The dominant occupational hazards at the welding sites are identified. They are elevated air pollution and dustiness. Depending on the welding forms, the concentrations of harmful substances (carbon oxide, iron and magnesium oxides) exceed the sanitary-hygienic standards by 7-10 times. The heat and mass transfer of harmful substances and heat in the industrial environment with dynamic ventilation and pollutant sources is considered. Its nonstationary 3D mathematical model is presented. The model permits the turbulence of air flows which differs it from the existing models of the occupational hazard spread. The developed software enables to solve various tasks of the ventilation system installation and operation. Specifically, it is referred to the rational distribution of various engineering devices of the given system, its control issues, and of the optimal worksite location. To ensure safe working conditions for the welding operators, the recommendations on the rational organization of the local ventilation system operation are developed. The corresponding constructive solutions are proposed.
production environment, simulation, calculation, ventilation, occupational hazards, air pollution, internal environment, working conditions.
УДК 004.94
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ В ЦЕЛЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ[1]
Б. Ч. Месхи, Ю. И. Булыгин, А. Н. Легконогих, А. Л. Гайденко
Выявлены доминирующие опасные и вредные производственные факторы на участках сварки. Это повышенная загазованность и запыленность. В зависимости от вида сварки концентрации вредных веществ (угарный газ, оксиды железа и магния) превышают санитарно-гигиенические нормы в 7–10 раз. Рассмотрен тепломассоперенос вредных примесей и теплоты в производственной среде с активной вентиляцией и источниками загрязнения. Представлена его нестационарная трехмерная математическая модель. Она учитывает завихрения газовоздушных потоков, и этим отличается от существующих моделей распространения производственных вредностей. Разработанное программное обеспечение (ПО) позволяет решать различные задачи установки и эксплуатации вентиляционной системы. В частности, речь идет о рациональном размещении различных технических устройств данной системы, проблемах управления ею и об оптимальном расположении рабочих мест. Для обеспечения безопасных условий труда операторов сварочных производств разработаны рекомендации по рациональной организации работы систем местной вентиляции. Предложены соответствующие конструктивные решения.
[1] Работа по теме № 1.1.12 «Разработка фундаментальных основ методологии математического моделирования формирования опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ)» проведена в рамках выполнения госзадания Минобрнауки России в части НИР.
1. Cline, M.C. Computation of two-dimensional, viscous nozzle flow. AIAA Journal, 1976, vol.14, no. 3, pp. 295-296.
2. Shuen, J.S., Chen, K.-H., Choi, Y. A time-accurate algorithm for chemical non-equilibrium viscous flows at all speeds. AIAA Pap., 1992, no. 92-3639, pp. 5-14.
3. Meskhi, B. C., Solovyev, A.N., Bulygin, Y. I., Koronchik, D.A. Konechnoelementnoye modelirovaniye protsessov massoperenosa zagryazneniy v proizvodstvennoy srede s uchetom zavikhreniy vozdushnykh potokov. [Finite-element modeling of contamination mass transfer processes in technological environment with regard to airflow turbulence.] Vestnik of DSTU, 2012, no. 6(67), pp. 10-16 (in Russian).
4. Meskhi, B. C., Maslov, A.N., Solovyev, A.N., Bulygin, Y. I., Koronchik, D.A. Matematicheskoye i eksperimentalnoye modelirovaniye protsessov rasprostraneniya oksidov ugleroda i izbytkov teploty v gazovozdushnoy srede pomeshcheniya. [Mathematical and experimental simulation of carbon oxides and excess heat propagation in gas-air indoor environment.] Vestnik of DSTU, 2011, vol. 11, no. 6(57), pp. 862-874 (in Russian).
5. Meskhi, B.C., Bulygin, Y.I., Maslov, A.N., Koronchik, D.A., Tiratsuyan, L.L. Model massoperenosa tyazhelykh primesey v ventiliruyemykh pomeshcheniyakh uchastkov obkatki i opredeleniye opasnykh zon zagazovannosti po kantserogenam. [Model of mass transfer of heavy admixtures in faned locations of sections of rolling and definition of hazardous zones of the gassed condition on cancerogenes.] Vestnik of DSTU, 2010, vol. 10, no. 4 (47), pp. 534-544 (in Russian).
6. Alyamovsky, A. A., Sobachkin, A.A., Odintsov, E.V., Kharitonovich, A. I., Ponomarev, N. B. SolidWorks 2007/2008. Kompyuternoye modelirovaniye v inzhenernoy praktike. [SolidWorks 2007/2008. Computer simulation in engineering practice.] Saint Petersburg: BKhV-Peterburg, 2008, pp. 228-245 (in Russian).
7. Grimitlin, A.M. Ventilyatsiya svarochnogo proizvodstva. [Ventilation of welding production.] Arkticheskiy SNiP, 2006, no. 19, pp. 34-39 (in Russian).
8. GOST 12.1.005-88. Mezhgosudarstvennyy standart. Sistema standartov bezopasnosti truda. Obshchiye sanitarno-gigiyenicheskiye trebovaniya k vozdukhu rabochey zony. [GOST 12.1.005-88. Interstate standard. System of occupational safety standards. General sanitary-hygienic requirements to the air of working zone.] Ministerstvo zdravookhraneniya SSSR, Vsesoyuznyy tsentralnyy sovet professionalnykh soyuzov, Gosudarstvennyy komitet SSSR po standartam. [USSR Ministry of Health, All-Union Central Trade Union Council, USSR State Committee for Standardization.] Moscow: Izdatelstvo standartov, 1988, 49 p. (in Russian).
9. SanPiN 2.2.4.548-96. Gigiyenicheskiye trebovaniya k mikroklimatu proizvodstvennykh pomeshcheniy. [SanRaN 2.2.4.548-96. Hygienic requirements to microclimate of industrial facilities.] Goskomsanepidnadzor Rossii. Available at: http://www.rg.ru/2010/07/15/sanpin548-dok.html (дата accessed: 29.04.14) (in Russian).
10. Tishchenko, N.F. Okhrana atmosfernogo vozdukha. Raschet soderzhaniya vrednykh veshchestv i ikh raspredeleniye v vozdukhe: spravochnik. [Atmospheric air protection. Calculation of content of harmful substances and their distribution in the air: reference book.] Moscow: Khimiya. 1991, 368 p. (in Russian).
