Электромагнитное излучение металлургического оборудования
Электромагнитное поле от промышленного оборудования вызывает нарушение жизненно важных органов и систем человека (мозга, сердца, сосудов, нервы, работа легких, желудочно- кишечного тракта, и др.)
Энергия электромагнитного поля поглощается тканями человека, превращаясь в теплоту. Тепловой эффект возникает за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.) и токов проводимости в жидких составляющих тканей, крови и т.п. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, то возможно повышение температуры тела. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь). Облучение глаз может вызвать помутнение хрусталика (катаракту).
Влияние электромагнитных полей заключается не только в их тепловом воздействии. При действии поля происходит поляризация макромолекул тканей и ориентация их параллельно электрическим силовым линиям, что может привести к изменению их свойств: нарушению функций сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.
В работе исследовали уровни ЭМП оборудования литейного цеха АО «Казферросталь».
Уровни ЭМП дуговой печи и индукционной плавильной печи представлены в табл.1, а также результаты измерений характеристик электромагнитного поля (электрическая и магнитная составляющие) при работе дуговых электрических печей ДСП-1 и ДСП-2, трансформаторов 1ТДН-110/10, 2ТДН-110-10 и агрегата «ковш-печь» (АКП) АО «КазФерросталь». Здесь представлены измерения ЭМП при работе индукционной плавильной печи КазНТУ имени К.И.Сатпаева модели ЛПЗ-2-67М.
Как видно, электрическая составляющая ЭМП максимальна у трансформатора 1ТДН-110/10 (12 кВ/м на расстоянии 0,5); 2ТДН-110-10 (10 кВ/м на расстоянии 0,5 м); дуговой печи ДСП-1 (8 кВ/м на расстоянии 0,5 м).
С увеличением расстояния от источника ЭМП до рабочего места уровни электрической составляющей ЭМП существенно снижаются. Так, у дуговой печи ДСП-1 уровни ЭП ЭМП характеризуются 8 кВ/м; 5 кВ/м; 2кВ/м (на расстоянии 0,5 м; 1,0 м; 2,0 м соответственно) .
У дуговой печи ДСП-2 уровни ЭП ЭМП изменяются в следующей последовательности: 9 кВ/м; 6 кВ/м; 3 кВ/м (соответственно при расстоянии от источника ЭМП 0,5; 1,0 м; 2,0 м). У трансформатора 1ТДН-110/10, питающего электроэнергией плавильную печь ДСП-1, уровни ЭП ЭМП составляют 12 кВ/м; 8 кВ/м и 4 кВ/м (через 0,5 м; 1,0 м и 2,0 м соответственно). Агрегат “ковш-печь” характеризуется значениями ЭП ЭМП 8 кВ/м (0,5м от источника); 6 кВ/м(1,0м от источника; 4 кВ/м(2,0м от источника).
Минимальные значения ЭП ЭМП наблюдаются у индукционной плавильной печи марки ЛПЗ -2 – 67М: 6 кВ/м; 3 кВ/м и 1,0 кВ/м (0,5;1,0;2,0 м от источника ЭМП соответственно). Магнитное поле (МП) электромагнитного поля изменяется у вышеописанных агрегатов следующим образом. Максимальные уровни МП при работе наблюдаются у трансформатора 2ТДН -110/10, обеспечивающего электроэнергией плавильную дуговую печь ДСП-2 (1,22 мкТл; 1,1 мкТл; 0,6мкТл).
Магнитная составляющая ЭМП у плавильной дуговой печи ДСП-1 также выше нормы (0,2 мкТл) на расстоянии 0,5 м магнитное поле характеризуется 0,25 мкТл; на расстоянии 1,0 м - 0,11 мкТл; на расстоянии 2,0 м -0,06 мкТл. Магнитное поле (МП) у плавильной дуговой печи ДСП-2 также выше допустимого значения (0,2 мкТл) и изменяется с расстоянием следующим образом: 0,24; 0,15; 0,10 мкТл (соответственно на расстоянии 0,5 м; 1,0 м; 2,0 м).
Таблица 1. Результаты измерений электромагнитных полей при работе дуговых и индукционной плавильных печей без экранирования
|
Номера источников |
Расстояние от источника, м |
Название источника |
Е1, кВ/м |
Норма Е1, кВ/м |
Е2, кВ/м |
Норма Е2, кВ/м |
В1, мкТл |
Норма В1, мкТл |
В2, нТл |
Норма В2, нТл |
|
1 |
0,5 |
ДСП-1 |
8 |
0,5/1/ 5 |
0,3 |
0,5/1/ 5 |
0,25 |
0,2 |
1,5 |
0,2 |
|
1 |
5 |
0,2 |
0,11 |
1,3 |
||||||
|
2 |
2 |
0,1 |
0,06 |
1,5 |
||||||
|
2 |
0,5 |
ДСП-2 |
9 |
0,5 |
0,24 |
1,6 |
||||
|
1 |
6 |
0,2 |
0,15 |
1,8 |
||||||
|
2 |
3 |
0,1 |
0,1 |
1,2 |
||||||
|
3 |
0,5 |
1ТДН- 110/10 |
12 |
0,3 |
0,22 |
0,8 |
||||
|
1 |
8 |
0,2 |
0,11 |
0,6 |
||||||
|
2 |
4 |
0 |
0,08 |
0,4 |
||||||
|
4 |
0,5 |
2ТДН- 110/10 |
10 |
0,4 |
1,22 |
1,2 |
||||
|
1 |
7 |
0,2 |
1,11 |
1 |
||||||
|
2 |
3 |
0 |
0,6 |
0,8 |
||||||
|
5 |
0,5 |
АКП |
8 |
0,5 |
1,2 |
0,5 |
||||
|
1 |
6 |
0,3 |
1,1 |
1,2 |
||||||
|
2 |
4 |
0,1 |
1,4 |
1,4 |
||||||
|
6 |
0,5 |
ЛПЗ-2-67М |
6 |
0,1 |
0,4 |
1,5 |
||||
|
1 |
3 |
0,05 |
0,2 |
1 |
||||||
|
2 |
1 |
0,02 |
0,12 |
0 |
Магнитное поле трансформатора 1ТДН-110/10 характеризуется значениями: 0,22; 0,11; 0,08 мкТл (на расстоянии 0,5 м; 1,0 м; 2,0 м; соответственно).
Очень высокие значения магнитного поля наблюдаются у агрегата “ковш-печь” (АКП): 1,2 мкТл (на расстоянии 0,5 м); 1,1 мкТл (на расстоянии 1,0м от источника); 1,4 мкТл (на расстоянии 2,0 м от источника). Самые низкие значения магнитного поля наблюдаются у индукционной плавильной печи: 0,4; 0,2; 0,12 мкТл (на расстоянии 0,5; 1,0; 2,0 м от источника ЭМП).
Для защиты работников от ЭМП печного оборудования изготовлены были два экрана: один для дуговой электрической печи, второй - для индукционной плавильной печи.
На рис.1 представлена схема экранирования электромагнитных полей (ЭМП) дуговой сталеплавильной печи ДСП- 1. При работе дуговой печи происходит интенсивное излучение ЭМП в окружающую рабочую зону. Для защиты от прямого действия ЭМП рекомендуется сложный раздвижной экран (4), который используется следующим образом. Работник (сталевар) располагается в позиции 8. Для наблюдения за ходом процесса расплавления шихты, сталевар приводит в движение створки экрана-подвижные части (6) сложного раздвижного экрана (СРЭ), которые при движении из неподвижной части экрана (7) увеличивают площадь окна (5). Между сталеваром и источником ЭМП остается сетка (размер сеточного элемента (2-8) λ) , а расстояние между сеточными элементами (200-300)λ. Сталевар может находиться в разных местах по отношению к печи, поэтому все три рабочих места экранируется экранами СРЭ. При этом экран СРЭ может перемешаться по цеху и экранировать не только процесс расплавления, но и излучение трансформатора и АКП (агрегат “ковш- печь”).
На рис. 1 представлена схема экранирования ЭМП при работе индукционной плавильной печи модели ЛПЗ-2-67М. Сложный раздвижной экран (СРЭ) располагается перед индукционной печью на расстоянии 800λ, а рабочее место сталевара (оператора) находится на расстоянии 1100λ. Где λ–длина радиоволны СВЧ на частоте 300 ГГц, т.е. λ=1 мм. Если сталевар (оператор) будет менять рабочее место, тогда экран СРЭ может перемещаться (на роликах) и обеспечить экранирование в любой точке рабочего пространства.
Рис. 1. Схема экранирования ЭМП индукционной печи ЛПЗ-2-67М
1 - дуговая сталеплавильная печь ДСП-1; 2 – электропитание (шины); 3 – трансформатор 1ТДН-110/10; 4 – сложный раздвижной экран (СРЭ) от ЭМП; 5 – окно для наблюдения; 6 – подвижная часть СРЭ; 7 – неподвижная часть СРЭ (сетка); 8 – рабочее место сталевара
Заключение: исследовано электромагнитное поле металлургического оборудования (дуговая печь, трансформатор дуговой печи, индукционная печь). Рекомендованы экраны для защиты от ЭМП.