании) в значительной мере зависит от степени загрязнения приточного воздуха. На участке за ковшом и в главном проходе, куда сдуваются газы, при обдувании были получены большие концентрации СО. Последнее связано не только со сдуванием, но и с тем, что приточный воздух оказался значительно загрязненным СО (0,037 мг/л). Отсюда вытекает необходимость обезопасить приточный воздух от загрязнения газами путем соответствующего расположения снаружи здания воздухоприемников приточной системы.

Обследованные душирующие установки в заливочных отделениях на других заводах (ПМЗ, ЗИС) выполнены в основном по предложению Института охраны труда в соответствии с поставленными требованиями к воздушным душам в заливочных залах литейных — снижать концентрации СО на основных рабочих местах и попутно улучшать метеорологические условия.

Опытная душирующая установка в заливочной зоне впервые была выполнена по принципу, разработанному Институтом охраны труда в литейной Подольского механического завода. Одновременно с душированием было осуществлено удлинение охлаждающего кожуха над конвейерами с залитыми опоками на участках заливки. В этой литейной заливка производится посредством небольших по емкости ковшей, укрепленных на державках длиной 1,5 м. Работа может производиться одной парой, а также двумя парами рабочих (заливальщик, шлаковщик). Размеры рабочих площадок следующие: заливальщиков — 5,0×0,75 м, шлаковщиков — 5,0×0,5 м, съемщиков груза 0,8×0,9 м (рис. 3).

Опытной установкой предусматривалось устройство душирования только на рабочем месте шлаковщиков и съемщиков груза конвейеров № 1 и 2.

Ставя целью снижение концентрации окиси углерода в рабочей зоне и попутное улучшение метеорологических условий, мы были заинтересованы не только в создании какой-то эффективной скорости на рабочих местах, но также и в том, чтобы воздух относительно чистый, поступающий из приточных патрубков, минимально смешивался с загрязненным воздухом помещения, перед тем как попасть в зону дыхания рабочих. Предлагаемая подача воздуха несколькими патрубками вдоль рабочей площадки с возможностью регулирования направления воздушного потока направляющими лопатками, по нашему мнению, должна была быть наиболее эффективной.

Опытной установкой предусматривалось устройство четырех патрубков над рабочей площадкой шлаковщика, расстояние между патрубками было принято равным 1 метру. Насадки были установлены на высоте приблизительно 1,8 метра от уровня рабочей площадки. Направление воздушного потока от патрубков было принято в сторону ваграночной (т. е. к главному проходу заливочного зала).

Во избежание сдувания воздуха, загрязненного СО, в проход были сделаны два железных полукруглых щита высотой 2,5 метра на повороте каждого конвейера, которые должны служить направляющими для удаления воздуха в охлаждающий кожух или в верхнюю часть помещения (см. рис. 3).

Данные испытания этой установки приведены в табл. 4 (объем и скорости подаваемого воздуха) и в табл. 5 (содержание СО в мг/л).

Полученный эффект в смысле снижения концентрации СО следует отнести в данном случае не только за счет душирования, но также и за счет удлинения кожуха над конвейерами. Поскольку эффективность воздушных душей зависит также от степени загрязнения воздуха в цехе (ввиду подмешивания его к воздушному потоку), приводим данные об эффективности охлаждающего кожуха в части удаления СО из помещения (табл. 6).

Для определения эффективности только воздушных душей на конвейерах № 1 и 2 было проведено исследование воздуха на содержание СО при работе и останове обдувающей вентиляции. Данные о содержании СО (в мг/л) приведены в табл. 7.

T31 было рекомендовано устройство душирования в заливке по принципу, примененному на этой опытной установке. Кроме того, было предложено дать индивидуальный душ штурвальщикам (рис. 4).

Дальнейшее внедрение местного направленного притока в литейных (в частности, и на ПМЗ, где в 1937 г. душирующими патрубками оборудованы все восемь конвейеров заливочного зала) дало возможность провести испытание эффективности воздушного душирования в отношении снижения концентрации окиси углерода в зоне дыхания, а также улучшения метеорологических условий не только на отдельных рабочих местах, но и для всех основных рабочих, занятых в литейных залах.

В заливочном отделении ПМЗ установлено 56 душирующих патрубков на рабочих местах заливальщиков, шлаковщиков и съемщиков груза. Все патрубки — конструкции инженера Батурина (стандартного типа, размером 250×400 мм), с железными направляющими лопатками на выходе.

Над рабочими местами заливальщиков и шлаковщиков установлено по три приточных патрубка на расстоянии 1,5 метра один от другого, у съемщиков груза — один патрубок (рис. 5). При длине площадки у заливальщика в 5 метров три имеющихся душирующих насадки обслуживают большую часть рабочей площадки. Все патрубки установлены на высоте 1,9 метра от уровня площадки.

Обследование проводилось на конвейерах № 5 и 6 в период с 15 по 28 сентября 1937 г. Наружная температура в дни обследования колебалась от 19 до 25 °C, что дало возможность провести испытание установки по определению ее эффективности как в отношении снижения концентрации окиси углерода в рабочей зоне, так и в отношении охлаждающего эффекта душирования.

Подача воздуха душирующими патрубками была отрегулирована на скорость выхода 6–7 метров в секунду для получения скоростей в рабочей зоне порядка 4–2 метров в секунду. Кроме этого, проводилось обследование при скоростях выхода воздуха в 3 метра в секунду, на рабочих местах — 1,2–0,5 метра в секунду. Испытание при пониженных скоростях должно было показать, насколько уменьшение скорости отражается на эффективности душирования.

Следует отметить, что приточный воздух, забираемый за шихтовым складом, поступал на рабочие места уже перегретым в среднем на 3,5 °C. Этот перегрев следует отнести, во первых, на счет подсоса через неплотности в сети до вентилятора и, во вторых, на счет нагрева воздуха при прохождении через воздуховоды, проложенные в верхней части цеха и имеющие большую протяженность.

Облучение на рабочих местах заливальщика и шлаковщика характеризуется следующими цифрами (гкал/(см2 × мин)):

При работе душирующих установок (выходная скорость 6–7 метров в секунду) метеорологические данные, полученные в результате обследования, показывают, что при наружной температуре 24 °C и температуре обдувающего воздуха 27,5 °C температура на рабочем месте была 28,5 °C; снижение температуры на рабочих местах при работе вентиляции достигает 2,5–3,5 °C.

В общем, метеорологические условия при работе душирующих установок на 5–6 конвейерах при скоростях выхода из патрубка 6–7 метров в секунду представляются удовлетворительными.

Физиологические данные, полученные при наших наблюдениях, представлены в табл. 8.

Анализ данных, приведенных в табл. 8, показывает, что при наличии обдувания достигается значительный эффект, который выражается в несомненном улучшении самочувствия рабочего, в снижении температуры кожи на 1–2,5 °C и в замедлении пульса; кожа была слегка влажная или сухая и самочувствие удовлетворительное. При останове вентиляции температура кожи повышалась на 1–2 °C и наблюдалось учащение пульса в среднем на 6–27 ударов в минуту. Уже спустя 10 минут после выключения вентиляции кожа становилась мокрой, пот выступал каплями, рубаха пропитывалась потом, самочувствие рабочих резко ухудшалось и они просили ускорить пуск душирующих установок.

Естественно, что при первом режиме, когда выходная скорость из патрубка составляла 6–7 метров в секунду, а на рабочих местах — 2–4 метров в секунду, были получены лучшие показатели, чем при скорости из выходного отверстия патрубка в 3 метра в секунду и на рабочем месте — около 1 метра в секунду и меньше.

Для оценки эффективности душирующих установок в отношении снижения концентрации СО был произведен отбор проб на содержание окиси углерода в воздухе в следующих местах:

1) на рабочих местах заливальщика, шлаковщика и съемщика груза;

2) в приточном воздухе, подаваемом для душирования;

3) в самом помещении вблизи заливочной зоны: в главном проходе цеха против конвейера — для характеристики загрязненности участка цеха, куда сдуваются с конвейера газы, и в проходе между конвейерами — для определения загрязненности воздуха вблизи рабочего места заливальщика и шлаковщика, т. е. того воздуха, который подмешивается к воздуху, подаваемому приточными патрубками (табл. 9).

Данные табл. 9 показывают, что при скоростях обдувания на рабочих местах в пределах от 2 до 4 метров в секунду концентрации СО на рабочих местах у конвейера снижаются в среднем в 2,5 раза и что эти концентрации находятся в пределах нормы.

На рабочих местах пробы отбирались только в зоне воздушного потока на расстоянии 0,6–1,25 метра от выхлопных отверстий патрубков в периоды, когда рабочий находился в этой зоне.

Концентрация окиси углерода в зоне дыхания рабочих, находящихся в сфере действия воздушного потока, колеблется в зависимости от расстояния, на котором рабочий находится от выхлопного отверстия патрубка; при удалении рабочего содержание окиси углерода в зоне дыхания увеличивается по мере подмешивания загрязненного воздуха помещения к подаваемому, сравнительно чистому воздуху.

Сопоставляя анализы отобранных проб на рабочих местах конвейера № 6 при скоростях выхода воздуха из патрубков в 3 и 6 метров в секунду, мы видим, что эффективность установки в смысле снижения концентрации окиси углерода при уменьшении скорости душирования почти не изменилась. Сравнительные данные приводятся в табл. 10.

Это дает основание сделать вывод, что в холодное время года, когда метеорологические условия на рабочих местах более благоприятны, скорости душирования могут быть несколько уменьшены без ущерба для эффективности установки в смысле снижения газового загрязнения в обслуживаемой душем рабочей зоне.

На автозаводе им. Сталина душирование на заливке сделано по проекту Института охраны труда в литейной ковкого чугуна. В отличие от процесса заливки на Подольском механическом заводе здесь нет специальной категории рабочих для съема шлака в ковшах. Несколько иначе происходит и процесс заливки опоки.

В литейной ковкого чугуна автозавода им. Сталина имеются большие ковши, перемещающиеся при помощи монорельса. Во время процесса заливки ковш находится на уровне ~0,7 метра над рабочей подвижкой площадкой, и, таким образом, верхняя часть ковша, с которой происходит тепло- и газовыделение, находится вблизи зоны дыхания — на расстоянии 0,4–0,3 метра. На конвейерах заливка производится одновременно тремя рабочими, что при данном способе разливки металла с помощью больших ковшей, в случае расположения патрубков непосредственно над рабочей площадкой, вызвало бы сдувание газов с одного рабочего места на другое. Поэтому нами запроектирована схема расположения приточных патрубков (рис. 6) не над самой рабочей площадкой, а несколько в стороне, с направлением воздушного потока под некоторым углом к площадке. Этим были обеспечены равномерное обслуживание воздухом рабочей зоны и сдувание выделяющихся газов с рабочей площадки.

Расположение насадок оказалось возможным ввиду отсутствия шлаковщиков, рабочие места которых обычно находятся по другую сторону конвейера. При этом направлять воздушный поток под более или менее значительным углом к рабочей площадке заливальщиков было бы невозможно, так как это вызвало бы сдувание газов в рабочую зону шлаковщика.

Душирующие патрубки установлены на рабочих местах заливальщиков конвейеров № 1, 2, 3.

Обследование установки проводилось в конце октября 1937 г. при наружной температуре —5—10 °C. Приточный воздух подогревался калориферами до +13–15 °C.

При испытании скорости в выхлопных отверстиях патрубков были отрегулированы на 3–3,2 метра в секунду, так как сравнительно невысокая температура подаваемого воздуха вызывала опасение, что будет иметь место переохлаждение рабочих при больших скоростях обдувания. При этом количество воздуха, подаваемого каждым патрубком, колебалось от 1300 до 1700 мі/час.

Расположение душирующих патрубков на высоте 1,8 метра от рабочей площадки (0,7×10 м) (рис. 6) при расстоянии между патрубками от 1,2 до 1,7 метра обеспечило среднюю скорость по средней линии рабочей площадки на высоте плеч рабочего в 1,4 метра в секунду, при колебаниях скоростей на расстоянии 1 метра от насадки в среднем 2 метра в секунду и на расстоянии 1,5 метра — в среднем 1,25 метра в секунду. Температура на площадке была приблизительно равна 15 °C, а при останове душирующей установки — 17 °C.

Увеличение скоростей душирования против указанных выше вызывало жалобы рабочих на ощущение холода. Из этого следует сделать вывод, что дальнейшее увеличение скоростей или снижение температуры подаваемого воздуха (в холодное время года) при данном производственном процессе нецелесообразно.

Снижения концентрации окиси углерода на конвейере при работе душирующей установки мы не получили. Это объясняется значительной загрязненностью приточного воздуха в установке, присоединенной к существующей системе приточной вентиляции (0,026–0,048 мг/л), а также большим загрязнением окисью углерода участка заливки из-за близкого расположения электропечей в плавильном отделении, в котором вытяжная вентиляция (и механическая и естественная) почти отсутствовала.

Рабочие места съемщиков груза в этой литейной расположены у открытых проемов охлаждающих кожухов не в торцевой части, а на участке заливки, близлежащем к механической формовке. Размеры рабочей площадки 4×1,5 м. Одновременно у каждого конвейера работает по 3 человека.

Душирование этих рабочих мест было запроектировано также посредством насадок с направляющими лопатками (рис. 7).

Воздушный поток направлен с таким расчетом, чтобы воздух от рабочих мест поступал в открытый проем кожуха, способствуя меньшему выбиванию газов из него.

На основании приведенных работ по применению воздушных душей в отделениях заливки можно сделать следующие выводы.

1. Воздушное душирование в заливочных отделениях эффективно и может с успехом применяться не только для улучшения метеорологических условий, но и для уменьшения концентрации газов в зоне дыхания рабочих.

2. Основными условиями для эффективной работы душирования являются: а) отсутствие загрязнения газами и пылью душирующего воздуха и б) целесообразное устройство и расположение приточных патрубков, обеспечивающие в зоне дыхания на рабочем месте наименьшее подмешивание к приточному (чистому) воздуху загрязненного воздуха помещения. Наиболее удобной конструкцией приточного патрубка для душирования рабочих мест является патрубок с направляющими лопатками конструкции инженера Батурина.

3. При значительной длине рабочих площадок и при сравнительно небольшой их ширине патрубки должны располагаться вдоль площадок один за другим, и расстояние между ними должно быть по возможности минимальным; при тех же объемах душирующего воздуха это должно обеспечить: а) равномерное обслуживание душированием рабочей площадки и б) значительно большую эффективность душирования в отношении снижения концентрации газа в зоне дыхания рабочих благодаря меньшему подмешиванию к подаваемому воздуху воздуха помещения.

Для конвейерных литейных практически осуществимо и достаточно эффективно устанавливать патрубки на расстоянии 1–1,5 метра один от другого (в зависимости от длины рабочих площадок), располагая их по центру рабочих площадок или несколько сбоку и не допуская сдувания газов с конвейера (с залитых опок) на рабочие места. Патрубки должны быть расположены на высоте около 1,8–1,9 метра от уровня площадок.

4. Душирование дает хороший эффект при подаче на 1 квадратный метр рабочей площадки 2000–2200 кубометров воздуха в час при скоростях в рабочей зоне по всей рабочей площадке от 4 до 2 метров в секунду у заливальщиков и от 3 до 1 метра в секунду у шлаковщиков и при скорости выхода воздуха из насадок 6–6,5 метра в секунду при температуре подаваемого воздуха 20–25 °C.

Техник Т. С. Карачаров,
доктор Г. М. Шифман,
Московский институт охраны труда



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест