Рубрика: Статья
Испытания СИЗОД на этапе разработки и производства: новые возможности и преимущества
Разработка и производство средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) невозможны без контроля качества. В этой статье мы рассмотрим, какие проблемы может избежать компания при регулярных испытаниях СИЗОД на каждом жизненном цикле продукта и как это влияет на рыночные перспективы компании.
Почему важно тестировать СИЗОД на этапе разработки?
Именно на этапе исследования и разработки формируется основа безопасности, эффективности и удобства будущего изделия. Тестирование СИЗОД на стадии разработки — это творчески-аналитический процесс для инженера-конструктора, который может создать будущие условия эксплуатации СИЗОД, даже экстремальные, например, при повышенной легочной вентиляции, и удостовериться, что он защитит конечного пользователя во враждебной для дыхания среде. Поэтому испытания СИЗОД на этапе разработке позволяют:
1) Выявить слабые стороны конструкции при проведении стресс-тестов.
2) Оптимизировать характеристики еще до выхода продукта на рынок.
3) Снизить риски брака при массовом производстве.
4) Выявить слабые и ненадежные технологические и инженерные решения.
5) Оценить эффективность и надежность компонентной базы.
6) Подготовиться к успешной сертификации.
7) Ускорить выход на рынок.
В условиях современного рынка разработчики СИЗОД находятся в постоянном поиске новых решений — конструкторских, компонентных и т.п., чтобы отвечать международным критериям безопасности, отличаться от конкурентов и оптимизировать издержки.
Представим такой кейс:
Оптимизация СИЗОД
Разработчик фильтрующих СИЗОД решил оптимизировать конструкцию лицевых частей и применить в качестве эксперимента новый фильтрующий материал, который может повысить степень защиты и увеличить срок ношения. Испытание новой модели респиратора на стадии разработки покажет, соответствует ли она требованиям стандартов и стоит ли запускать массовое производство новой модели.
Почему важно тестировать СИЗОД на этапе производства?
Получение сертификации – это важный этап, но он не гарантирует, что каждая партия СИЗОД будет соответствовать заявленным характеристикам. Производственные процессы подвержены отклонениям, и даже незначительные изменения могут повлиять на эффективность защиты. Поэтому регулярное тестирование СИЗОД на этапе производства – это необходимость, а не формальность.
Продолжение кейса:
Наш герой презентовал новую модель респиратора на выставке и нашел клиента в строительной сфере. Клиент взял пробную партию — хочет протестировать несколько производителей и провести внутренние испытания на сопротивление дыханию и устойчивость к запылению. В процессе входного контроля выяснилось, что у некоторых производителей сертифицированные модели оказались бракованными и не соответствовали требованиям. В итоге строительная компания закупила полноценную партию респираторов у героя нашего кейса, который проводит испытания СИЗОД на каждом цикле производства, снижая риски выпуска бракованной продукцию.
Преимущества испытания СИЗОД в процессе производстве:
1) Контроль качества каждой партии:
— в процессе сертификации тестируется только партия изделий, произведенная именно для сертификации, но массовое производство всегда приводит к изменению качества и к расхождениям с характеристиками сертифицированных образцов;
— производственные дефекты, такие как неполная герметичность или снижение устойчивости к внешним воздействиям, могут возникнуть из-за изменений в материалах или настройках оборудования;
— регулярные испытания помогают выявить и устранить брак до выхода продукции на рынок.
2) Соответствие требованиям стандартов:
— многие стандарты ГОСТ требуют периодических проверок на протяжении всего производственного цикла;
— несоблюдение этих требований может привести к отзыву продукции и потере лицензии/сертификата.
3) Защита репутации бренда:
— бракованные СИЗОД могут привести к недоверию со стороны клиентов, судебным искам и финансовым потерям;
— регулярные тесты на производстве помогают предотвратить ситуации, когда продукт не выполняет свою функцию в критической среде.
4) Оптимизация производственного процесса:
— тестирование помогает выявлять слабые места в технологии изготовления и вовремя корректировать процесс. Это снижает уровень брака и повышает экономическую эффективность производства.
Итог
Испытание СИЗОД на этапе разработки и производства – это не просто проверка работоспособности, а залог безопасности, эффективности и коммерческого успеха продукта. Компании, уделяющие внимание испытаниям на ранних стадиях, получают реальные бизнес-преимущества:
быстрый выход на новые рынки – без провалов на этапе сертификации.
минимизация издержек – меньше брака, меньше потерь.
доверие крупных клиентов – стабильное качество в любой момент входного контроля.
гибкость производства – выявляйте проблемы до того, как они станут затратными.
Компания ООО «АМБИТЕКС» предлагает готовые современные решения лабораторного оборудования для испытания СИЗОД на каждом этапе жизненного цикла.
Мы понимаем, что внутренний контроль качества — это один из этапов процесса создания и выпуска СИЗОД, поэтому он не должен отнимать много усилий и времени у разработчика и производителя. Испытательное оборудование «АМБИТЕКС» сделает ваш процесс тестирования более быстрым, гибким и простым.
Свяжитесь с нами сейчас – мы подберем лучшее решение для вашей лаборатории и производства!
Исследование потенциальной возможности продолжения дыхания в изолирующем самоспасателе с химически связанным кислородом после перерыва в его работе
В статье кратко изложена часть результатов НИР выполненной по заданию АО «СУЭК». Предметом исследований был шахтный самоспасатель на химически связанном
кислороде и его способность продолжать работу после повторного включения. Проведен анализ параметров, влияющих на возможность продолжения работы в самоспасателе после перерыва. Исследованы границы параметров, внутри которых самоспасатель продолжал работать, после повторного включения. Проведен анализ полученных результатов и сделаны выводы, которые направлены на повышение защищенности горнорабочих и на совершенствование шахтных самоспасателей на химически связанном кислороде. Также даны рекомендации и предложения, которые могут быть использованы при подготовке и обучении пользователей самоспасателей.
Введение
Одним из ключевых условий сохранения жизни человеком, оказавшимся в шахте, в среде, непригодной для дыхания, является своевременное и правильное применение шахтного самоспасателя изолирующего типа (ШС). Согласно требованиям:
- работники шахты и подрядных организаций, занятые на работах в горных выработках шахты, должны быть обеспечены постоянно закрепленными за ними самоспасателями, головными светильниками и техническими устройствами определения местоположения, аварийного оповещения, поиска и обнаружения;
- работникам шахты, подрядных организаций, чья деятельность связана с посещением шахты (как и вообще всем, кто спускается в шахту), в горных выработках запрещается нахождение без самоспасателей, головных светильников и технических устройств определения местоположения, аварийного оповещения, поиска и обнаружения.
Согласно требованиям на шахтах разрабатываются планы ликвидации аварий (ПЛА), определяющие порядок действий по спасению людей и ликвидации аварий в начальный период возникновения и предупреждения ее развития. В качестве мероприятий ПЛА по спасению людей заранее определяются маршруты запасных выходов людей в безопасное место (в выработки со свежей струёй воздуха или на поверхность).
Анализ ПЛА показывает, что при авариях люди в ШС при движении по маршрутам до сопряжения с горной выработкой, проветриваемой свежей струей воздуха, могут находиться в задымленных выработках значительно меньшее время, чем время защитного действия (ВЗД) их изолирующих самоспасателей: от 5 до 20 мин против 60 и более минут. Дальнейшая эвакуация персонала на поверхность по горным выработкам, проветриваемым свежей струей воздуха, может занимать более 1 ч, и все это время человек фактически нарушает требования, находясь в шахте без самоспасателя, поскольку после выключения из него, самоспасатель считается использованным.
В настоящее время в эксплуатационных документах (например, на ШС отечественного и зарубежного производства указывается, что при их использовании запрещается:
- извлекать загубник изо рта и снимать носовой зажим в загазованной зоне;
- подсасывать атмосферный или рудничный воздух до выхода на свежую струю;
- допускать обжатие дыхательного мешка руками или за счет контакта с окружающими предметами во избежание нехватки газовой дыхательной смеси на вдох;
- повторно включаться в использованный самоспасатель.
При этом использованным считается самоспасатель, из которого выключился (прекратил использовать по назначению) горнорабочий в шахте независимо от продолжительности первоначального включения.
Безоговорочный запрет на повторное включение связан с отсутствием исследований о сохранении защитных функций самоспасателя после паузы в работе и, следовательно, с отсутствием оснований для опредепения дпительности перерыва в работе самоспасателя, не приводящего к полной невозможности выполнения им задачи защиты органов дыхания человека.
Однако опыт эксплуатации самоспасателей на объектах, связанных с проведением подземных горных работ, показывает, что имеют место случаи, когда пользователь роняет загубник в результате падения, зацепления за выступающие предметы в условиях плохой видимости либо извлекает загубник самостоятельно из-за необходимости подать сигнал или команду голосом или из-за скопления во рту слюны, першения в горле, кашля, рвоты и прочего. Формально после этого включаться в самоспасатель повторно пользователю запрещено.
В настоящей статье рассматривается возможность повышения эффективности применения ШС в нештатных ситуациях, связанных с произвольным или непроизвольным временным выключением человека из самоспасателя и повторным включением в него.
В статье кратко изложены результаты части НИР, выполненной нашей командой по заданию АО «СУЭК», г. Москва в 2019 г. В рамках этой
НИР решены задачи по проведению исследований образцов самоспасателей ШСС-ТМ и установлена потенциальная возможность продолжения дыхания в самоспасателе после перерыва в работе, а также определены границы этой возможности.
МАТЕРИАЛЬНО ТЕХНИЧЕСКОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для проведения исследований были выбраны ШС типа ШСС-ТМ, которые широко представлены на российском рынке и имеют положительные отзывы пользователей. При проведении работы было использовано 75 новых ШСС-ТМ.
Выбранная методика исследования возможности повторного включения в самоспасатель после паузы в работе базируется на известном и общепринятом методе проверки качества изолирующих средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) — динамических испытаниях на установках типа «Искусственные легкие». Преимуществом таких испытаний являются: строго определенный стабильный режим работы, объективность и воспроизводимость результатов. Схема установки для проведения испытания представлена на рисунке 1.
Поскольку все основные показатели изолирующих самоспасателей (время защитного действия, эргономические характеристики) нормируются применительно к испытаниям на имитаторе дыхания, то результаты, полученные при проведении испытаний в рамках настоящей работы, могут легко интерпретироваться специалистами и использоваться при прогнозировании поведения других моделей ШС и изолирующих СИЗОД на химически связанном кислороде в аналогичных условиях.
Для проведения испытаний выбран режим легочной вентиляции и подачи диоксида углерода, соответствующий номинальному режиму по ГОСТ 12.4.292-2015, который наиболее часто используется для технического контроля качества ШС как наиболее отвечающий условиям дыхания горнорабочего при выходе в самоспасателе из аварийного участка.
Для проведения динамических испытаний самоспасателей при выполнении данной работы использовался аттестованный стенд имитации внешнего дыхания (ИВД) «Окси робот»
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ШС ПОСЛЕ ИХ ПЕРВИЧНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ И ПЕРЕРЫВА В РАБОТЕ ПРИ НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ
Матрица экспериментов была построена исходя из предположений, которые подтверждаются многими работами, что успех повторного включения в ШС с возобновлением функций регенерации ГДС будет зависеть от комбинации нескольких факторов:
- степени фактического израсходования надпероксида калия (КО.) или от того, какое количество КО, остается доступным для продолжения реакции регенерации к моменту наступления паузы;
- значения температуры шихты внутри регенеративного патрона (РП), достигнутой к моменту наступления паузы;
- степени снижения температуры внутри РП за время паузы;
- дыхательной нагрузки на ШС, создаваемой человеком или установкой типа ИЛ при повторном включении.
На основании данных предположений построена матрица экспериментов, приведенная в
таблице 2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Проведенное исследование и обработка полученных данных убедительно показывает, что при определенных условиях самоспасатель после повторного включения способен обеспечить регенерацию газовой дыхательной смеси (ГДС) и защитить человека в непригодной для
дыхания атмосфере. Для наглядности выбран способ представления результатов с цветовой кодировкой, приведенный в таблице 3.
Из данных таблицы 3 следует:
1. Успешные повторные запуски самоспасателей после паузы наблюдались при всех проверенных интервалах времени работы до наступления паузы, если за время паузы температура снижалась не более чем на 10 °С (длительность паузы составляла до 1 мин).
2. При времени отработки самоспасателя до наступления паузы до 15 мин. степень снижения температуры внутри РП не привела к отказам при повторном включении, при этом длительность паузы достигала 290 минут при остывании до 28,5 °С.
3. Для самоспасателей, проработавших до паузы более 15 мин, повторное включение не было успешным, если снижение температуры внутри РП соответствовало достижению практически равновесных условий теплообмена с окружающей средой (при остывании до «комнатной» температуры 28,5 °С).
4. Самоспасатели, отработавшие до паузы 25 и 35 мин, успешно возобновляли работу после паузы, если длительность паузы составляла не более 70 мин и изменение температуры в РП за время паузы не превышало 150 °С.
5. Самоспасатели, отработавшие до паузы 45 мин, а также отработавшие до паузы 25 и 35 мин. и охлажденные за время паузы на 200 °С и более, демонстрируют неустойчивую динамику возможности успешного повторного включения. Наблюдались как успешные повторные запуски, так и отказы. Выделяется так называемая «пограничная зона», где вероятность успешно «раздышать» самоспасатель предварительно была оценена в 50%.
6. Для самоспасателей, которые проработали до наступления паузы 55 мин (то есть практически выработали свой защитный ресурс) успешное повторное включение наблюдалось только при кратковременной паузе, длительностью не более 1 мин.
На рисунке 2 показана зависимость ВЗД для самоспасателей, которые успешно возобновили работу после паузы от времени работы до паузы с привязкой к длительности паузы.
Из графика видно, что при времени работы до паузы 5+35 мин общее ВЗД самоспасателя составляет 65-70 мин. С увеличением времени работы до паузы более 40 мин снижается не только ВЗД после паузы, но и несколько снижается общее ВЗД самоспасателя, оставаясь в целом близким к номинальному ВЗД (60 мин), что естественным образом объясняется уменьшением количества надпероскида калия в РП.
Отмеченную тенденцию к снижению общего ВЗД можно объяснить тем, что при увеличении времени работы до паузы более 40 мин происходит сильный разогрев регенеративного продукта в РП, что с учетом накопления легкоплавких гидратов гидроксида калия приводит к оплавлению части шихты. Во время паузы расплав кристаллизуется из-за снижения температуры и блокирует часть неотработанного КО2, от взаимодействия с ГДС.
На рисунке 3 приведены сравнительные графики зависимости среднего ВЗД после паузы от разности температуры внутри РП в начале и в конце паузы, построенные для групп самоспасателей с одинаковым временем работы до паузы.
Из рисунка 3 видно снижение ВЗД после паузы у самоспасателей, которые проработали до паузы более 35 мин, и при этом температура шихты снизилась за время паузы более чем на 200 °С. В расчете среднего ВЗД учтены все результаты испытаний, независимо от успешности повторного включения.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ШС ПОСЛЕ ИХ ПЕРВИЧНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ И ПЕРЕРЫВА В РАБОТЕ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ЛЕГОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
Для оценки возможности повторного включения в самоспасатель при легочной вентиляции 25, 30, 45 дмз/мин было проведено два этапа исследований.
На первом этапе было проведено 11 экспериментов с фиксированным временем паузы. Результаты по критерию успешности повторного запуска приведены в таблице 4. В ячейках таблицы указано количество испытанных самоспасателей.
Как следует из приведенных данных, при нагрузке, соответствующей легочной вентиляции 45 дмз/мин и продолжительности паузы более 30 мин, самоспасатель утрачивает способность к успешной регенерации ГДС после повторного включения. В остальных случаях самоспасатели успешно возобновили работу после паузы.
Поскольку было выполнено только по одному испытанию для каждого режима, приведённых в таблице 4, планируется продолжить испытания, в том числе с участием добровольцев с целью получения объективной оценки вероятности успешности повторного включения.
Во втором этапе проводились испытания самоспасателей с циклом включения и выключения 15 мин.
Три эксперимента были проведены с целью проверки потенциальной возможности многократного повторного включения в самоспасатель после паузы фиксированной длительности. Испытания проводились до превышения объемной концентрации диоксида углерода во вдыхаемой ГДС более 5%.
Из данных таблицы 5 следует, что при всех проверенных нагрузках самоспасатели обеспечили не менее 3 циклов работы длительностью 15 мин при повторном включении после пауз.
Наглядное представление о характере работы самоспасателей при периодическом прерывании работы и повторном включении можно получить, рассмотрев графики зависимости объемной концентрации диоксида углерода в ГДС на вдохе и температуры внутри РП и на его поверхности от времени работы. Графики представлены на рисунке 4, рисунке 5, рисунке 6. Объемная концентрация диоксида углерода для ряда «СО, Вдох» для
удобства сравнения вынесена на вспомогательную шкалу.
График температуры внутри РП показывает характерную динамику затухания и возобновления процесса регенерации при переходе самоспасателя в состояние паузы и повторном включении в работу. С некоторой задержкой и в значительно меньшей степени изменяется температура на поверхности корпуса самоспасателя, что связано с наличием теплоизолирующего слоя из полиуретановой пены между стенкой РП и элементом корпуса.
Графики изменения объемной концентрации диоксида углерода во вдыхаемой ГДС наглядно отображают процесс снижения сорбционной емкости регенеративного продукта по диоксиду углерода, причем как во время цикла работы самоспасателя, так и за время паузы.
Снижение сорбционной емкости проявляется в том, что при повторном включении самоспасателя после паузы значение объемной концентрации диоксида углерода на вдохе устанавливается несколько выше значения, достигнутого к моменту наступления паузы. Это говорит о том, что процессы, протекающие в регенеративном продукте, не останавливаются одномоментно при прекращении дыхания и переходе в режим паузы, но некоторое время протекают за счет воды и диоксида углерода, сорбированными шихтой, а также содержащимися в ГДС, занимающей свободный объем РП и воздуховодной системы ШС.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ШС ПОСЛЕ ИХ ПЕРВИЧНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ И ПЕРЕРЫВА В РАБОТЕ С УЧАСТИЕМ ИСПЫТАТЕЛЯ
В процессе испытаний из дыхательного мешка (ДМ) самоспасателя непрерывно отбиралась проба ГДС для измерения объёмных концентраций кислорода и диоксида углерода, а также измерялось сопротивление дыханию на вдохе и выдохе.
Измерение и автоматическая запись указанных параметров проводились с помощью стенда «Окси робот» и персонального компьютера. Программа испытаний самоспасателя с имитацией неоднократного перерыва и включения в ШС приведена в таблице 6.
При имитации перерыва в работе (паузы) испытатель выключался из самоспасатепя путём извлечения загубника изо рта, при этом загубник не надевался на штатную заглушку, таким образом, во время паузы самоспасатель оставался негерметичным по линии вдоха/выдоха.
Общее время испытания составило 135 минут. Время защитного действия самоспасателя (без учёта времени пауз) составило 64 мин до достижения объёмной концентрации диоксида углерода в дыхательном мешке 3,0 % (согласно ГОСТ 12.4.292-2015). Фактическое время защитного действия самоспасатепя (без учёта времени пауз) составило 70 мин до прекращения испытания по субъективным ощущениям испытателя-добровольца. Субъективные ощущения описаны, как нехватка воздуха при полном вдохе, необходимость сделать вдох свежего воздуха, т е. наблюдалось слабое наполнение дыхательного мешка ГДС, близкое к «схлопыванию».
На рисунках 4, 5, 6 и рисунке 7 приведены результаты испытаний самоспасателя ШСС-ТМ с участием испытателя-добровольца с имитацией цикла «работа — пауза» по 15 мин и результаты испытаний аналогичного самоспасатепя на имитаторе внешнего дыхания человека «Окси робот» проведённых при следующих условиях:
— лёгочная вентиляция — 30 дм?/мин;
— имитация выделения диоксида углерода — 1,2 дмз/мин.
Анализ сравнительного графика сопротивления дыханию, приведённого на рисунке 7, показывает, что наблюдается «схожесть» графиков, что говорит о близости значений физической нагрузки, испытываемой добровольцем, и нагрузки, имитируемой стендом «Окси робот».
ВЫВОДЫ
1. Результаты работы могут быть использованы при разработке мероприятий по спасению людей на опасных производственных объектах, в том числе при планировании маршрутов эвакуации людей в безопасное место, с учётом расширения возможности применения самоспасателей в чрезвычайных и аварийных ситуациях, которые имеют место быть в реальной жизни, но не предусмотрены нормативной и эксплуатационной документацией.
2. Проведённые исследования позволяют делать выводы о том, что самоспасатель можно «раздышать» повторно при условии использования его во время первого включения до 30 мин и паузы до повторного включения не более 30 мин. Успех повторного включения зависит и от конструкции конкретных самоспасателей (ШСС-ТМ), которые были использованы в работе (наличие штатной «пробки» для затыкания загубника во время перерывов работы), и от их технического состояния.
3. На основание анализа результатов исследований можно рекомендовать при обучении персонала порядку применения самоспасателей обращать внимание обучаемых на следующие аспекты:
— при экстремальных и аварийных ситуациях возможно выпадение из рта загубника самоспасателя, но надо сделать все для его скорейшего возвращения на место (стараясь минимизировать подсос рудничного воздуха);
— при выключении из самоспасателя, не по причине окончания его ресурса, а по причине выхода из опасного участка на свежую струю, рекомендуется пережать дыхательную трубку или заткнуть загубник и оставлять самоспасатель при себе до выхода на поверхность;
— в спучае возникновения дополнительной угрозы можно воспользоваться самоспасателем повторно до момента включение в новый самоспасатель (в пункте переключения, распопоженного на маршруте);
— при повторном запуске вначале следует максимально заполнить дыхательный мешок самоспасателя выдыхаемым воздухом;
— необходимо ознакомить сотрудников с фактическими данными, указывающими границу вероятной возможности повторного включения после паузы для используемых самоспасателей.
Кроме того, для реализации возможности повторного включения и нормального продолжения дыхания в «использованном» самоспасателе, человек должен получить и отработать навыки «раздышивания» самоспасателя.
4. Результаты работы могут быть использованы при разработке изолирующих СИЗОД. При этом для разработчиков и производителей СИЗОД на химически связанном кислороде можно рекомендовать следующее:
- предусматривать в конструкции самоспасателя возможность герметизации воздуховодной системы (механизм, пробку, заглушку и т.д.) после прекращения его использования;
- рассмотреть варианты применения в конструкции ШС дыхательного мешка большего объема для снижения потерь кислорода через клапан избыточного давления и для увеличения инерционной составляющей кислорода в них, полезной как для «раздышивания» самоспасателя, так и увеличения запаса ВЗД;
- рассмотреть варианты сбалансированных схем регенерации, путем введения активных поглотителей воды и углекислого газа, работающих в пиковые моменты потерь выделяющегося кислорода;
- предусмотреть в конструкции самоспасателя индикатор (наклейку), способную демонстрировать цветом степень остывания патрона самоспасателя;
- указывать в технической документации границу возможности повторного включения, определяемую в ходе разработки самоспасателя с помощью стенда моделирования внешнего дыхания человека «Окси робот»;
5. Расширение возможности применения самоспасатепей в чрезвычайных и аварийных ситуациях могут учитываться при:
- анализе и расследовании нештатных ситуаций;
- статистической оценке качества СИЗОД, представляемых различными производителями;
- оптимизации программ инструктажей и методик обучения персонала шахт порядку применения ШС;
6. На имитаторе внешнего дыхания человека типа «Окси робот» можно проводить выборочную ежегодную проверку самоспасателей, находящихся в эксплуатации в целях верификации параметров самоспасатепей, а также набора данных, в том числе и для уточнения границы возможного повторного включения в ШС.
Все рекомендации, предложенные на основании результатов выполненной работы, как для потребителей и разработчиков самоспасателей, так и для конечных пользователей, направлены на безусловное повышение защищенности людей, работающих в потенциально опасных средах. Даже частичный учет предлагаемых рекомендаций способен привести к снижению негативных последствий аварий на шахтах.
Полный текст статьи с указанием литературных источников опубликован в журнале «Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности», г.Кемерово, №1, 2021 г., с.70-82.
Путин Сергей Борисович
Автор
Бабков Виктор Сергеевич
Автор
Костеренко Виктор Николаевич
Автор
Комментарии
Инновационный испытательный стенд для изолирующих дыхательных аппаратов
Возможности и описание инновационной разработки ООО "АМБИТЕКС" для испытаний СИЗОД изолирующего типа - дыхательных аппаратов (ИДА).
При тушении пожаров и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, при самостоятельной эвакуации человека из опасных зон используются изолирующие дыхательные аппараты (ИДА) – респираторы и самоспасатели. Их характеристики определяют возможности человека выполнить ту или иную задачу в непригодной для дыхания среде. Для достижения требований, предъявляемых к ИДА, проводится большое количество исследований и работ, направленных на обеспечение комфортного и безопасного дыхания человека с учетом его физиологических особенностей и для различных нагрузок (бег, покой, перенос груза, подъем, спуск и т.д.).
При разработке и производстве ИДА – со сжатым кислородом, со сжатым воздухом или на химически связанном кислороде, требуется проведение большого количества натурных испытаний. Часть таких испытаний может быть проведена с помощью испытателей-добровольцев, но это сопряжено с высокой стоимостью, риском нанесения вреда здоровью, а также с тем, что невозможно добиться повторяемости условий эксперимента. Также существует ряд задач, которые сложно или невозможно решить с использованием испытателей-добровольцев, в связи с условиями испытаний или существенным риском для здоровья и жизни (предельные нагрузки, ресурсные испытания, жесткие условия окружающей среды, риск баротравмы).
Исключить человека из испытаний, а также получить более широкие возможности проверки параметров ИДА позволяет испытательный (исследовательский) стенд — имитатор внешнего дыхания человека (ИВД) «Окси робот» (рис. 1.), разработанный российскими инженерами и
полностью имитирующий дыхание человека при различных физических нагрузках. При этом ИВД, как и человек, потребляет кислород, выделяет
углекислый газ, влагу и тепло, имитирует необходимые глубину и частоту
дыхания.
рис. 1 — Испытательный стенд «Окси робот» ООО «АМБИТЕКС»
«Окси робот» является инновационной разработкой и имеет значительные отличия от существующих установок типа «искусственные легкие», основным из которых является возможность динамического изменения параметров «дыхания» в ходе проведения эксперимента, а также полного повторения дыхания конкретного человека при любой динамически меняющейся нагрузке. Для повторения дыхания конкретного человека необходимо записать требуемую спирограмму и ввести ее в программу управления ИВД.
Кроме того ОКСИ-РОБОТ отличается от аналогов:
- Непревзойденным уровнем автоматизации (управление полностью осуществляется через персональный компьютер);
- Наивысшей скоростью выхода на нужный режим по всем параметрам – до 15 минут;
- Высокой производительностью (перерыв между последующими испытаниями не более 5 минут);
- Автоматической проверкой собственной герметичности;
- Простотой использования, которая позволяет быстро освоить все возможности ИВД. Это позволяет оператору без специальной подготовки
эксплуатировать стенд; - Низкой стоимостью владения, модульной заменой ЗИП. (Стенд автоматически сообщает о своих неисправностях и плановых работах, что значительно снижает время простоя);
- Автономностью работы. (Стенд не требует постоянного присутствия человека, что экономит рабочее время оператора);
- Уникальными массогабаритными параметрами, которые позволяют легко перемещать стенд при необходимости.
Для проведения испытаний ИДА в различных климатических условиях, в том числе в условиях Арктики, «Окси робот» может комплектоваться климатической камерой и макетом головы человека, позволяющий исключать потерю тепла на линии передачи дыхательной смеси от ИВД до климатической камеры, имеющий собственную автоматическую систему подогрева, обеспечивающую на выдохе необходимую температуру. Это позволяет испытывать ИДА в условиях низкой температуры (-40ºС и ниже). Кроме того, макет головы позволяет регулировать собственные размеры, что существенно упрощает достижения герметичности по линии обтюрации лицевых частей ИДА.
Представленный стенд автоматически сохраняет всю информацию, получаемую от датчиков в электронной базе данных, что создает основу для применения любых программных аналитических инструментов, инструментов математического моделирования. Это также является существенным преимуществом по сравнению со стендами, имитирующими дыхание человека и используемыми на сегодняшний день в науке и производстве.
рис. 2 — Испытательный стенд «Окси робот» ООО «АМБИТЕКС»
«Окси робот» предназначен для:
1. Разработчиков ИДА. (Исследование и проверка идей и решений при разработке и модернизации ИДА, их рабочих частей и элементов. Исследование изделий конкурентов. Создание предельных (экстремальных) условий эксплуатации ИДА. Проведение ресурсных испытаний. Проверка требований Заказчиков при проведении НИР и ОКР).
2. Производителей ИДА. (Проведение всех видов испытаний на всех стадиях жизненного цикла ИДА в соответствии со стандартами на ИДА и нормативными документами СМК).
3. Потребителей ИДА. (Входной контроль, промежуточный контроль, мониторинг качества ИДА на протяжении всего срока их эксплуатации. Возможность продления срока хранения и эксплуатации, по результатам собственных испытаний. Возможность проверки параметров и подбор типа ИДА, подходящих для заданных динамических нагрузок (имитация параметров дыхания, снятых с конкретного человека, выполняющего реальную работу). Проверка работы ИДА в различных режимах и внешних условиях, формирование ТЗ для разработчиков и производителей).
4. Сертификационных лабораторий и центров. (Проведение сертификационных испытаний. Мониторинг качества ИДА. Проведение объективных испытаний для сравнения характеристик аналогичных ИДА).
5. Исследовательских центров, НИИ, ВУЗов. (Исследование и проверка ИДА, их рабочих частей и элементов. Исследование параметров различного дыхательного оборудования. Исследование предельных (экстремальных) условий эксплуатации ИДА. Использование в процессе обучения, лабораторных работах, демонстрации работы ИДА в различных режимах).
Аналогов представленного инновационного оборудования, разработанного в России для исследователей, разработчиков, производителей и потребителей ИДА в мире не существует.
Путин Сергей Борисович
Автор
Бабков Виктор Сергеевич
Автор
Комментарии