Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Politechnika Śląska Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH Damian Gonscz 1) Wprowadzenie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Politechnika Śląska Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH Damian Gonscz 1) Wprowadzenie."— Zapis prezentacji:

1 Politechnika Śląska Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH Damian Gonscz 1) Wprowadzenie 2) Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych 3) Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych 4) Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych 5) Dopuszczalne poziomy i ocena wyników pomiarowych 6) Podsumowanie i wnioski

2 1. Wprowadzenie m.in. 2004/108/WE Cel pomiarów poziomów PEM ? Kompatybilność wewnętrzna np. badania konstruktorskie 2/20

3 Pole elektromagnetyczne (PEM) jako oddziaływanie zamierzone lub skutek uboczny ! Strefa bliska i daleka oddziaływań. Dla punktowego źródła pola, strefa daleka zaczyna się od x > /2, gdzie to długość fali ( = c/f; c = m/s; f – częstotliwość oddziaływań). Co mierzymy w strefie bliskiej i dalekiej ?, 50 Hz ?, impedancja falowa Z = E/H ? Proces pomiaru PEM jest trudny: - tylko pomiary pośrednie, - brak możliwości detekcji organoleptycznej, - wielkość wektorowa o charakterze pulsującym lub wirującym, - konieczność uwzględnienia współrzędnych przestrzennych (x, y, z) oraz zmienności wektora w czasie t, - konieczność przyjęcia założeń upraszczających: dla 50 Hz zakłada się np. quasi-stacjonarność oddziaływań, - mała dokładność pomiarów, - Wymagana: wstępna identyfikacja medium, poprawny dobór przyrządu pomiarowego oraz mile widziane doświadczenie. 3/20

4 2. Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych Identyfikacja analizowanego obiektu: optymalny wybór metody i narzędzia pomiarowego. W ocenie ekspozycji zawodowej pracowników, zakłada się zwykle, że pola są wirujące harmoniczne, stacjonarne i jednorodne. Problem poznawczy: na ile założenia są słuszne ? ! na ile założenia są słuszne ? ! Pole harmoniczne, czy odkształcone ? Analiza dokumentacji obiektu badań (EUT). Proste metody wizualizacji, np. pomiary oscyloskopowe. Brak problemu z analizą pól odkształconych dla zalecanych mierników szerokopasmowych (True RMS). Poprawne wyznaczenie wartości skutecznej np. natężenia PE lub PM jest istotne z racji odniesienia wyników do poziomów dopuszczalnych, wyrażanych zwykle w wartościach skutecznych. 4/20

5 Pomiary PEM – rola kierunkowych i bezkierunkowych sond indukcyjnych oraz pojemnościowych w postaci kondensatorów powietrznych. PN T zaleca stosowanie w pomiarach przyrządów bezkierunkowych, ale dopuszcza stosowanie przyrządów kierunkowych. Problem ustawienia głowicy kierunkowej w polu harmonicznym pulsującym i wirującym (błędy, które nie wynikają z toru przetwarzania) ? Różne przyrządy pomiarowe w polu bliskim i dalekim – przenoszenie narzędzi ? Przykłady przyrządów pomiarowych: Zaburzanie mierzonego medium ! 5/20

6 Badania na stanowiskach pracy dotyczą głównie strefy bliskiej. Podawane niepewności przyrządów dotyczą z reguły pomiarów pól jednorodnych harmonicznego. Niepewności dobrej klasy mirników są rzędu kilkunastu procentów i w dużej mierze zależą od konstrukcji samych detektorów. 6/20

7 3. Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych Proces wzorcowania przyrządów do pomiarów PEM jest skomplikowany. Wzorcowanie mierników PE i PM przeprowadza się w wytworzonym wzorcowym polu elektrycznym (np. kondensator płaski) i magnetycznym (np. cewki w układzie Helmholtza ) o określonych parametrach. Dla obszaru: 0,2 R śr 0,8 R śr 7/20

8 Dla strefy dalekiej: gęstość mocy mikrofalowej S [W/m 2 ] lub wartość natężenia składowej elektrycznej pola E [V/m]. GTEM (ang. Gigahertz Transverse Electromagnetic Cells) TEM (ang. Transverse Electromagnetic Cell) 8/20

9 GTEM 9/20

10 4. Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych Pomiary związane z oceną narażeń pracowników na oddziaływania PE i PM, wykonuje się według wytycznych: Dz. U. Nr 217, poz. 1833, Dz. U. Nr 274, poz. 1621, Dz. U. Nr 21, poz. 94. PE i PM – strefa oddziaływań bliskich BHP – jeżeli stwierdza się, że pracownicy na stanowiskach pracy mogą znajdować się w polu elektromagnetycznym, należy wykonywać okresowo pomiary natężeń PE i PM na tych stanowiskach oraz w otoczeniu urządzeń elektrycznych, będących źródłami powyższych oddziaływań. Pomiary natężeń pól należy wykonywać minimum raz w roku, jeżeli podczas ostatniego pomiaru stwierdzono występowanie strefy zagrożenia albo dodatkowo strefy niebezpiecznej; co najmniej raz na dwa lata, jeżeli podczas ostatniego pomiaru stwierdzono występowanie tylko strefy pośredniej. 10/20

11 Jeżeli podczas dwóch ostatnich pomiarów PEM, wykonanych w odstępie dwóch lat, nie stwierdzono występowania stref ochronnych, można odstąpić od wykonywania pomiarów (NDN to E 1 i H 1 ) ! Stanowiska pracy oraz piony pomiarowe: Pomiary na wysokości ok. 0,7 m i 1,4 m Rozkłady PEM, obszary i piony SP Rzeczywisty poziom oddziaływań polowych na SP jest superpozycją oddziaływań, pochodzących od wszystkich źródeł pola, znajdujących się w otoczeniu badanego obszaru – (pomijany wpływ tła; różne źródła oddziaływań). 11/20

12 PEM – strefa oddziaływań dalekich Stanowisko pomiarowe wg np. PN–EN 55011: 2012: Pomiary zwykle wykonuje się w paśmie 30 MHz ÷ 1 GHz. Urządzenia z grupy 2 i klasy A (m.in. grzejnictwo indukcyjne) 12/20

13 5. Dopuszczalne poziomy i ocena wyników pomiarowych PE i PM – strefa oddziaływań bliskich Poziomy natężeń PE i PM (wartości skuteczne) dla środowiska pracy: PE 13/20

14 PM Funkcjonalność niektórych przyrządów pomiarowych – np. progi stref ochronnych. Strefa pozaprzemysłowa (Dz. U. Nr 192, poz. 1883) – dla częstotliwości 50 Hz, wartości natężenia PM, w którym można bezpiecznie przebywać, wynosi 60 A/m, zaś dla PE, odpowiednio 10 kV/m dla miejsc dostępnych dla ludzi oraz 1 kV/m dla terenów przeznaczonych pod zabudowę mieszkaniową. PEM w. cz. w środowisku pozaprzemysłowym – strefy ochronne. 14/20

15 Wielkością charakterystyczną w ocenie narażeń przemysłowych jest doza rzeczywista D X (f) (indeks x odnosi się do parametru PE lub PM), określająca ekspozycję pracownika w polu, podczas wykonywania czynności w czasie zmiany roboczej (PN T 06580: 2002). Doza jest istotna jeżeli na SP mogą występować różne poziomy natężeń pola w różnych przedziałach czasu, zwłaszcza jeżeli łączny czas pracy jest > 8 h. 15/20

16 Doza rzeczywista jest sumą doz chwilowych dx k,m (f), rozpatrywanych dla k przedziałów czasowych ekspozycji i w m pionach SP, w których w czasie zmiany przebywa pracownik: Doza chwilowa: gdzie: X k,m (f) – np. wartość natężenia pola elektrycznego lub magnetycznego, w k-tym przedziale czasu ekspozycji dla m-tego pionu pomiarowego (m-tego stanowiska SP), t k,m – k-ty przedział czasu oddziaływania pola na pracownika dla m-tego pionu pomiarowego. Wskaźnik ekspozycji dla dozy rzeczywistej, dotyczący pola PE lub PM: ? 16/20

17 Ekspozycja dopuszczalna jeżeli W X 1 oraz ekspozycja nadmierna dla W X > 1. Pełna analiza: W = W E + W H. Dopuszczalny czas ekspozycji dla stanowisk pracy – znajomości wartości natężeń PE lub PM: Dopuszczalne poziomy PEM w miejscach dostępnych dla ludzi (środowisko pozaprzemysłowe): Zakres częstotliwości PEMSkładowa elektrycznaSkładowa magnetycznaGęstość mocy 0 Hz10 kV/m2500 A/m- od 0 Hz do 0,5 Hz-2500 A/m- od 0,5 Hz do 50 Hz10 kV/m60 A/m- od 0,05 kHz do 1 kHz-3/f A/m- od 0,001 MHz do 3 MHz20 V/m3 A/m- od 3 MHz do 300 MHz7 V/m-- od 300 MHz do 300 GHz7 V/m-0,1 W/m 2 17/20

18 6. Podsumowanie i wnioski Wstęp do pomiarów PEM – analiza szeregu aspektów natury prawnej oraz technicznej. Aktualność tematyki – opracowywanie nowych narzędzi do pomiaru PEM: zwiększenie precyzji pomiarów oraz poprawna identyfikacja mezurandu. Kontrowersje w badaniach środowiskowych – trudność w ustaleniu poziomów pól aktywnych biologicznie oraz nie do końca znane skutki oddziaływań PEM na organizmy żywe. Obiekty 50 Hz – rozdzielnie, stacje trafo. (PM do kilkunastu µT) oraz linie niskiego, średniego i wysokiego napięcia (PE dla linii 110 kV ma wartość do 3 kV/m), nie są z reguły przedmiotem obaw ze strony osób związanych zawodowo z obsługą tych urządzeń. PEM w. cz. – narażenia można oceniać wyłącznie pomiarowo – modelowanie komputerowe nie zawsze jest poprawnym odniesieniem do rzeczywistości. Ograniczanie ekspozycji – technika ekranowania; oznakowanie stref ochronnych; archiwizacja dokumentacji z badań (protokoły). 18/20

19 Literatura 1. Aniołczyk H.: Pola elektromagnetyczne – źródła, oddziaływanie, ochrona. Instytut Medycyny Pracy, Łódź, 2000, 296 str. 2. Baron B., Gonscz D., Kolańska-Płuska J., Bartuchowski T.: Two-dimensional magnetic field nearby the low voltage power line. Rozdział monografii, Alwers, Poznań, 2006, s. 62÷ Tumański S.: Czujniki pola magnetycznego – stan obecny i kierunki rozwoju. Przegląd Elektrotechniczny, Sigma NOT, Warszawa, 2/2004, s. 74÷ Norma PN T 06580: 2002: Ochrona pracy w polach i promieniowaniu elektromagnety- cznym o częstotliwości od 0 Hz do 300 GHz (część 1: Terminologia, część 3: Metody pomiaru i oceny pola na stanowisku pracy), zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy i Polityki Społecznej (Dz. U. Nr 79, poz. 513, z dnia r. oraz DU Nr 4, poz. 36 z dnia r.). 5. Skubis T., Gonscz D.: The directionalless instrument for the periodical magnetic field analysis. Mat. konf. IMTC, Como, Italy, 2004, s. 818÷ Gonscz D.: Analiza i pomiary pól magnetycznych w otoczeniu elektrycznych urządzeń przemysłowych dużej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 53, nr 12/2007, s /20

20 7. Gonscz D.: Ekspozycja pracowników w polu elektrycznym i magnetycznym w otoczeniu urządzeń elektroenergetycznych. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej Badania eksploatacyjne, pomiary oraz diagnostyka w elektroenergetyce zawodowej i przemyśle, Ustroń 8 ÷ (str ). 8. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 217 z dnia r., poz. 1833). 9. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia r. zmieniające rozporządzenie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 274, poz. 1621). 10. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia r. w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 21, poz. 94). 11. Norma PN–EN 55011: 2012: Urządzenia przemysłowe, naukowe i medyczne. Charakterystyki zaburzeń o częstotliwości radiowej. Poziomy dopuszczalne i metody pomiaru, opublikowanej przez PKN dnia r. 12. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów (Dz. U. Nr 192 z dnia r., poz. 1883). 13. Groszko M.: Polskie przepisy o najwyższych dopuszczalnych natężeniach pól elektrycznych i magnetycznych częstotliwości 50 Hz oraz wytyczne Wspólnoty Europejskiej w zastosowaniu do elektroenergetyki. Medycyna Pracy, vol. 54, nr 2/2003, s. 175÷ /20


Pobierz ppt "Politechnika Śląska Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH Damian Gonscz 1) Wprowadzenie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google