Automated air pressure control system in a motorised breathing apparatus

The relevance of the study is to develop an effective system for controlling the pressure in the air supply in motorised breathing apparatus to ensure effective protection of employees from dangerous aerosols and improve their health. The goal was to create an automated air pressure control system in a motorised breathing apparatus using a proportional-integral-derivative controller. For this purpose, the simulation method was used. In order to avoid unforeseen situations of deterioration of the level of protection, the structure of the pressure control system of a motorised respirator has been developed with the selection of the appropriate controller based on the obtained dependences of the influence of the parameters of the breathing mode and the amount of pressure in the under-mask space of the respirator, which ensures an appropriate comfortable mode of operation. This allowed developing a simulation model with a PID controller that would provide the appropriate pressure values within the permissible limits (50-370 Pa). It is proved that the proportional-integral-derivative controller maintains the pressure in the respirator mask within certain limits both with an increase and with a decrease in the control signal, preventing excessive fluctuations in the controlling variable, which leads to an extension of the service life of the filter elements and a reduction in electricity consumption for the operation of the fan motor. Based on modelling the operation of the pressure control system in different modes of operation, it is shown that when using a PID controller with defined parameters, the system provides compensation for changes in air pressure in the under-mask space of the respirator in different breathing modes of the user. The results can find practical applications in the field of safety and health, in industrial environments where workers are at risk of inhaling dangerous aerosols, such as toxic particles, gases, or other harmful substance

АНАЛІЗ ПРИЧИН ВИБУХУ НІТРАТУ АМОНІЮ В ПОРТУ БЕЙРУТА

The purpose of the study is to analyse the causes of danger from ammonium nitrate and assess the level of risk of loss of life and health of people from a dangerous event (explosion of 2750 tons of ammonium nitrate in a warehouse in the port of Beirut) to develop appropriate preventive safety programs. Materials and methods. The "Bowtie-Metalik" model is used to assess the professional risk of hazards, which is a schematic way of describing and analysing the ways of the development of a dangerous event from causes to consequences, a combination of "failure tree" and "event tree".The results. A probable model of the analysis of the explosion of ammonium nitrate in the port of Beirut was developed, which revealed that the main cause of this event is indifference, which was manifested in: the selfishness of the ship owner, who did not provide the ship and the crew with the necessary resources for the safe transportation of ammonium nitrate and did not pay the port tax congregation in Beirut. Incompetence and negligence of the port managers regarding compliance with the requirements for safe storage of ammonium nitrate separately from fireworks, organization and control over the safety of welding works; the inaction of the government and the president, who were informed about the risk of an ammonium nitrate explosion. Recommendations for chemical hazard risk management have been developed, which provide that the following four decisions are possible in hazard risk management: 1) accept the hazard risk, that is, accept losses from this hazard; 2) not accept the risk of danger, that is, not to accept possible losses from this danger, for which it is possible: to transfer the risk (2), to refuse the risk (3) and to reduce the risk (4). Cause-and-effect relationships have been established between the danger (ammonium nitrate), the dangerous condition (increasing the temperature of ammonium nitrate above 210-350oС as a result of a fire and explosion caused by the ignition of fireworks, which led to the detonation of ammonium nitrate) and consequences (loss of life and health residents of Beirut, destruction of infrastructure, environmental pollution and political consequences).Scientific novelty. Validated models to identify the cause-and-effect relationships between the losses associated with the ammonium nitrate hazard and the two hazardous conditions that led to the hazardous event - the explosion in Beirut, which allowed the development of rules for handling chemicals in organisations.Practical value. Recommendations have been developed to prevent the possibility of similar dangerous situations occurring in the future.Метою дослідження є аналіз причин виникнення небезпеки від нітрату амонію та оцінка рівня ризику втрати життя та здоров’я людей від небезпечної події (вибуху 2750 тон нітрату амонію на складі в порту Бейрута) для розробки відповідних превентивних безпекових програм.Матеріали і методи. Для оцінки професійного ризику небезпек застосовано модель "краватка-метелик", яка є схематичним способом опису та аналізу шляхів розвитку небезпечної події від причин до наслідків, поєднанням «дерева відмов» і «дерева подій».Результати. Розроблено ймовірну модель аналізу вибуху аміачної селітри в порту Бейрута, яка дає змогу виявити, що основною причиною цієї події була байдужість, яка проявилася у: користолюбстві власника судна: не забезпечив судно і команду потрібними ресурсами для безпечного перевезення аміачної селітри та не сплатив портового збору в Бейруті; некомпетентності й недбалості керівників порту щодо дотримання вимог безпечного зберігання аміачної селітри окремо від феєрверків, організації та контролю за безпекою виконання зварювальних робіт; бездіяльності уряду та президента, які були поінформовані про ризик вибуху аміачної селітри. Розроблені рекомендації з керування ризиками хімічних небезпек, які передбачають, що в керуванні ризиком небезпеки можливі такі чотири рішення: 1) прийняти ризик небезпеки, тобто прийняти втрати від цієї небезпеки; 2) не прийняти ризик небезпеки, тобто, не прийняти можливі втрати від цієї небезпеки, для чого можливо: передати ризик (2), відмовитися від ризику (3) та знизити ризик (4). Встановлено причинно-наслідкові взаємозв’язки між небезпекою (нітрат амонію), небезпечною умовою (підвищення температури аміачної селітри вище 210-350оС внаслідок пожежі та вибуху, спричинених займанням феєрверків, що призвело до детонації аміачної селітри) та наслідками (втрата життя та здоров’я мешканців Бейрута, руйнування інфраструктури, забруднення навколишнього середовища та політичні наслідки).Наукова новизна. Обґрунтовані моделі для виявлення причино-наслідкових зав’язків втрат, пов’язаних з небезпекою нітрату амонію та двома небезпечними умовами, які призвели до небезпечної події – вибуху у порту Бейрута, що дало змогу розробити правила поводження з хімічними речовинами в організаціях.Практична цінність. Розроблені рекомендації для запобігання можливості виникнення подібних небезпечних ситуацій у майбутньому

АНАЛІЗ ПРИЧИН ВИНИКНЕННЯ НЕБЕЗПЕЧНИХ СИТУАЦІЙ ПІД ЧАС ЕКСПЛУАТАЦІЇ АВТОЗАПРАВНИХ СТАНЦІЙ

Purpose. To identify the level of risk of dangerous events occurring at gas stations.Materials and methods. To assess the risks of hazardous events at petrol stations, the "HAZOP" method and the "FMEA" method were chosen because they are well combined with each other and allow detailing each stage of the production process to identify hazards and the performance of the system, which is carried out by a specially selected team of five expert specialists.Results. A risk management procedure at gas stations has been developed based on a combination of the "HAZOP" and "FMEA" methods, which allows to assume of the emergence of a possible scenario for the development of a dangerous event by keywords, as well as to assess the magnitude of priority risk, based on the possibility of detecting the occurrence of a discrepancy or threat. Four main scenarios of the occurrence of a dangerous event due to the inconsistency of the technical component of gas stations and the presence of errors and dangerous actions of operators are analysed. It has been established that the highest level of risk of a dangerous event – an explosion and fire at a gas station can occur due to leakage of connections and the accumulation of gasoline vapours in the dispensers.Originality lies in the establishment of the relationship between different methods of risk assessment, which allows to determine the most probable scenario for the development of a dangerous event through a combination of various dangerous factors.Practical value. Recommendations have been developed to reduce the probability of occurrence of a dangerous event of explosion and fire at a gas station due to the development of an improved risk management process based on a combination of well-known methods.Мета. Встановлення рівня ризику виникнення небезпечних подій на автозаправних станціях.Матеріали і методи. Для оцінки ризиків виникнення небезпечних подій на автозаправних станціях були обрані метод "HAZOP" та метод "FMEA", оскільки вони добре поєднуються між собою та дають можливість деталізувати кожен етап виробничого процесу для ідентифікації небезпек і працездатності системи загалом, що проводиться спеціально підібраною групою з п’яти фахівців-експертів.Результати. Розроблено процедуру керування ризиками на автозаправних станціях на основі поєднання методів "HAZOP" та "FMEA", що дозволяє припустити формування можливого сценарію розвитку небезпечної події за ключовими словами, а також оцінити величину пріоритетного ризику, виходячи з можливості виявлення невідповідності чи загрози. Проаналізовано чотири основні сценарії настання небезпечної події через невідповідності технічної складової автозаправних станцій та наявності помилок і небезпечних дій операторів. Встановлено, що найбільший рівень ризику настання небезпечної події – вибуху та пожежі на автозаправній станції може статися через негерметичність з’єднань та накопичення парів бензину у колонках.Наукова новизна полягає у встановленні взаємозв’язку між різними методами оцінювання ризику, що дає змогу визначити найбільш вірогідний сценарій розвитку небезпечної події через поєднання різних небезпечних чинників.Практична цінність. Розроблені рекомендації із зменшення ймовірності настання небезпечної події −вибуху і пожежі на автозаправній станції завдяки розробці удосконаленого процесу керування ризиками на основі поєднання загальновідомих методів

