Особенности образования аэродисперсных систем при использовании СОТС на машиностроительных предприятиях

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 62−733
ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ АЭРОДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОТС НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
© 2011
П. А. Мельников, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механика и инженерная защита окружающей среды»
Н. М. Бобровский, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры
«Тепловые двигатели»
А. Н. Попов, аспирант Д. В. Гусарова, соискатель Тольяттинский государственный университет, Тольятти (Россия)
Ключевые слова: смазочно-охлаждающее технологическое средство- аэродисперсная система- пожароопасность- экологическая опасность- машиностроительное предприятие.
Аннотация: Рассмотрены проблемы, возникающие от использования смазочно-охлаждающих технологических средств на машиностроительных предприятиях. Особое внимание уделено пожароопасным и токсикологическим характеристикам СОТС.
Машиностроение занимает четвертое место среди загрязнителей гидросферы — после черной металлургии, химической и целлюлозно-бумажной промышленности. Из общего стока, равного более 7 км3/год, лишь немногим больше половины проходит через очистные сооружения, которые, как правило, не соответствуют современным экологическим требованиям. Причем доля так называемых маслосодержащих вод (отработанные водосмешиваемые смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), утечки из смазочных систем и маслохозяйств и т. п.) составляет 40… 60% общезаводского стока [1].
Разлив, разбрызгивание, потери со стружкой и обтирочным материалом, просто слив СОТС в канализацию приводят к загрязнению почвы, водоемов и воздуха. Кроме того, при этом безвозвратно теряется и та часть компонентов (включая воду), которую можно было бы извлечь и использовать повторно для приготовления новой партии СОТС либо для других целей.
Несмотря на постоянное совершенствование технологии механической обработки, инструментов и оборудования, на сегодняшний день, СОТС в большинстве случаев проектирования технологических процессов рассматривается как обязательный постоянный компонент. Три основные задачи СОТС: охлаждение, смазка, удаление стружки — кажутся неотъемлемыми для стабильного протекания процесса.
В большинстве случаев охлаждение снижает изнашивание режущего инструмента и улучшает качество обрабатываемой поверхности [3]. На прямые охлаждающие характеристики СОТС оказывают существенное влияние не только теплоемкость и теплопроводность, но и способность СОТС к смачиванию металлических поверхностей и парообразованию, так как при высоких скоростях резания и температурах жидкость может не входить в непосредственный контакт с поверхностью инструмента вследствие низкой сма-
чиваемости или образования паровой подушки.
Однако, несмотря на улучшения процесса протекания механической обработки при применение СОТС, имеется ряд негативных факторов. Современные СОТС представляют собой сложные многокомпонентные системы, содержащие присадки различного назначения, причем некоторые из них могут быть токсичными для работающих. Отдельные химические соединения, не обладающие выраженными токсичными свойствами, могут их приобретать в результате взаимодействия или синергического эффекта различных химических составляющих СОТС, обрабатываемых и инструментальных материалов.
Пожароопасная характеристика СОТС. Современные СОТС содержат компоненты, имеющие малые температуры вспышки. Можно привести пример, в механосборочном производстве ОАО «АВТОВАЗ» работает 356 единиц импортного металлообрабатывающего оборудования, которое использует около 2 тысяч тонн пожароопасных масляных СОЖ в год (см. таблицу 1).
При этом пары СОТС из-за недостаточно эффективной системы вентиляции и фильтрации воздуха могут локализоваться и увеличивать пожароопасность (см. рисунок 1).
14 апреля 1993 года на, а заводе двигателей ОАО «КАМАЗ» произошел пожар. Огонь, охвативший в считанные минуты всё предприятие, полностью уничтожил не только сам производственный корпус, но и практически все оборудование. Полностью ликвидировать огонь пожарным удалось только через пять дней — последними были потушены очаги горения масла в подвалах завода. До сих пор экономисты не могут подсчитать ущерб, нанесенный акционерному обществу — сделать это попросту невозможно.
По мнению специалистов одной из самых вероятных причин пожара — возгорание масляных СОТС, используемых в оборудовании, осуществляющих механическую обработку.
Таблица 1. Потребность в масляных СОЖ на годовую программу механосборочного производства ОАО АВТОВАЗ.
№ п/п Наименование Температура вспышки, °С Расход (кг)
1 ОСНОВА МАЛОВЯЗКОЙ СОЖ ТУ 38. 401 188−98 80 °C. 66 767,000
2 ЖИДКОСТЬ СОЖ МР-10К ТУ 0253−015−27 833 685−2001 175 °С 149 028,570
3 ОСНОВА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ РЖ-8У ТУ 0258−01−70 015 191 1−99 125 °С 1 034 117,600
4 ЖИДКОСТЬ СМАЗ-ОХЛ. ЛЗ СОЖ1Т ТУ 38. 101. 85 180 °С 14 252,500
5 РОССОИЛ МП ТУ 0258−012−6 377 289−98 5 ОО ° С 152 117,970
6 СМАЗКА РОСОЙЛ-1МИО ТУ 0258−013−6 377 289−98 160 °С 252 076,300
7 ПРИСАДКА РОСОИЛ 23М ТУ 0257−015−6 377 289−99 160 °С 25 693,100
8 ПРИСАДКА РОСОЙЛ -26МО ТУ 0258−014−6 377 289−98 156 °С 140 641,770
9 СМАЗКА РОСОИЛ-ШОК ТУ 0258−001−6 377 289−94 169 °С 3902,439
10 СМАЗКА РОСОИЛ-305 ТУ 0258−006−6 377 289−96 90 °C 38 311,000
11 СМАЗКА ТЕХНОЛ. РОСОИЛ-503 ТУ 0258−018−6 377 289−2000 135 °С 1160,200
12 МАСЛО ИНДУСТРИАЛЬНОЕ И-12А ГОСТ 20 799 105 °С 180 529,000
13 СОЖ МР-7 ТУ 0258−154−6 377 289−01 180 °С 83 970,000
ИТОГО 2 142 567,449
Примечание: данные отдела анализа материалов ОАО «АВТОВАЗ» на 22. 03. 2008 г.
Таблица 2. Токсичность приоритетных компонентов СОТС и продуктов их термоокислительной деструкции,
содержащихся в воздухе рабочей зоны.
ПДК, мг/ м3 Класс опасности Канцерогенно сть Органы и системы, поража-
Вещества CAS МАИР ЕРА емые при воздействии в концентрациях, превышающих ПДК и кгс
Акриловая кислота 79−10−7 5,0 3 — - ОД
Акролеин 107−02−8 0,2 2 — - ОД, СОГ
Аммиак 7664−41−7 20 4 — - ОД
Ацетон 67−64−1 200 4 — - Печень, почки, ЦНС, кровь
Бензин 8006−61−9 100 4 — - Печень, почки, ОД
Бутадиен 106−99−0 100 4 — - ОД
Бутилакрилат 141−32−2 10 3 — - ОД
Винилацетат 10 805−4 02 2 — - ОД, почки
Гексахлорэтан 6772−1 0,08 1 2 В С ЦНС, почки, КП
Дихлорэтан 107−06−02 10 2 2 В В2 Печень, почки, ЦНС, КП
Метанол 67−56−1 5,0 3 — - ЦНС, СОГ
Метатиол 74−93−1 0,8 2 — - ОД, печень
Метилакрилат 96−33−3 5,0 3 — - ОД, ЦНС
Метилпропионат 554−12−1 10,0 3 — - ОД
Масляный альдегид 123−72−8 5,0 3 — - ОД
Метилметакрилат 80−62−6 0,7 2 — - ОД
Минеральное масло 8012−95−1 5,0 3 — - ОД, печень, почки
Метилнафталин 1184 20,0 4 — - ОД
Меркаптан 107−96−0 0,1 1 — - ЦНС, ОД
Сероуглерод 75−15−0 10,0 2 — - ОД
Сера 7704−39−9 6,0 4 — - ОД
Свинец 74−39−92−1 0,01 1 2А В2 ЦНС, кровь, почки, КП, репродуктивная функция, ГС
Рис. 1. Следы возгорания системы промышленной вентиляции в механосборочном производстве ОАО «АВТОВАЗ».
Таблица 2 продолжение. Токсичность приоритетных компонентов СОТС и продуктов их термоокислительной
деструкции, содержащихся в воздухе рабочей зоны.
Сернистый газ 7446−09−5 10,0 3 — - ОД
Нитрит натрия 14 797−65−0 5,0 3 — - Кровь
Тетрахлорэтан 79−34−5 5,0 3 2 В В2 Печень, почки, ЦНС, КП
Трихлорэтан 71−55−6 20,0 4 — - ОД
Т етрахлорметан 56−23−5 20,0 2 2 В В2 Печень, почки, ЦНС, КП
Углерод оксид 8006−61−9 20,0 4 — - ОД
Уксусная кислота 64−19−7 5,0 3 — - рд, ОД
Фенол 108−95−2 0,3 2 — - ССС, почки, печень, ЦНС, ОД
Формальдегид 5000−0 0,8 2 2А В1 ОД, СОГ, сенсибилиз. действие, КП
Этанол 64−17−5 1000 4 — - ЦНС, ОД
Этилметакрилат 140−88−5 0,048 2 В В2 ЦНС, ОД, КП
Хлор 7782−50−5 1,0 2 — - ОД
Хром3+ 1308−38−9 1,0 3 — - ОД, печень, почки, слизистые оболочки
Хром6+ 1333−82−0 0,01 1 1 А ОД, печень, почки, КП
Хлористый водород 7647−01−0 5,0 2 — - ОД
Бензол 71−42−2 5,0 2 1 А Кровь, ЦНС, ГС
Примечание. Обозначения: СAS — уникальный идентификационный номер химических соединений и некоторых смесей- ЕРА — оценка канцерогенной опасности по классификации агентства по охране окружающей среды США- REC — референтная концентрация, установленная по ЕРА в качестве предела ингаляционного воздействия на человека опасных уровней химических веществ- МАИР — классификация международного агентства по изучению рака- ОД — органы дыхания- ЦНС — центральная нервная система- СОГ — слизистая оболочка глаза- ССС — сердечно-сосудистая система- ГС — гормональная система- КП — канцерогенная патология- РД — разнонаправленное воздействие на многие органы и системы организма.
20 июля 2002 года загорелась автоматическая линия механической обработки корпуса главного тормозного цилиндра механосборочного производства ОАО «АВТОВАЗ». Из-за сильного задымления пожару был присвоен повышенный номер сложности. Была проведена эвакуация рабочих. Локализовать и потушить удалось через два часа силами 200 человек и 23 единиц спецтехники. Причина пожара, по мнению специалистов — вспышка охлаждающей жидкости.
Токсикологическая характеристика СОТС. При длительном контакте с кожными покровами и при поступлении паров и тумана через дыхательные пути СОТС могут вызывать то или иное вредное воздействие на организм работающих. Степень и характер этого воздействия зависит от химического состава СОТС и обрабатываемого материала, способа подачи жидкости в зону резания, режимов резания, наличия очистки СОТС и различных защитных и вентиляционных устройств, условий окружающей среды (температуры, влажности и т. п.). Так, например, при работе с минеральными маслами и масляными СОТС на повышенных режимах резания, при обработке труднообрабатываемых материалов при интенсивном разбрызгивании жидкости наблюдается дымление, образование масляного тумана. В результате поступление в дыхательные пути масляного аэрозоля и летучих продуктов термодеструкции СОТС (окиси углерода, хлористого водорода, углеводородов, серистого ангидрида, альдегидов) может в 2.. 13 раз превысить норму (ПДК масляного аэрозоля товарных масляных СОТС в воздухе рабочей зоны составляет 5 мг/м3, паров углеводородов — 300 мг/м3) (перечень химических соединений, подлежащих гигиеническому контролю в воздухе рабочей зоны при эксплуатации СОТС, приведен в санитарных правилах).
Длительная работа в таких условиях приводит к раздражению слизистых оболочек верхних дыхательных путей и даже развитию липоидной пневмонии, снижению общей иммунобиологической реактивности организма, изменению нервной системы.
При длительном контакте с масляными СОТС у рабочих могут возникать профессиональные кожные поражения (дерматозы): масляные фолликулиты, гиперкераторы, масляные папиломы, хронические пигментации, сухость и шелушение кожи. Однако их возникновение и развитие во многом определяются индивидуальной предрасположенностью работающих, наличием на коже микротравм (царапин, ссадин, раздражений кожи спецодеждой, пропитанной маслом). Наиболее часто локализация дерматозов наблюдается на кистях, особенно на правой.
Эмульсионные СОТС, содержащие специальные присадки, могут вызывать повреждение жировой смазки кожи, ее покраснение и появление узелков, пузырьков, корочек (дерматитов). Синтетические СОТС, содержащие некоторые виды мыл, могут вызывать мацерацию кожного покрова (размягчение рогового слоя, появление трещин и ссадин). Из встречающихся заболеваний наиболее часто при работе с водосмешиваемыми СОТС возникают профессиональные эпидермиты, проявляющиеся в виде резкой сухости кожи, умеренного шелушения, болезненных трещин.
Интенсивное испарение воды при эксплуатации водо-смешйваемых СОТС приводит к увеличению концентрации их паров в рабочей зоне, а также концентрации присадок в самих СОТС, превышая гигиенические нормативы. При длительном воздействии эмульсий с содержанием нитрита на-
трия свыше 0,2% у работающих возникают головные боли, быстрая утомляемость, потеря аппетита, плохой сон, боли в конечностях вследствие нарушения газового обмена в организме, образования в крови метагемоглобина. Триэтано-ламин, обладая аллергиизирующим действием на организм, вызывает дерматиты. Возникновению контактных дерматитов способствуют также хром, никель, кобальт, появление которых в СОТС возможно при обработке легированных сталей и сплавов.
Важным фактором санитарно-гигиенического состояния СОТС является степень ее поражения микроорганизмами. Микрофлора СОТС может вызывать вторичное инфицирование фолликулов и микротравм, усиливать мацерацию кожи- в результате жизнедеятельности микрофлоры в СОТС могут возникать также токсичные вещества. Бактериальная и грибная микрофлора развивается во всех видах водосмешиваемых СОТС. При их хранении и эксплуатации. В эмульсионных превалируют бактерии, в синтетических — дрожжевые и плесневые грибы [2]. Полусинтетические жидкости занимают промежуточное положение. Осуществляемые в процессе эксплуатации меры (очистка, введение биоцидов и др.) позволяют существенно продлить срок службы СОТС.
Современные СОТС перед внедрением в промышленность проходят всестороннюю лабораторную токсикологическую оценку и санитарно-гигиенические исследования в производственных условиях. Поэтому в соответствии с санитарными правилами к промышленному применению рекомендуют только СОТС, имеющие разрешение органов здравоохранения. на каждую СОТС. Вместе с тем устранение возможного вредного воздействия СОТС на организм работающих может быть достигнуто лишь при условии осуществления комплекса профилактических мероприятий и мер индивидуальной защиты.
При оценке СОТС учитывают канцерогенные свойства веществ, входящих в состав продукта. Все характеристики, на основании которых делается вывод о безопасности СОТС, должны отображаться в паспорте безопасности, данные которого учитывают при составлении санитарно-эпидемиологического заключения, выдаваемого в установленном законном порядке [1].
Рассмотренная в данной работе классификация СОТС по пожароопасным и токсикологическим характеристикам позволяют оптимизировать производственные процессы с целью снижения риска и уменьшения последствий техногенных катастроф, вызванных применением СОТС.
Проведение НИР в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 — 2013 годы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кундиев, Ю. И. Гигиена и токсикология смазочноохлаждающих жидкостей / Ю. И. Кундиев, И. М. Трахтенберг, Г. В. Поруцкий. — Киев: Здоровья, 1982. — 120 с.
2. Санитарные правила при работе со смазочно-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками. № 3935−85. Изд. Официальное. М.: Минздрав СССР, 1985. 12 с.
3. Клушин, М.И. Смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием: Рекомендации по применению / Под ред. М. И. Клушина. М.: НИИМАШ, 1979. 96 с.
FEATURES EDUCATION AERODISPERSE SYSTEMS WHEN USING COOLANTS IN MACHINE-BUILDING ENTERPRISES
© 2011
P.A. Melnikov, candidate of technical sciences, assistant professor of the chair «Mechanics and Engineering protection of environment»
N.M. Bobrovskyi, doctor of technical sciences, assistant professor, professor of the chair
«Internal-combustion engine»
A.N. Popov, postgraduate student D.V. Gussarova, applicant
Keywords: lubricant-cooling technological means- aerodisperse system, fire hazards, environmental hazards, machine-building enterprise.
Annotation: The problems arising from the use of cutting technology tools formachine-building enterprises. Particular attention is paid to the fire hazard and toxicological characteristics of coolants.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой