Обеспечение условий труда на приёмных пунктах комбикормовых производств

Полный текст

Комбикормовая отрасль Российской Федерации, в связи с возрастающими потребностями, будет увеличивать объемы производства. В 2023 году производство комбикормов в стране по сравнению с 2019 годом увеличилось на 15,7% и составило 35,2 млн. т. Наша страна входит в первую десятку производителей комбикормов, занимая шестое место в мире. В 2024 году в Российской Федерации насчитывалось 262 предприятия по производству комбикормов, которые, преимущественно, используют отечественное оборудование [1, 2]. Анализ рынка комбикормов в России в 2019-2023 гг. и прогноз на 2024-2028 гг. представляют интерес.

Пшеница является основным компонентом для получения комбикормов для животных и птицы [3], а также основной зерновой культурой, выращиваемой во всем мире. По данным на 2022 год [4] на ее долю приходится 794 млн. тонн из 2765 млн. тонн всех зерновых культур. По производству пшеницы Российская Федерация является третьим производителем (85,2 млн. т/год), уступая Китаю (135, 8млн.т/год) и Индии (105 млн. т/год) [5].

Увеличение производства комбикормов приводит к возрастанию мощностей производства, созданию новых и реконструкции существующих предприятий, повышению нагрузок на работающих и ухудшению условий и безопасности труда [6-14].

Анализ технологического процесса производства комбикормов на приемном пункте и результатов специальной оценки условий труда позволил выявить наиболее вредные и опасные факторы производства, воздействующих на обслуживающий персонал. Оказалось, что около 40% времени они подвержены воздействию физических перегрузок, около 30% времени – психофизиологических перегрузок, а примерно 50% времени смены – пылей высоких значений концентраций. Данные измерений концентрации пыли показали, что наиболее высокие значения имели место при залповом ссыпании сыпучего материала из транспортного средства в приемный (выгрузной) бункер, значения которой превышали нормы более, чем в 100 раз, аотсутствие автоматического регулирования при выгрузке сыпучего материала из бункера усугубляет данную ситуацию.

С другой стороны, имеет место влияние неравномерности на работу производственного оборудования, которое функционирует в условиях перегрузок рабочих органов, чтоприводит к преждевременному износу и выходу его из строя, простоям приемного пункта, необходимости дополнительного проведения работ в условиях повышенных концентраций пыли и опасных ситуаций.

На приемных пунктах предусмотрены технические средства безопасности труда для снижения пылевыделений от сыпучих материалов, имеются средства для регулирования его пропускания на приемный транспортер, однако условия труда работников остаются неблагоприятными из-за обслуживания оборудования в условиях воздействия высоких уровней тяжести и напряженности. Указанное выше говорит о том, что необходимо решать вопросы в направлении обеспечения равномерности процессаистечения материала к месту его нахождения и, тем самым, снижать уровни опасности и вредности производства на приемном пункте

В настоящее время активно ведутся исследования в направлении обеспечения равномерности ссыпания и транспортировки, совершенствования оборудования и автоматизации производственных процессов при получении комбикормовой продукции [13-16]. Однако эти работы лишь косвенно учитывают влияние на снижение неблагоприятного воздействия на работников параметров технологического производства. С другой стороны, исследования в области создания благоприятных условий труда работников производства [17-21] недостаточно учитывают влияние параметров технологического процесса на показатели безопасности труда.

Объектом исследования являются условия труда работников при разгрузке зернового материала из бункера приемного пункта элеватора на транспортирующее оборудование.

Цель исследований: создание нормируемых условий для работающих и производственного оборудования на приемных пунктах элеваторов комбикормового производства.

Задачи исследований: изучение факторов, влияющих на процесс истечения пшеницы из транспортного средства и выгрузногобункера; обоснование аналитических зависимостей, устанавливающих взаимосвязь площадей пропускания выпускных отверстий бункера при заданном равномерном истечении материала «пшеница» в условиях безопасного функционирования оборудования приемного пункта от наполнения бункера и объема просыпаемого материала.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились на: комбикормовом предприятии Брянской области; в научной лаборатории по оценке условий труда и экологической безопасности кафедры Безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии Брянского государственного аграрного университета.

Для исследования факторов, влияющих на процесс равномерного истечения пшеницы из экспериментального (пирамидального) бункера, использованы зависимости для истечения крупнозернистого материала [22, 23], которые являлись основой для получения выражения предельного объемного истечения из выпускного отверстия рассматриваемой секции выгрузного бункера в целях обеспечения безопасного функционирования процесса истечения пшеницы [23-26]:

$Q_{пр}=\sqrt{\frac{32g{r}^5}{(tg{\alpha }_1+tg{\alpha }_3+tg{\alpha }_2+tg{\alpha }_3)}}$                                                               (1)

 

где Q – объёмное истечение пшеницы из бункера, м³/ч; g – ускорение свободного падения, м/с²; α₁, α₂ , α₃ – углы между боковыми стенками и вертикальной осью экспериментального выгрузного бункера град; r – радиус вписанной окружности поперечного сечения выгрузного бункера, м.