До оцінки захисної ефективності протипилових напівмасок

By investigating the protective properties of disposable and reusable respirators Paraffin oil tested on the test spray Tested models to the claimed protection classes. Test specimens Checked for the quality of the band of obturation, which is observed The largest volume of suction due to looseness in the nose and chin. The tests were performed on a headform, which is standard Sample, therefore it is established that the best half-masks are those, Which repeat the outline of the face.Путем исследования защитных свойств одноразовых и многоразовых респираторов по тест-аэрозолю парафиновое масло проведен анализ соответствия испытуемых моделей заявленным классам защиты. Испытуемые образцы проверялись по качеству полосы обтюрации, по которой наблюдается наибольший объем подсоса из-за неплотностей в области носа и подбородка. Испытания проводились на муляже головы, которая является стандартным образцом, поэтому установлено, что наилучшими полумасками являются те, которые повторяют контур лица.Шляхом дослідження захисних властивостей одноразових і багаторазових респіраторів по тест-аерозолем парафінова олія проведено аналіз відповідності випробовуваних моделей заявленим класам захисту. випробовувані зразки перевірялися за якістю смуги обтюрациі, по якій спостерігається найбільший обсяг подсоса через нещільності в області носа і підборіддя. Випробування проводилися на муляжі голови, яка є стандартним зразком, тому встановлено, що найкращими напівмасками є ті, які повторюють контур обличчя

Експериментальна перевірка ізолювальних властивостей легких протипилових півмасок

Purpose. To study isolating properties of dust half masks with different head harness design, including total inward leakage and inward  leakage  for  aerosols.  Methods.  The  experimental  testing  of  half  masks  was  carried  out  using  the  specific  laboratory  benchand involving volunteer test persons. According to the ДСТУ EN 140 the testing procedure included total inward leakage and inwardleakage  determination  for  half  mask  using  testing  sodium  chloride  aerosol  under  the  conditions  close to production.  Results.  Therelation  was  established  for  half  masks  isolating  properties  and  total  inward  leakage  and  inward  leakage  of  aerosols  under  the  mask with respect to influence of various producton activities and head harness design resulting in changes of hold down pressure for mask and face. It was proved that in case of full inspiration, speaking or body bents of test persons during the experiments the total inward leakage increased resulting from  occurrence of additional gaps of half  mask  face seal because of hold down pressure changes for the proper half mask parts and its shifts. It was demonstrated that the lowest total inward leakage was peculiar to the half mask combined  with neck face mask. Scientific novelty.  It  was  stated  that  aerosol  total  inward  leakage  under  the  mask  depends  on  the  location  of head harness anchored points and the direction of produced by it hold down force causing rotational moment, which makes influence on the half mask, and creating the system of tangential and normal forces to a face. The forces cause mask shifts and gaps resulting in aerosol  leakage  under  the  mask  in  the  process  of  breathind  during  the  production  activities  performing.  Practical  significance  is described by the determination of protective efficiency of half masks of different head harness design.Цель. Исследовать изолирирующие свойства, включая коэффициенты проникания и подсасывания аэрозолей противопылевых полумасок с разной конструкцией оголовья. Методика. Экспериментальная проверка полумасок проводилась на специально созданном лабораторном стенде с привлечением добровольцев-испытателей и включала определение, соответственно ДСТУ EN 140, коэффициентов проникания и подсасывания полумаски за тест-аэрозолем хлорид натрия в условиях приближенных к производственным. Результаты. Установлена взаимосвязь между изолировочными свойствами полумасок и коэффициентами проникновения и подсасывание аэрозолей в подмасочное пространство респираторов с учетом влияния определенных производственных действий и конструкции оголовья, которые приводят к изменению прижимных усилий полумаски на лицо. Доказано, что при выполнении испытателем во время эксперимента глубокого дыхания, наклонов туловища или разговора, коэффициент подсасывания респиратора увеличивается из-за образования дополнительных зазоров по полосе обтюрации полумаски на лице. Это обусловлено изменением прижимных усилий в определенных областях полумаски и ее сдвигом на голове. Показано, что наименьшей величиной подсасывания характеризовалась полумаска, которая встраивалась в маску-балаклаву. Научная новизна. Установлено, что коэффициент подсасывания аэрозолей в подма-сочное пространство респиратора зависит от размещения точек крепления оголовья и направления образованной ним прижимной силы, от которой возникает вращательный момент, который действует на полумаску, и складывается определенное соотношение касательных и нормальных к лицу сил. Эти силы во время выполнения производственных операций приводят к сдвигам маски и образованию зазоров, через которые аэрозоль подсасывается в подмасочное пространство. Практическая значимость состоит в определении защитной эффективности полумсок с разным креплением оголовья.Мета. Дослідити ізолювальні властивості, включаючи коефіцієнти проникання та підсмоктування аерозолів протипилових півмасок з різною конструкцією наголів‘я. Методика. Експериментальна перевірка півмасок проводилася на спеціально створеному лабораторному стенді з залученням добровольців-випробувачів та включала визначення, відповідно до ДСТУ EN 140, коефіцієнтів проникання і підсмоктування півмаски за тест-аерозолем хлорид натрію в умовах наближених до виробничих. Результати. Встановлено взаємозв‘язок між ізолювальними властивостями півмасок та коефіцієнтами проникання і підсмоктування аерозолів в підмасковий простір респіраторів з урахуванням впливу певних виробничих дій і конструкції наголів‘я, що призводять до зміни притискних зусиль півмаски на обличчя. Доведено, що при виконанні випробувачем глибокого дихання, нахилів тулуба або розмови коефіцієнт підсмоктування респіратора збільшується через утворення додаткових зазорів за смугою обтюрації півмаски на обличчі. Це обумовлено зміною притискних зусиль в певних областях півмаски та її зсувом на голові. Показано, що найменшою величиною підсмоктування характеризувалась півмаска, яка вмонтовувалася у маскубалаклаву. Наукова новизна. Встановлено, що коефіцієнт підсмоктування аерозолів в підмасковий простір респіратора залежить від розміщення точок кріплення наголів‘я та напряму утвореної ним притискної сили, від якої виникає обертальний момент, що діє на півмаску, та складається певне співвідношення дотичних та нормальних до обличчя сил. Ці сили під час виконання виробничих операцій призводять до зсувів маски та утворенням зазорів, через які аерозоль підсмоктується в підмасковий простір. Практична значимість полягає у визначенні захисної ефективності півмасок з різним кріпленням наголів‘я