電焊機焊接電纜電磁暴露安全評估

歐地希機電（青島）有限公司 山東青島 266555

在上世紀(jì)70 年代，蘇聯(lián)學(xué)者Korobsova 在其研究文獻(xiàn)中明確指出，低頻電磁場技術(shù)環(huán)境能夠?qū)θ梭w健康水平造成一定表現(xiàn)程度的不良影響；在2003 年，英國科學(xué)家Attwell 借由研究分析低頻磁場技術(shù)環(huán)境對人體視網(wǎng)膜組織結(jié)構(gòu)，以及神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)組織結(jié)構(gòu)施加的影響作用，定量揭示了人體神經(jīng)組織結(jié)構(gòu)能夠耐受的感應(yīng)電場技術(shù)環(huán)境安全暴露強度邊界值[1]。最近若干年間，電磁暴露問題，以及因電磁暴露而引致的生物效應(yīng)現(xiàn)象，已然成為生物電磁學(xué)研究工作具體推進過程中需要關(guān)注的熱點話題，實際涉及的主要研究對象，包含核磁共振梯度線圈技術(shù)組件產(chǎn)生的電磁輻射問題、智能手機設(shè)備和手機基站設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射問題、特高壓交流輸電線路技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁暴露問題、地鐵站臺空間內(nèi)部產(chǎn)生的電磁暴露問題、純電動汽車設(shè)備動力電纜技術(shù)系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁暴露問題等，而伴隨著上述問題研究工作的持續(xù)深入，因復(fù)雜化電磁技術(shù)環(huán)境的作用對人體健康所造成的不良影響，正在引起各類社會公眾的廣泛關(guān)注和重視。

1 基于ANSYS 的有限元求解技術(shù)原理

在現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展背景之下，盡管可以借由對適當(dāng)類型的焊接技術(shù)設(shè)備的運用，直接性測量揭示焊接技術(shù)設(shè)備運行使用過程中產(chǎn)生的磁場技術(shù)環(huán)境，但是卻無法運用直接方法測量揭示處在焊接技術(shù)作業(yè)環(huán)境之中的人體內(nèi)部的電磁場分布狀態(tài)，因此需要參考結(jié)合有限元技術(shù)方法計算揭示低頻磁場技術(shù)環(huán)境針對人體健康狀態(tài)所施加的影響改變作用[2]。

ANSYS 應(yīng)用軟件程序在分析電磁場技術(shù)環(huán)境過程中以麥克斯韋方程組作為基礎(chǔ)，能夠基于規(guī)范化的數(shù)學(xué)運算公式計算獲取焊接技術(shù)作業(yè)環(huán)境中具體產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度參數(shù)B。

從基本性的來源渠道角度展開闡釋分析，ANSYS 應(yīng)用軟件程序是經(jīng)由美國ANSYS 公司研發(fā)提供的，具備較大形制規(guī)模和通用性特點的，用于開展有限元分析（Finite Element Analysis，F(xiàn)EA）技術(shù)活動的應(yīng)用性計算機軟件程序。ANSYS 應(yīng)用軟件程序是在全世界范圍內(nèi)具備最快增長速度的計算機輔助工程（Computeraided engineering，CAE）軟件應(yīng)用程序。

ANSYS 應(yīng)用軟件程序擇取Maxwell 方程組作為其在開展磁場技術(shù)環(huán)境分析技術(shù)工作過程中的基礎(chǔ)出發(fā)點。在ANSYS 應(yīng)用軟件程序中，基于有限元技術(shù)方法計算獲取的主要技術(shù)參數(shù)未知量（其實質(zhì)為自由度），在于磁位，甚或是磁通量，并且還能以已經(jīng)計算求解獲取的自由度數(shù)據(jù)結(jié)果，推導(dǎo)獲取其他物理量項目。

遵照具體用戶在選擇單元類型層面，以及在選擇單元選項層面所具備的差異，通常可以將ANSYS 應(yīng)用軟件程序計算獲取的自由度參數(shù)項目具體設(shè)置成標(biāo)量磁位參數(shù)項目、矢量磁位參數(shù)項目，以及邊界通量參數(shù)項目。

2 焊接電纜周邊空間區(qū)域磁場技術(shù)環(huán)境的測量技術(shù)操作方法

為優(yōu)質(zhì)且精確地測量揭示焊接技術(shù)作業(yè)環(huán)境內(nèi)部分布的磁感應(yīng)強度頻譜技術(shù)狀態(tài)，本項研究擇取和運用德國DARDA 公司生產(chǎn)提供的EHP50.00 低頻率探頭技術(shù)組件完成實地性測量技術(shù)作業(yè)環(huán)節(jié)。從實際發(fā)揮的基礎(chǔ)技術(shù)性能角度展開闡釋分析，EHP-50.00F低頻探頭技術(shù)組件在用于精確化測量分析電場技術(shù)環(huán)境和磁場技術(shù)環(huán)境過程中，其實際的測量參數(shù)覆蓋范圍介于0.30nT-100.00μT之間，其實際測量頻率參數(shù)介于1.00Hz-400.00kHz 之間[3]。

被測量焊接電源的信號參數(shù)為WS-500.00，其電流強度參數(shù)項目的輸出值覆蓋范圍為10.00-500.00A，其空載電壓參數(shù)項目的設(shè)定值約為70.00V，且在本項技術(shù)性調(diào)查研究工作具體開展過程中，僅選擇針對一條焊接電纜材料技術(shù)組件周邊空間區(qū)域中分布的磁感應(yīng)參數(shù)項目強度水平展開測量揭示。在實際測量技術(shù)作業(yè)環(huán)節(jié)開展過程中，待測量焊接電纜材料技術(shù)組件的長度參數(shù)為5.00m，其分布位置在與地面距離在1.10m 的平面空間范圍之內(nèi)，運用EHP-50.00F 低頻探頭技術(shù)組件針對一條處在架空狀態(tài)之下的焊接電纜材料技術(shù)組件開展磁感應(yīng)強度技術(shù)參數(shù)項目測量作業(yè)活動環(huán)節(jié)[4]。

在20 世紀(jì)90 年代歷史時期，ICNIRP 機構(gòu)借由與全世界范圍內(nèi)數(shù)量眾多的獨立性研究組織，以及主權(quán)國家科學(xué)技術(shù)研究機構(gòu)展開相互合作，以及對相關(guān)性科學(xué)技術(shù)研究文獻(xiàn)的綜合梳理與評估，制定形成了與時變電磁場技術(shù)環(huán)境高度相關(guān)的電磁暴露ICNIRP 導(dǎo)則，為有關(guān)技術(shù)研究實踐活動的優(yōu)質(zhì)高效推進發(fā)揮了扎實的支持性作用[5]。

3 結(jié)語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，在電焊機焊接作業(yè)技術(shù)活動環(huán)節(jié)具體開展過程中，因電纜線路電磁暴露現(xiàn)象的發(fā)生而對人體健康狀態(tài)施加的影響作用，較為常見且不可避免，迫切需要制定和運用適當(dāng)策略展開處置干預(yù)。