автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Обеспечение безопасности экипажей от низкочастотных полей электрооборудования на рыбопромысловых судах

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ.

1.1. Воздействие электрических и магнитных полей.

1.2. Источники электромагнитных полей.

1.3. Организация исследований влияния ЭМП на биосферу.

1.4. Нормирование влияния электромагнитных полей.

1.5. Нормативно-техническая документация по проблеме нормирования электрических и магнитных полей.

1.6. Аппаратное обеспечение проведения инструментального контроля параметров ЭМП.

1.7. Методическое обеспечение проведения инструментального контроля параметров ЭМП.

1.8. Защита человека от воздействия неионизирующих излучений.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА НА СУДАХ

ФЛОТА РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

2.1. Особенности судов ФРП, определяющие электромагнитную обстановку в подпалубных пространствах, жилых и служебных помещениях, обусловленную токами промышленной частоты.

2.2. Организация мониторинга неионизирующих излучений на судах ФРП.

2.3. Нормативная база, используемая при определении значений уровней ЭМП на судах.

2.4. Исследования ЭМП промышленной частоты на судах

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВНЕШНИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ОСНОВНЫХ ВИДОВ СУДОВОГО

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

3.1. Внешние магнитные поля кабелей с током промышленной частоты.

3.2. Ближнее магнитное поле электрических машин в переходном и установившемся режимах.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКИПАЖЕЙ НА СУДАХ ФЛОТА РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

4.1. Предварительные замечания.

4.2. О разработках нормативно-технической документации по электромагнитной безопасности для морских судов.

4.3. Задачи создания и обеспечения безопасной электромагнитной обстановки на судах отрасли.

Выводы к главе 4.

В XX веке, особенно во второй его половине, появились новые, доселе неизвестные области техники - атомная энергетика, кибернетика, космическая индустрия и т.п. Теперь жизнь людей не мыслима без электроэнергии, телевидения, телефонной связи и т.п. Однако помимо положительных явлений, облегчающих жизнь и деятельность человека, развитие техники принесло и много негативного: хищническое использование сырья, перепроизводство, крупнейшие техногенные и экологические катастрофы.

Одним из примеров подобных последствий научно-технического прогресса следует назвать явление электромагнитных излучений техногенного происхождения как одного из физических факторов, интенсивно «загрязняющих» как окружающую, так и производственную сферу. Технический прогресс постоянно требует увеличения энерговооруженности различных отраслей народного хозяйства, строительства мощных электростанций, линий электропередач и т.п., что с одной стороны отрицательно влияет на электромагнитную совместимость работы различных технических средств и с другой стороны сопряжено с неуклонным ростом контингента лиц, подвергающихся воздействию биологически значимых уровней электромагнитных полей.

Проблема влияния неионизирующих излучений техногенного происхождения на человека приобрела большое значение на морских судах гражданского назначения, в частности, на рыбопромысловых, поскольку члены экипажей этих судов постоянно в течение многомесячных рейсов находятся под воздействием электрических и магнитных полей, создаваемых мощным и разнообразным судовым электрическим и электронным оборудованием.

И если мониторинг за неионизирующими излучениями радионавигационного оборудования на мостике и открытых палубных пространствах проводится, то влияние электрических и магнитных полей токов промышленной частоты 50 Гц в, так называемых, подпалубных пространствах остается пока вне зоны внимания контролирующих организаций. Не проводится контроль за уровнями воздействия электрических и магнитных полей, отсутствует необходимая нормативная документация, не разрабатываются профилактические меры и способы защиты членов экипажа от упомянутого воздействия. Отсутствует должное внимание к электромагнитным излучениям этого частотного диапазона со стороны проектных организаций судостроительной промышленности, технических служб судовладельцев, классификационных обществ. Между тем, как показывают соответствующие исследования отечественных и зарубежных специалистов, это влияние оказывает негативное воздействие на многие жизненно важные системы и органы человека и на весь организм в целом.

Несмотря на то, что в последние годы сложившаяся ситуация неоднократно обсуждалась на многочисленных отечественных и международных научно-технических конференциях (например, на таких как Пятая и Шестая НТК «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов», Третья конференция по морской индустрии «МАШ№)-2001», научные чтения «Белые ночи» и др.), кардинальных изменений в отношении решения данной проблемы на флоте не наблюдается.

Таким образом, определение основных судовых источников электрических и магнитных полей частоты 50 Гц, изучение их воздействия на членов экипажей в условиях морского плавания, поиск эффективных методов, способов и средств оценки этого воздействия, создание надежной защиты является для флота рыбной промышленности актуальной научно-технической задачей, требующей специальных исследований.

Актуальность проведения подобных исследований, направленных в конечном счете на создание и обеспечение безопасной электромагнитной обстановки на борту судна, подчеркивается в материалах Международного

Кодекса по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращением загрязнения (МКУБ).

Целью настоящей диссертационной работы является создание концепции и разработка научно-технических мероприятий .по обеспечению безопасности экипажей от воздействия низкочастотных полей электрооборудования на рыбопромысловых судах для повышения общей безопасности судов флота отрасли.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе ставятся и решаются следующие задачи:

1 .Изучение и анализ отечественных и зарубежных литературных данных и нормативных документов по вопросам влияния неионизирующих излучений на здоровье людей и их допустимого ограничения.

2. Обследование и оценка электромагнитной обстановки, создаваемой техническими средствами в подпалубных пространствах жизнедеятельности на рыбопромысловых судах.

3.Исследование внешних ближних магнитных полей судового электрооборудования в установившихся и переходных режимах.

4.0пределение и координация состава и содержания основных мероприятий по обеспечению электромагнитной безопасности в зонах жизнедеятельности рыбопромысловых судов.

Перечисленные задачи исследования определили содержание настоящей диссертационной работы.

В первой главе выполнен обзор и анализ состояния электромагнитной безопасности для береговых условий в нашей стране и за рубежом. Определены успехи и недостатки в вопросах изучения, мониторинга и защиты человека от влияния электромагнитных излучений.

Вторая глава посвящена исследованию вопросов электромагнитной безопасности на рыбопромысловом флоте. Определены причины, по которым проблема создания безопасной электромагнитной обстановки для этого флота весьма актуальна. Приведены результаты исследований ЭМО непосредственно на судах отрасли. Оценены основные эмиттеры электромагнитных излучений на судах и наиболее неблагоприятные в отношении электромагнитной безопасности судовые зоны и помещения. Определены имеющиеся недостатки в создании благоприятной ЭМО на судах флота рыбной промышленности.

В третьей главе выполнены исследования внешних магнитных полей типичных разновидностей основных видов судового электрооборудования. Оценены зависимости изменения магнитной индукции от расстояний до точки измерения, от особенностей конструкции и режима работы оборудования.

Четвертая глава посвящена разработке рекомендаций проектантам судов по созданию безопасной для здоровья членов экипажей ЭМО уже на этапе проектирования и непосредственно «Программы создания и обеспечения безопасной электромагнитной обстановки на судах отрасли».

В процессе выполнения диссертационной работы экспериментальные исследования с участием автора проводились на судах Калининградской рыбопромышленной компании «Запрыба» (ОАО «Тралфлот» ), Калининградского АО «Атлантрыбфлот», в лаборатории BMA им. Н.Г. Кузнецова.

Результаты исследований, выводы и рекомендации, полученные в работе, могут быть использованы проектными организациями судостроительной промышленности и техническими службами судовладельцев при проектировании и в процессе эксплуатации рыбопромысловых судов с целью достижения на них безопасной для жизнедеятельности экипажей электромагнитной обстановки, определяемой воздействием в подпалубных пространствах электромагнитных излучений промышленной частоты 50 Гц.

Научные положения, результаты расчетов и экспериментальных исследований, составляющих диссертационную работу, докладывались автором и обсуждались на отечественных и международных конференциях и симпозиумах в г. С-Петербург, г. Калининград, г. Варна (Болгария).

По теме исследования опубликованы 8 научных публикаций [52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59].

Результаты работы использованы:

- при разработке проекта Санитарных норм и правил «Морские суда промыслового флота Российской Федерации»;

- при рассмотрении ряда проектов рыбопромысловых судов, проходящих экспертизу в институте «Гипрорыбфлот»;

- при разработке и создании опытных и промышленных образцов судовых систем и устройств автоматизации и электрооборудования институтом «Гипрорыбфлот», ООО «Стерикон», ООО «ЭРМА» (С.Петербург).

Таким образом, на защиту выносятся:

- анализ специфических показателей и характеристик, определяющих особенно важное значение обеспечения электромагнитной безопасности на судах ФРП; результаты исследований электромагнитной обстановки на рыбопромысловом флоте и определяющие ее причины;

- результаты исследований ближних магнитных полей основных видов судового электрооборудования и порядок оценки величины их магнитной индукции;

- порядок определения на стадии проектирования судов зон и помещений, неблагоприятных в отношении электромагнитной обстановки, обусловленной воздействием электромагнитных полей частотой 50 Гц;

- «Программа создания и обеспечения безопасной электромагнитной обстановки на судах отрасли».

1. ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

1. Обеспечение электромагнитной безопасности на морских судах и в особенности на судах ФРП должно рассматриваться как одно из обязательных направлений работ по реализации требований МКУБ и Морской Доктрины Российской Федерации на период до 2020 года.

2. Организация системы обеспечения электромагнитной безопасности экипажей возможна только на базе, специальных нормативных документов, учитывающих особенности судовых условий. В действующих правилах и нормах задача обеспечения ЭМБ во всей ее полноте не ставилась и они этим условиям не отвечают.

3. Новые нормативные документы, содержащие вопросы обеспечения ЭМБ на судах, которые подготавливаются/вводятся в настоящее время в РФ, оказываются недостаточно координированными и взаимосвязанными с более общими федеральными и международными нормативными документами.

4. Во вновь разрабатываемых руководящих документах/стандартах, которые по своему существу должны определять нормативную базу обеспечения ЭМБ на судах, необходимы уточнения и согласования регламентируемых параметров ЭМП и по их составу, и по их предельно допустимым значениям.

5. Эти и им подобные документы должны создаваться комплексно, так, чтобы условия обеспечения ЭМБ экипажей обязательно учитывались в технических и организационных решениях, начиная со стадии проектирования судов.

6. В разрабатываемых новых нормативно-технических документах по ЭМБ на судах не уделяется должного внимания ограничениям влияния низкочастотных магнитных полей, несмотря на доказанное их негативное действие на здоровье людей.

7. В разделах требований по электромагнитной совместимости правил морских классификационных обществ, в том числе и РМРС, необходимо предусмат

179 ривать вопросы ЭМБ, решение которых обеспечивается техническими средствами.

8. Завершающей, контрольной фазы обеспечения электромагнитной безопасности на судах является тестирование электромагнитной обстановки в пространствах жизнедеятельности экипажей, инструментальная проверка соответствия реальных значений параметров электромагнитной эмиссии их граничным значениям, установленным гигиеническими нормами для судовых условий.

9. Обеспечение ЭМБ плавсостава судов ФРП требует решения большой совокупности задач, основные из которых представлены в разработанной здесь Программе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная диссертационная работа доказывает нижеследующие общие положения, которые определяют значимость, состав и содержание задач по обеспечению электромагнитной безопасности на судах флота рыбной промышленности:

1. Изучение данных современных обширных материалов по вопросам биологических воздействий электромагнитных полей, безусловно, показывает возможность вредных последствий для здоровья людей при повышенной жесткости электромагнитных излучений в пространствах жизнедеятельности. Авторитетными международными организациями (ЕС, Всемирная организация здравоохранения и др.) признана опасность неблагоприятного влияния на людей неионизирующих электромагнитных излучений и необходимость защиты от них населения в целях снижения риска для здоровья.

2. В настоящее время разработаны и действуют многочисленные международные, национальные и ведомственные законы/стандарты и нормативные документы, предназначенные для обеспечения защиты жизнедеятельности от воздействия магнитных полей. Анализ этих документов показывает их подчас существенное различие по составу допустимых условий облучения и по предельным значениям регламентируемых параметров воздействующих полей. Вместе с тем содержание нормативных документов однозначно указывает на необходимость их использования при постановке и решении задач обеспечения электромагнитной безопасности на судах во всём спектре неионизирующих излучений.

3. Задачи обеспечения электромагнитной безопасности плавсостава на рыбопромысловых судах представляют особую значимость по следующим причинам:

- рыбопромысловые суда имеют по сравнению с судами других назначений, как правило, повышенные уровни удельных мощностей источников и потребителей электроэнергии;

- специализированные судовые помещения промыслового, поискового, технологического и рефрижераторного назначения имеют высокую насыщенность электрооборудованием (в том числе - установками с большой единичной мощностью);

- члены экипажей рыбопромысловых судов помимо несения штатных вахт дополнительно работают в технологических помещениях у электрифицированных механизмов;

- ежедневный режим напряженной повышенной продолжительности работы членов экипажей сохраняется в течении длительных (до 8- 9 месяцев) промысловых рейсов.

Значимость проблеме обеспечения электромагнитной безопасности на морских судах придается Международным кодексом по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращению загрязнения.

4. Нормативно-технической документацией по проектированию, постройке и эксплуатации судов рыбопромыслового флота не предусматриваются положения, направленные на обеспечение электромагнитной безопасности плавсостава в судовых помещениях. Мониторинг электромагнитных воздействий на судах выполняется органами надзора только для радиочастотных диапазонов и относится к надпалубным пространствам. Воздействия, вызываемые электромагнитными полями низких частот (прежде всего частоты 50 Гц), характерные для внутренних помещений судна, как правило, во внимание не принимаются.

5. Исследование электромагнитной обстановки на ряде судов рыбопромыслового флота показали, что многие элементы электрооборудования создают внешние магнитные поля с повышенными значениями напряженности. Величины магнитной индукции в подпалубных пространствах при определенных режимах работы оборудования достигают сотен мкТл. Наиболее высокие значения магнитной индукции зафиксированы, естественно,, в близи корпусов электрических машин, поверхностей кабельных трасс, шинопроводов распределительных устройств. Эти величины резко убывают по мере удаления от источников излучений. В жилых помещениях и местах несения вахт в машинно-котельном отделении величины магнитной индукции оказываются в пределах от единиц до десятков и даже сотен мкТл. Уровни напряжённости электрической составляющей электромагнитного поля, как правило, ниже установленных допустимых норм.

6. Выполненное для ряда судовых помещений тестирование естественного магнитного поля Земли показало сильное экранирующее действие корпусных конструкций. Существенно гипомагнитная обстановка в таких судовых помещениях без техногенных источников постоянных магнитных полей является фактором, который по современным представлениям может отрицательно влиять на состояние здоровья и, следовательно, должен учитываться при разработке мер по обеспечению безопасности.

7. Проведенные лабораторные исследования и расчеты магнитных полей типичных кабелей и электрических машин морского исполнения уточнили данные об их пространственных и временных характеристиках, определяющих электромагнитную обстановку в судовых помещениях. Для типичных судовых элементов-эмиттеров магнитных полей ориентировочно оценены границы гигиенически опасных зон как в установившихся, так и в переходных режимах. Совокупность этих данных предназначена и нужна для формирования правил и норм обеспечения электромагнитной безопасности на судах рыбопромыслового флота.

8. Проблема обеспечения электромагнитной безопасности от воздействия электромагнитных полей в судовых зонах является преимущественно технической, так как опасные, агрессивные ЭМП имеют техногенный характер и защита экипажей от действия этих полей может быть осуществлена прежде всего техническими средствами Базисом для этих технических решений должны быть обоснованные и признанные медико-гигиенические ограничения электромагнитных воздействий на людей.

9. В отечественной и зарубежной специализированной нормативно-технической документации по электромагнитной безопасности существует значительное количество подчас негармонизированных стандартов, положений, требований к предельно-допустимым уровням электромагнитных излучений, не учитывающих одновременность влияния на человека различных физических факторов и специфических условий жизнедеятельности, таких, в частности, как условия труда и повседневной жизни плавсостава рыбопромысловых судов. Этим исключается возможность непосредственного применения для судов общих нормативных документов.

10. Новые нормативные документы, содержащие вопросы обеспечения электромагнитной безопасности на судах, которые подготавливаются/вводятся в настоящее время в РФ, оказываются недостаточно согласованными и взаимосвязанными с более общими федеральными и международными соответствующими документами.

11. Обеспечение электромагнитной безопасности экипажей рыбопромысловых судов требует проведения комплекса мероприятий, состав и содержание

184 которых представлен в разработанной здесь Программе. Основными направлениями этого комплекса должны явиться: создание норм и правил обеспечения ЭМБ на судах, гармонизированных с федеральными/международными стандартами; контроль и корректировка проекгно-конструкторских решений по обеспечению ЭМБ на стадии проектирования судов; создание средств и методов инструментального контроля электромагнитной обстановки в судовых помещениях; проведение мониторинга ЭМО в судовых пространствах; разработка принципов и правил обеспечения электромагнитной безопасности в эксплуатационных условиях; продолжение исследований влияния ЭМП на здоровье членов экипажей; обучение руководства судовладельческих организаций и плавсостава основам электромагнитной гигиены.

12. Обеспечение электромагнитной безопасности на морских судах и в особенности на судах рыбопромыслового флота должно быть одним из обязательных направлений работ по реализации требований Международного кодекса по управлению безопасной эксплуатацией судов и предотвращению загрязнения.

1. Ю.Г. Григорьев и др. Электромагнитная безопасность человека. Справочно-информационное издание. Российский национальный комитет по защите от неионизирующего излучения, 1999 г-145 с.

2. Г. Воронин. Обеспечение электромагнитной совместимости технических средств, №1,2000 г.- с. 22 24.

3. Н.Г. Птицына, Дж. Виллорези и др. Естественные и техногенные низкочастотные магнитные поля как факторы, потенциально опасные для человека. Успехи физических наук, № 7,1998 г. с. 768 - 791.

4. В.И. Баньков, Н.П. Макарова, Э.К. Николаев. Низкочастотные импульсные сложномодулированные электромагнитные поля в медицине и биологии. Екатеринбург, Изд. Уральского университета, 1992 г.- с. 9 17.

5. У.Р. Эйди, X. Дельгадо, Ю.А. Холодов Электромагнитное загрязнение планеты и здоровье. Наука и человечество, 1989 г.- с. 11 18.

6. JI.B. Медикана. Инфранизкочастотное магнитное поле и проблемы электромагнитной экологии. Труды научных чтений «Белые ночи в МАНЭБ». Секция «Электромагнитная экология». С.-Петербург, 1999 г.- с.53 58.

7. А.М. Вишневский и др. Оценка экологической опасности в зонах электромагнитных влияний на судах и морских сооружениях. Труды научных чтений «Белые ночи в МАНЭБ». Секция «Электромагнитная экология», С.-Петербург, 1999 г.-с. 26-28.

8. М.Н. Тихонов, Н.Д. Кудрин, В.В. Довгуша. Электромагнитный смог бич нашего времени. Энергия, № 10,1997 г.- с. 26 - 31.

9. С.М. Аполлонский. О проблеме электромагнитной радиации в г. Санкт-Петербург. Труды научных чтений «Белые ночи в МАНЭБ».С-Петербург, 1999 г.-с. 14-18.

10. Ю.Г. Григорьев. Биоэлектромагнитная совместимость и население. Сборник докладов шестой Российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов». С-Петербург, 2000 г.- с. 468 472.

11. С.М. Аполлонский. Труды научных чтений «Белые ночи в МАНЭБ». С.-Петербург, 1999 г.- с. 5, 6.

12. Ю.А. Холодов, Н.П. Лебедева. Реакция нервной системы человека на электромагнитные поля. Наука, 1992 г.- с. 104-123.

13. H.A. Решетов. Безопасность судоходства и ЭМС. Сборник докладов пятой Российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов». С.-Петербург, 1998 г.-с. 330-334.

14. В.В. Белокрылов. Биологическая совместимость, реалии и перспективы. Сборник докладов шестой научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов». С.-Петербург, 2000 г.- с. 472 475 .

15. А.Н. Кузнецов. Биофизика электромагнитных воздействий. Основы дозиметрии, Москва, 1994 г.- с. 246 250.

16. А.Е. Кондакова, Э.Я. Желиховская. Анализ документального потока по проблеме «Электромагнитная биология. Сборник научных трудов под редакцией проф. Т.В. Коляды.». Москва, 1990 г.- с. 75-85.

17. JI.B. Куликова. Аналитический.обзор основных норм по воздействию электромагнитных полей на человека. Труды Алтайского Государственного технического университета им. И.И. Ползунова. Выпуск 7. г. Барнаул, 1997 г.-с. 51 56.

18. Европейский стандарт ENV 50166-1 «Воздействие на человека электромагнитных полей низкой частоты (0-40 кГц)»- 23 е.

19. ГОСТ 12.1.002-84. «Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.»- 5 с.

20. СанПиН 2.2.4.723-98. «Переменные магнитные ноля промышленнной частоты (50 Гц) в производственных условиях.»- 18 с.

21. МУК 4.3.044-96 «Определение уровней ЭМП, границ санитарно-защитной зоны и зон ограниченной застройки в местах размещения передающих средств радиовещания и радиосвязи кило-, гекто- и декаметрового диапазонов».

22. МУК 4.3. 045-96 «Определение уровней ЭМП в местах размещения средств связи и 4- М радиовещания».

23. МУК 4.3. 680-97 «Определение плотности потока излучения ЭМП в местах размещения радиосредств, работающих в диапазонах частот 700 МГц -300 ГГц.