 

Рис. 1.Экспериментальные данные зависимости скорости истечения пшеницы(расхода продукта) от площади пропускания (выпускного отверстия) при начальном наполнении бункера 0,05 м³ и порциях 1-26

 

На этом этапе экспериментальных исследований были получены зависимости равномерного истечения пшеницы от порций опустошения бункера при значениях площадей пропускания продукта S_во (0,002 м²; 0,004 м²; 0,006 м²; 0,008 м²) при различном первоначальном наполнении бункера (рис. 1-3). Задаваясь определенными значениями равномерной скорости истечения сыпучего материала пшеницы при начальной наполненности 0,05 м³; 0,04 м³; 0,03 м³, получали, соответственно, значения площадей пропускания выпускных отверстий в течение всего времени t_n опустошения выгрузного бункера [25].

 

Рис. 2.Экспериментальные данные зависимости скорости истечения пшеницы (расхода продукта) от площади пропускания (выпускного отверстия) при начальном наполнении бункера 0,04 м³ и порциях 1-26

 

В связи с этим эксперимент проходил по следующему алгоритму.

1. Заполняли бункер материалом объемом 0,05 м³.
2. Согласно смоделированной ситуации было установлено, что средняя скорость истечения для лабораторной установки устанавливалась в районе 0,8 кг/с, что соответствует среднему времени опустошения бункера при его начальной наполненности 0,05 м³– 49 с.
3. Согласно данным, полученным на основании эксперимента [9, 10], устанавливалась ширина открытия заслонки для пшеницы при массе одной порции пшеницы равной 7,77 кг и ее объеме 0,01 м³: 2,5 см для порции 1; 2,84 см для порции 2; 2,46 см для порции 3; 2,8 см для порции 4; 3,5 см для порции 5.
4. Контролировалось время наполнения порции (тары) с контрольным взвешиванием тары для проверки.
5. Изменяли ширину раскрытия заслонки с точность до 1 мм по времени наполнения порции после наполнения предыдущей по предыдущему алгоритму.
6. В случае несоответствия времени наполнения порции производилось изменение ширины раскрытия заслонки в большую или меньшую сторону для поддержания постоянного расхода.
7. Повторялись п. 1-6 при объемах 0,04 м³; 0,03 м³ засыпаемого материала, соответственно.

 

Рис. 3. Экспериментальные данные зависимости скорости истечения пшеницы (расхода продукта) от площади пропускания (выпускного отверстия) при начальном наполнении бункера 0,03 м³ и порциях 1-26

 

Входными данными этого эксперимента являются: начальный объем материала в бункере (соответственно 0,05 м³; 0,04 м³; 0,03 м³), скорость истечения пшеницы (0,8 кг/с). Выходными данными – время наполнения отдельных порций по мере опустошения бункера, масса этих порций и суммарное время опустошения бункера, фактическая скорость истечения сыпучего материала и площадь пропускания выпускного отверстия бункера для каждой порции.

Результаты исследований. Из графиков (рис. 1-3) видно, что значения скорости истечения пшеницы для первых и последних порций при открытии заслонки площадью 0,002 м² отличаются незначительно. При дальнейшем увеличении площади пропускания бункера, наблюдается расхождение значений истечения, причем у первых порций расход больше чем у последних. Максимальное расхождение значений скорости истечения наблюдается при площади пропускания 0,008 м² и составляет 5,76 кг/с max (порция 1) – 2,37 кг/с min (порция 26). Для средних порций (порции 4-22) значения скорости истечения отличаются незначительно, что говорит о стабильном характере истечения пшеницы из бункера в средней стадии процесса его опустошения. Для начальной стадии процесса опустошения бункера характерна высокая скорость истечения (порции 1-3), особенно при площади пропускания 0,008 м². Для конечной стадии процесса опустошения бункера характерна низкая скорость истечения (порции 23-26), особенно при площади пропускания 0,008 м². Это говорит о нестабильном характере истечения пшеницы из бункера в начальной и конечной стадиях процесса.

Заключение. На работающих в приёмных пунктах комбикормовых предприятий воздействует множество факторов: но определяющими являются тяжесть и напряжённость трудового процесса, которые связаны с возможными аварийными ситуациями из-за повышенной нагрузки на транспортёр, а также возникновением повышенной запылённость воздуха из-за залповой выгрузки сыпучего материала в бункер.

Одним из направлений снижения воздействия этих факторов является обеспечение равномерной подачи сыпучего материала из приёмного бункера на транспортёр, что способствует равномерному распределению нагрузки и снижению вероятности возникновения перегрузки и, как следствие, уменьшению тяжести на 23% и напряжённости трудового процесса у работающих на 25%. При этом следует отметить, что равномерная подача позволяет уменьшить выброс пыли в рабочую зону на 8%, из-за её отвода вместе с сыпучим материалом на транспортёр.

 

Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Об авторах

Татьяна Ивановна Белова

Брянский государственный аграрный университет

Email: belova911@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6114-2315

доктор технических наук, профессор

Россия, Кокино, Брянская обл.

Евгений Михайлович Агашков

Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева

Email: evgenii-agashkov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-4800-9194

кандидат технических наук, доцент

Россия, Орёл

Роман Владимирович Шкрабак

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

Email: shkrabakrv@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0128-0510

кандидат технических наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Кристина Игоревна Портнова

Брянский государственный аграрный университет

Email: kristinaportnova10@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-7524-7584

аспирант

Россия, Кокино, Брянская обл.

Владимир Степанович Шкрабак

Санкт-Петербургский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.shkrabak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3331-624X

доктор технических наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы