Модернизация токарного станка HOESCH D1000

Эксплуатационные расходы при применении той или иной системы электропривода определяются технологической себестоимостью, состоящей из следующих статей:

- амортизационные отчисления С_а;

- расходы на потребляемую электроэнергию С_э;

- затраты на ремонт электрооборудования С_р;

- прочие расходы.

Годовые амортизационные отчисления по каждому варианту определяются по формуле:

С_а=(N_а•Ц_об)/100 (4.22)

где N_а - норма амортизационных отчислений (берем 8%, если рассматривается машиностроительный производственный объект);

Ц_об - стоимость основного оборудования.

Амортизационные отчисления по базовому варианту:

С_а.баз=8•500400/100=40030 грн.

по новому варианту:

С_а.нов=8•495000/100=39600 грн.

К амортизационным отчислениям на оборудование следует прибавить отчисления на площадь, тогда получим полные амортизационные отчисления за год.

По базовому варианту отчисления на площадь составят:

С_а.пл.^баз=8•2500/100=200 грн,

по новому варианту:

С_а.пл^нов=8•2250/100=180 грн.

Норма амортизации взята усредненная - 8% для всех объектов.

Полные амортизационные отчисления по базовому варианту:

С_а^баз=С_а.баз+С_а.пл^баз=40030+200=40230 грн.

по новому варианту:

С_а^нов=С_а.нов+С_а.пл^нов=39600+180=39780 грн.

Рассчитаем расходы на потребляемую электроэнергию:

С_э=(Р/) Т_эф К_в К_м (4.23)

где Р - номинальная мощность используемого в станке электродвигателя, кВт;

- коэффициент полезного действия электрооборудования, доли;

Т_эф - эффективный фонд времени работы, ч;

К_в - коэффициент использования по времени;

К_м - коэффициент использования по мощности;

С_э - стоимость 1 кВт ч электроэнергии, грн./кВт ч.

Коэффициент полезного действия электрооборудования вычисляем как произведение коэффициентов полезного действия двигателя и преобразователя. Для базового варианта коэффициент полезного действия равен 85%, для нового варианта - 95%.

Коэффициент использования по времени для обоих вариантов примем равным 0,8.

Коэффициент использования по мощности по базовому варианту - 0,62,

по новому - 0,97.

Стоимость электроэнергии равна 0,45 грн/кВт ч.

Эффективный фонд времени по обоим вариантам при работе цеха в одну смену за год составит:

Т_эф=8•22•12=2112 ч. (4.24)

Подставим исходные данные в формулу 4.23, определим затраты на электроэнергию по обоим вариантам:

по базовому варианту

С_э.баз=(8/0,85)•2112•0,8•0,62•0,45=4437 грн.;

по новому варианту

С_э.нов=(6,9/0,95)•2112•0,8•0,97•0,45=4580 грн.

Рассчитаем затраты на текущий ремонт.

Текущий ремонт электрооборудования производится на месте его установки с отключением от сети и остановкой силами сменного ремонтного персонала, обслуживающего данный агрегат (оборудование).

Затраты на текущий ремонт электрооборудования содержат следующие статьи:

- основная зарплата рабочих с начислениями С_зп;

- стоимость используемых материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий С_м;

- цеховые и общезаводские расходы С_общ.

Для определения зарплаты рабочих-ремонтников необходимо знать трудоемкость ремонтных работ и эффективный фонд времени одного рабочего.

Трудоемкость ремонтных работ определяют из графика планово-предупредительных ремонтов.

Из таблицы 4.1 имеем, что трудоемкость ремонтных работ по базовому варианту составляет 205 чел.-ч, по новому - 167 чел.-ч.

Эффективный фонд времени одного рабочего состоит из дней, оставшихся после вычитания из 365 календарных дней выходных и праздничных дней, а также дней, касающихся прочих невыходов на работу. Занятость по времени - 0,96.

Эффективный фонд времени равен:

Т=8• (365-104) •0,96=2004,5 ч. (4.25)

Заработная плата определяется через трудоемкость ремонтов и тарифную часовую ставку электромонтера, которая составляет 1 грн./ч.

По базовому варианту тарифная зарплата:

С^т_зп.баз=8•205=1640 грн.

по новому варианту:

С^т_зп.нов=8•167=1336 грн.

К начислениям зарплаты относят премии (20% от тарифной зарплаты), дополнительная зарплата (10% от тарифной зарплаты), другие доплаты (10% от тарифной зарплаты). В итоге начисления достигают 40% от тарифной зарплаты. Чтобы определить полную сумму выплат по зарплате рабочим, необходимо тарифную зарплату умножить на коэффициент 1.4.

Таким образом, сумма полных выплат по зарплате в базовом варианте:

С_зп.баз=С^т_зп.баз•1.4=205•1.4=287 грн. (4.26)

по новому варианту:

С_зп.нов=С^т_зп.нов•1,4=167•1,4=233.8 грн.

Затраты на материал и комплектующие изделия составляют:

- при капитальном ремонте - 50% от тарифной зарплаты;

- при среднем ремонте - 35% от тарифной зарплаты;

- при текущем ремонте - 15% от тарифной зарплаты.

Из таблицы 4.1 имеем, что в базовом варианте предусмотрены один капитальный ремонт, два средних, семь текущих. В новом варианте - такое же количество ремонтов каждого типа.

Для базового варианта затраты на материалы и комплектующие будут равны:

С_м.баз=205•(0,5+2•0,35+5•0,15)=399,75 грн. (4.26)

по новому варианту:

С_м.нов=167•(0,5+2•0,35+5•0,15)=325,65 грн.

Цеховые и общезаводские расходы достигают 80% от тарифной зарплаты.

Их величина по базовому варианту:

С_{общ.баз}=205•0,8=164 грн. (4.27)

по новому варианту:

С_{общ.нов}=167•0,8=133.6 грн.

В смете годовых эксплуатационных расходов прочие расходы принимаются в размере 1% от суммы капитальных вложений:

для базового варианта:

С_пр.баз=0,01•К_баз=0,01•576500 =5765 грн. (4.28)

для нового варианта:

С_пр.нов=0,01•570200 =5702грн.

Для анализа эксплуатационных расходов полученные данные представим в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Эксплуатационные расходы

Наименование расходов	Базовый вариант	Новый вариант
Амортизационные отчисления, грн.	40030	39600
Затраты на электроэнергию, грн.	4437	4580
Заработная плата, грн. (сумму полных выплат по зарплате умножаем на количество ремонтников)	4596	3740.2
Затраты на материалы, грн.	399,75	325,65
Цеховые и общезаводские затраты, грн.	164	133.6
Прочие расходы, грн.	5765	5702
Итого эксплуатационных расходов, грн.	55390	54080

4.6 Расчет эффективности проектируемой системы

Так как величины капитальных вложений и эксплуатационных расходов при внедрении новой (усовершенствованной) системы электропривода станка стали меньше, чем при базовой системе, то для определения эффективности и целесообразности производимых изменений следует рассчитать сравнительные показатели.

Относительная экономия капитальных вложений рассчитывается по формуле:

_к=((К_баз-К_нов)/К_баз)•100%=((576500-570200)/576500)•100%=1.1%. (4.29)

Для сравнения эксплуатационных затрат используем показатель относительной экономии (уменьшения) затрат:

_э=((Э_баз-Э_нов)/Э_баз)•100%=((55390-54080)/ 55390)•100%=2,4% (4.30)

Приведенные затраты по базовому варианту составили:

З_пр.баз=Э_баз+Е_н•К_баз=55390+0,15•576500=141900 грн. (4.31)

по новому варианту:

З_пр.нов=Э_нов+Е_н•К_нов=54080+0,15•570200=139600 грн.

Срок окупаемости капитальных затрат на модернизацию электропривода станка составит:

Т_о=К_нов/Э_г=570200/558600=1,021 года. (4.32)

Срок окупаемости ниже нормативного, внедрение новой системы целесообразно.

Коэффициент эффективности капитальных вложении Е=1/Т_о=1/1,021=0,979 определяет экономию от снижения эксплуатационных затрат, получаемую на каждую гривну капитальных вложений. Расчетный коэффициент эффективности больше нормативного (ЕЕ_н, 0,9790,15), значит, внедряемая система электропривода эффективна.

Годовой экономический эффект

Э_г=Э-Е_н•К_нов=558600- 0,15•570200=473100 грн. (4.33)

Таким образом, по результатам вычислений новая система электропривода, внедряемая в станок эффективнее базовой с технической и экономической точек зрения.

Технико-экономические показатели проекта приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Технико-экономические показатели проекта

№	Наименование показателей, обозначение, размерность	Варианты
		Базовый	Новый
1	Амортизационные отчисления, грн.	40030	39600
2	Заработная плата, грн. (сумму полных выплат по зарплате умножаем на количество ремонтников)	4596	3740.2
3	Затраты на материалы, грн.	399,75	325,65
4	Цеховые и общезаводские затраты, грн.	164	133.6
5	Прочие расходы, грн.	5765	5702
6	Затраты на электроэнергию	4437	4580
7	Итого эксплуатационных расходов, грн.	55390	54080
8	Общая сумма капитальных затрат	576500	570200
9	Затраты на зарплату ремонтников	4544	3037
10	Тарифная зарплата	205	167
11	Приведенные затраты	141900	139300
12	Затраты на зарплату станочникам составят	128700	125400
13	Экономический эффект, грн.	473100
14	Срок окупаемости средств на модернизацию, лет	1,021

5. ОХРАНА ТРУДА

5.1 Анализ вредных и опасных производственных факторов

При механической обработке металлов на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, заточных и др.) возникает ряд физических, химических, психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки; стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента; повышенное напряжение в электроцепи или статического электричества, при котором может произойти замыкание через тело человека - относятся к категории физических опасных факторов.

Так, при обработке хрупких материалов (чугуна, латуни, бронзы, графита, карболита, текстолита и др.) на высоких скоростях резания стружка от станка разлетается на значительное расстояние (3-5 м). Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов (сталей), имеющая высокую температуру (400-600 °С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Так, при токарной обработке от общего числа производственных травм повреждение глаз превысило 50%, при фрезеровании 10% и около 8 % при заточке инструмента и шлифовании. Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента частицами абразига.

Физическими вредными производственными факторами, характерными для процесса резания, являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; высокий уровень шума и вибрации; недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости; повышенная пульсация светового потока. При отсутствии средств защиты запыленность возданной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании, и сверлении хрупких материалов может превышать предельно допустимые концентрации. При точении латуни и бронзы количество пыли в воздухе помещения относительно невелико (14,5-20 мг/м³). Однако некоторые сплавы (латунь ЛЦ40С и бронза Бр ОЦС 6-6-3) содержат свинец, поэтому токсичность пыли, образующейся при их точении, следует оценивать с учетом количества в сплаве свинца, приняв его предельно допустимую концентрацию. Размер пылевых частиц в зоне дыхания колеблется в широком диапазоне - от 2 до 60 мкм. При обработке латуни, бронзы, карболита, графита на высоких скоростях резания (х= 300ч400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мкм составляет 50-60% общего их числа.

В процессе механической обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры (термоокислительная деструкция). При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание, вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояние, а иногда возникает воспламенение материала, например при обработке текстолита. Таким образом, при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров, газов и аэрозолей, являющихся химическими вредными производственными факторами.

Продукты термоокислительной деструкции (предельные и непредельные углеводороды, а также ароматические углеводороды) могут вызывать наркотическое действие, изменения со стороны центральной нервной системы, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а также кожно-трофические нарушения. Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

Концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, образующихся при обработке резанием, не должны превышать предельно допустимых значений.

К психофизиологическим вредным производственным факторам процессов обработки материалов резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

Анализируя производственные факторы, покажем направление проведения мероприятий на охрану труда.

5.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда

Требования к системе управления, анализ возможных аварийных ситуаций.

Применение в промышленности автоматизированных систем управления, изменяет содержание работ человека, сокращает ручной труд, улучшает условия труда, повышает качество изготавливаемых деталей, а также высвобождает значительное количество рабочих. Автоматизированные установки снижают травматизм на предприятиях. Но при их работе возможно воздействие на работающих физически опасного производственного фактора - подвижных устройств и передвигающегося материала (осуществляется вращение трубы и подача резака).

Основными причинами воздействия на работающих опасных производственных факторов при использовании автоматизированных систем могут быть:

непредусмотренные движения исполнительных устройств во время обучения или при наладке, регулировании, ремонте;

авария на обслуживаемом участке (отказ системы управления или технологического оборудования, совместно с которым она работает);

ошибочные (непреднамеренные) действия оператора при наладке, ремонте или во время работы станка в автоматическом режиме;

нарушение условий эксплуатации автоматизированного участка;

нарушения требований эргономики и безопасности труда при организации автоматизированного участка.

Требования к системе управления, обеспечивающие безопасность условий труда за счет следующих мероприятий:

управление работой с центрального пульта находящегося за пределами зоны ограждения;

ограждение опасной зоны;

оптимальные условия труда на пультах;

планировка, обеспечивающая свободный проход;

сигнализация (звуковая и световая);

предусмотрены блокировки.

Исключающие возможность ведения операций при правильном положении заготовки, недопускающие выполнение следующего цикла до окончания предыдущего, недопускающие самовольного перемещения рабочих устройств, отключающую установку при открытии ограждения, обеспечивающее удержание заготовки и инструмента в случае неожиданного прекращения подачи электроэнергии, воздуха и т.п.

Особое внимание в автоматизированных производствах, а также при использовании роботов и манипуляторов должно уделяться обеспечению безопасных условий труда при проведении ремонтных и наладочных работ.

Для периодической смены инструмента, регулировки и подналадки станков и автоматов, их смазывания и чистки, а также мелкого ремонта в цикле работы должно быть предусмотрено специальное время. Все перечисленные работы должны выполняться на обесточенном оборудовании.

Планировка технологических участков должна обеспечивать удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному технологическому оборудованию и органам аварийного отключения и управления промышленного роботами. При планировке участков необходимо исключить пересечение трасс следования оператора и исполнительных устройств промышленных роботов и обеспечивать свободу перемещения обслуживающего персонала, сведя до минимума возможность появления посторонних лиц.

Вход в зону ограждения следует блокировать с системой управления. Блокировка должна отключать установку, работающую в автоматическом режиме, при входе человека в зону ограждения. Конструкция ограждения не должна затруднять проведение визуального контроля оператором за работой участка.

Условия труда за пультом управления станка HOESCH D1000 должны удовлетворять соответствующим требованиям к постоянным рабочим местам производственных помещений (ГОСТ 122049-80, ГОСТ 122033-78).

Для обеспечения безопасных условий труда при эксплуатации системы управления станка HOESCH D1000 и всего технологического комплекса наряду с использованием технических средств обеспечения безопасности (оградительных, предохранительных, блокирующих, сигнализирующих и других устройств) должны применяться также безопасные приемы и методы проведения работы и строго соблюдаться регламентированные режимы эксплуатации установки, а также трудовая дисциплина.

До начала работы станка HOESCH D1000 из его рабочего пространства необходимо удалить посторонние предметы, инструменты, приборы. При невозможности вынесения их за ограждение они должны быть установлены вне досягаемости исполнительными устройствами.

Категорически запрещается находиться в рабочем пространстве при работе станка в автоматическом режиме.

Скорость перемещения исполнительных устройств во время программирования и обучения на должна превышать 0.3 м/с.

Запрещается выполнять работы по присоединению и отсоединению захватного устройства без предварительного отключения от источника питания.

Требования, предъявляемые к оборудованию и организация процесса.

Основными требованиями охраны труда, предъявляемыми при проектировании машин и механизмов, являются: безопасность для человека, надежность и удобство эксплуатации.

Безопасность производственного оборудования обеспечивается правильным выбором принципов его действия, кинематических схем, конструктивных решений (в том числе форм корпусов, сборочных единиц и деталей), рабочих тел, параметров рабочих процессов, использованием различных средств защиты. Последние по возможности должны вписываться в конструкцию машин и агрегатов. Средства защиты должны быть, как правило, многофункционального типа, т.е. решать несколько задач одновременно. Так, конструкции машин и механизмов, станин станков должны обеспечивать не только ограждение опасных элементов, но и снижение уровня их шума и вибрации.

При наличии у агрегатов электропривода последний должен быть выполнен в соответствии с Правилами устройства электрических установок; должны предусматриваться средства защиты от электромагнитных и ионизирующих излучений, загрязнений атмосферы парами, газами, пылью, воздействия лучистого тепла и т.п.

Надежность машин и механизмов определяется вероятностью нарушения нормальной работы оборудования. Такого рода нарушения могут явиться причиной аварий, травм.

Большое значение в обеспечении надежности имеет прочность конструктивных элементов. Конструкционная прочность машин и агрегатов определяется прочностными характеристиками, как материала конструкции, так и его крепежных соединений, а также условиями их эксплуатации.

Большое значение в обеспечении надежной работы машин и механизмов имеет наличие необходимых контрольно-измерительных приборов и устройств автоматического управления и регулирования. При несрабатывании автоматики надежность работы технологического оборудования определяется эффективностью действий обслуживающего персонала. Поэтому производственное оборудование и рабочее место оператора должны проектироваться с учетом физиологических и психологических возможностей человека и его антропометрических данных. Необходимо обеспечить возможность быстрого правильного считывания показаний контрольно-измерительных приборов и четкого восприятия сигналов. Наличие большого количества органов управления и приборов (шкал, кнопок, рукояток, световых и звуковых сигналов) вызывает повышенное утомление оператора. Органы управления (рычаги, педали, кнопки и т.д.) должны быть надежными, легкодоступными и хорошо различимыми, удобными в пользовании. Их располагают либо непосредственно на оборудовании, либо выносят на специальный пульт, удаленный от оборудования на некоторое расстояние. Все виды технологического оборудования должны быть удобны для осмотра, смазывания, разборки, наладки, уборки, транспортировки, установки и управления ими в работе.

На станке HOESCH D1000 все необходимые контрольно-измерительные приборы, устройства автоматического управления и регулирования вынесены на отдельную панель. Применяемая графическая панель удобна в использовании, обеспечивает быстрое и правильное считывание показаний и восприятие сигналов. Пульт расположен так, чтобы оператор имел возможность следить за протеканием технологического процесса со своего рабочего места.

Санитарно-гигиенические мероприятия.

Требования к воздуху в рабочей зоне.

Параметры микроклимата нормируются ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ "Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования". При создании надежных и эффективных систем вытяжной вентиляции металлорежущих станков, необходимо учитывать особенности технологического процесса, влияние движения инструмента, обработки заготовки и т.д. Конструирование вентиляционных систем для металлорежущего оборудования требует не только индивидуального подхода, но и последующего внесения в эти системы всевозможных доработок в процессе испытания и наладки.

Освещение.

При проектировании осветительной установки необходимо решить следующие основные вопросы: выбрать систему освещения и тип источника света; определить норму освещенности; установить тип светильников; произвести размещение светильников; рассчитать освещенность в необходимых точках; уточнить после этого размещение светильников; определить единичную мощность светильников и ламп. Данные требования регламентированы СНиП II - 4 - 79 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования".

Для обеспечения задачи выбора освещенности в проектной практике составлены отраслевые нормы, представляющие собой расписание значений освещенности для основных помещений и рабочих мест по отраслям промышленности. В процессе эксплуатации осветительной установки освещенность на рабочих поверхностях снижается за счет уменьшения светового потока источников света, загрязнения ламп и осветительной арматуры, а также загрязнения стен и потолка освещаемого помещения. Это учитывают коэффициентом запаса, повышающим расчетное значение освещенности по сравнению с нормированным.

Светильники выбирают по характеристика светораспределения блескости, экономическим показателям и по условиям среды помещений. Во взрыво и пожароопасных помещениях выбирают светильники специального исполнения.

Шум и вибрация.

При длительном воздействии шума на организм человека происходят нежелательные явления: снижается острота зрения, слуха, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно - сосудистой и нервной систем.

Вибрации также неблагоприятно воздействуют на организм человека. Они могут быть причиной функциональных расстройств нервной и сердечнососудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата. При этом заболевание сопровождается головными болями, головокружением, онемением рук (при передаче вибраций на руки), повышенной утомляемостью. Длительное воздействие вибраций приводит к развитию так называемой вибрационной болезни, успешное лечение которой возможно лишь только на ранней стадии её развития.

Одним из методов уменьшения шума (ГОСТ 12.1.003-89) на объектах энергетического производства является снижение или ослабление шума в его источниках - в электрических машинах и трансформаторах, компрессорах и вентиляторах, в машинах топливного пылеприготовления (дробилки и мельницы) и др.

Мероприятия по обеспечению техники безопасности.

Электробезопасность.

При эксплуатации электроустановок часто возникают условия, при которых даже самое совершенное их исполнение не обеспечивает безопасности работающего и требуется применение специальных средств защиты (диэлектрические перчатки, изолирующая обувь, подставка и т.п.) в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.019 - 79 ССБТ "Электробезопасность. Общие требования".

При работах на токоведущих частях отключенной электроустановки возникает опасность случайного появления напряжения на них, для предотвращения этого необходимо принять меры по исключению ошибочной подачи напряжения к месту работ и, вместе с тем, устранить опасность для работающих в случае появления напряжения.

Такими средствами защиты, дополняющими стационарные конструктивные защитные устройства электроустановок (ограждения, блокировки, сигнализация, заземление, зануление и т.п.), являются электрозащитные средства - переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих в электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. К ним относятся: изолирующие штанги и клещи; электроизмерительные клещи и указатели напряжения; диэлектрические резиновые изделия заземления и изолирующие подставки; переносные заземления и ограждения; монтерский инструмент с изолирующими рукоятками; предупредительные плакаты; изолирующие средства для ремонтных работ под напряжением свыше 1 кВ, а также индивидуальные экранизирующие комплекты.

Кроме электрозащитных средств для обеспечения безопасных и высокопроизводительных условий работы в действующих электроустановках большое применение имеют различные неэлектрические средства защиты, в том числе: защитные очки, носки, рукавицы, противогазы, а также предназначенные для работы на высоте предохранительные пояса, страховочные канаты, монтерские когти, приставные и подвесные лестницы, лестницы - стремянки и т.п.

Особую группу электрозащитных средств составляют так называемые изолирующие средства защиты, обеспечивающие электрическую изоляцию человека от токоведущих или заземленных частей, а также от земли. В зависимости от защитной способности они разделяются на основные и дополнительные.

Основные изолирующие электрозащитные средства, обладая высокой электрической прочностью, способны длительно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и позволяют персоналу посредством их касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением, без опасности быть пораженным электрическим током.

К ним относятся: в электроустановках до 1 кВ - изолирующие штанги, клещи, диэлектрические перчатки; в электроустановках выше 1кВ - изолирующие штанги, указатели напряжения, а также средства для ремонтных работ под напряжением выше 1 кВ.

Дополнительные изолирующие электрозащитные средства имеют изоляцию, которая не способна выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и поэтому они не могут защитить человека от поражения током при этом напряжении. Их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих средств. К ним относятся: в электроустановках до 1 кВ - диэлектрические галоши и коврики, а также изолирующие подставки; в электроустановках выше 1 кВ - диэлектрические перчатки, боты и коврики.

Пожарная безопасность.

Понятие пожарная безопасность означает состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность на промышленных объектах, в том числе электростанций и электрических сетей регламентируется ГОСТ 12.1.004 - 91 ССБТ "Пожарная безопасность. Общие требования безопасности". Строительными нормами и правилами межотраслевыми правилами пожарной безопасности, отраслевыми стандартами и правилами пожарной безопасности, утвержденными министерствами и ведомствами, а также инструкциями по обеспечению пожарной безопасности на отдельных объектах. Поэтому относиться к категории Д.

Светильники в помещениях класса П - I должны быть закрытого или пылезащищенного исполнения; в помещениях класса П - II и П - III допускаются защищенные светильники открытого исполнения. Для наружных установок класса П - III используют светильники закрытого или влагозащищенного исполнения светильники для наружного освещения. Переносные светильники, применяемые в пожароопасных помещениях всех классов должны быть закрытого исполнения, а стеклянный колпак защищен стальной сеткой.

Сооружение распределительных устройств напряжением выше 1000 В в пожароопасных помещениях не рекомендуется, но при необходимости допускается при условии применения щитов и шкафов в закрытом исполнении.

Для предотвращения пожара необходимы следующие меры:

- предотвращение образования горючей среды;

- предотвращение образования в горючей среде источников зажигания;

- уменьшение определяющего размера горючей среды ниже максимально допустимого по горючести и др.

Противопожарную защиту обеспечивают меры:

- максимально возможное применение негорючих и трудногорючих веществ и материалов взамен пожароопасных;

- применение средств пожаротушения;

- применение средств пожарной сигнализации и средств извещения и пожаре;

- эвакуация людей и др.

Важной мерой по обеспечению пожарной безопасности является организация пожарной охраны объекта, предусматривающей профилактическое и оперативное обслуживание охраняемых объектов; организационные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности (обучение рабочих и служащих правилам пожарной безопасности, разработка и реализация норм и правил пожарной безопасности и т.д.).

5.3 Расчет защитного заземления

Заземление - это преднамеренное соединение нетоковедущих элементов оборудования, которые в результате пробоя изоляции могут оказаться под напряжением, с землёй.

Произведем расчет системы защитного заземления, состоящей из труб диаметром d=0.05 м, длиной 2,5 м, углубленные на h=1.0 м, расположенные в ряд на расстоянии, а=3 м и соединенные полосой шириной 0.04 м. Расчет произведем для грунта - посадочная земля при большом уровне влажности.

Расчетное сопротивление грунта (Ом·м) определяем по формуле:

, (5.1)

где - сопротивление грунта по измерениям или ориентировочно по данным приложения Н [6];

ц - климатический коэффициент, который зависит от характера грунта и его влажности во время измерений:

.

При углублении заземлителя сопротивление растекания тока вертикального стержневого (трубчатого) заземлителя, Ом определяется как:

, (5.2)

где l - длина заземлителя, l = 2,5 м;

d - диаметр заземлителя, d = 0,05 м;

h - глубина заземления, h = 1 м;

t - расстояние от поверхности земли до середины заземлителя величина которого определяется согласно выражению:

. (5.3)

Таким образом:

.

Ориентировочное количество вертикальных заземлителей, шт:

, (5.4)

где R_H - наибольшее допустимое сопротивление заземлительного устройства, величина которого согласно "Правилам устройства электроустановок" равно 4 Ом), тогда:

.

Путем расположения полученного количества заземлителей на плане обозначают ориентировочное расстояние между ними и коэффициент использования вертикальных заземлителей в зависимости от количества стержней и отношения расстояния между ними к их длине.

Определим необходимое количество заземлителей с расчетом коэффициента использования з, значение которого выбираем из таблицы по данным приложения, то есть з = 0.79 :

. (5.5)

Затем определяем сопротивление растекания соединительной шины с учетом коэффициента её использования по данным приложения з_ш = 0.82 при углублении шины:

, (5.6)

где L - длина шины, значение которой вычисляется по формуле:

, (5.7)

где а = 3 - расстояние между заземлителями, м.

;

b = 0.04 - ширина шины, м.

Следовательно, получаем:

.

Вычислим общее сопротивление сложного заземлительного приспособления:

. (5.8)

Расчет показал, что выбранная система защитного заземления удовлетворяет нормативным требованиям. Анализ производственных факторов позволил разработать мероприятия по обеспечению безопасных условий труда, а также был выполнен расчет системы защитного заземления.

6. ГРАЖДАНСКАЯ ОБОРОНА

Мероприятия, направленные на повышение устойчивости проектируемой системы автоматического управления токарного станка HOESCH D1000 на случай взрыва 110 тонн пропана на расстоянии 605 метров от объекта.

Определение величины избыточного давления в районе объекта

Определим радиус действия детонационной волны по формуле:

(6.1)

где Q количество взрывоопасного продукта, тонн (Q = 110 тонн)

Определим радиус действия продуктов взрыва по формуле:

(6.2),

Так как расстояние от центра взрыва до проектируемого объекта больше радиусов действия детонационной волны и действия продуктов взрыва , то объект находится в зоне действия ударной волны (третья зона).

Определим вспомогательный параметр для объекта:

(6.3)

где r3 - радиус зоны действия ударной волны, м.

.

Так как вспомогательный параметр 2 , тогда величина ожидаемого избыточного давления в районе проектируемого объекта рассчитывается по формуле:

(6.4)

Для человека такое избыточное давление характеризуется слабой степенью поражения (оглушением). Влияние его на здания, сооружения и оборудование будет охарактеризовано далее.

Характеристика проектируемого объекта

Объектом автоматизации является токарный станок HOEACH D1000 предназначенный для изготовления деталей с цилиндрической поверхностью, обработкой конусных поверхностей, нарезание резьб и т.д.

В проекте разработан контроллер (принципиально) и его интерфейс (принципиально) с СУ, которые позволяют производить программную обработку детали при этом контролировать состояние всех автономных и зависимых электросистем.

Участок цеха, на котором расположен станок HOESCH D1000, находится в механическом цехе №3 ЗАО НКМЗ. Здание механического цеха представляет собой массивное промышленное здание c металлическим каркасом и крановым оборудованием грузоподъемностью 2550 т. В цехе находится различное технологическое оборудование: токарные и шлифовальные станки механообрабатывающего направления, электродвигатели до 10 кВт герметичные, мостовые и козловые краны, электромобили, коммунально-энергетические сети (КЭС) представлены здесь подстанциями закрытого типа, наземной кабельной электросетью, наземным трубопроводом и вентиляционным воздухопроводом на металлических эстакадах. Кроме этого станки имеют чувствительную контрольно-измерительную аппаратуру.

Критерием устойчивости цеха к воздействию ударной волны является максимальное избыточное давление, при котором здания и оборудование цеха сохраняются или получают слабые разрушения [7].

Степень разрушения и пределы устойчивости элементов цеха и цеха в целом представлены в таблице 6.1.

Выводы и рекомендации

Так как ожидаемое избыточное давление на объекте 20,3 кПа, а предел устойчивости цеха 10 кПа, то данный цех не устойчив к воздействию ударной волны. Не устойчивой является контрольно-измерительная аппаратура. Необходимо повысить предел устойчивости до 30 кПа. Для повышения устойчивости этой аппаратуры предлагаю применить защитные кожухи для датчиков, а также управляющую ЭВМ предлагаю разместить в дополнительно установленном внутри цеха помещении из металлического каркаса, которое снизит действие ударной волны, а также создать аварийный склад запчастей.

Таблица 6.1 - Определение предела устойчивости цеха

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте был рассмотрен объект - тяжелый токарный станок модели HOESCH D1000, выполнен критический анализ существующей системы управления, выявленные недостатки и предложены варианты модернизации. В расчетно-конструкторской части дипломного проекта был выполнен расчет и выбор двигателя необходимой мощности и момента привода подачи станка, а также проведенная исследовательская часть подтвердила надежность использования синхронных двигателей. Выполнен подбор аппаратур и исполнительные органы, обоснованная целесообразность поставленной задачи.

Аппаратно система управления поводом подачи токарного станку выполнена на основе микропроцессорного модуля Simatic S7-300 фирмы SIEMENS, который работает в режиме реального времени.

Реализованная на микропроцессорных модулях система программного обеспечения обеспечивает автоматическое программное управление скоростью, положением рабочих органов в режиме реального времени. Точность и безотказность при работе является важной особенностью систем микроконтроллерного управления.

В результате модернизации станок обеспечивает следующие технологические параметры:

1 Минимальная погрешность обработки заготовки.

2 Возможность подбора рабочего усилия и скорости в зависимости от качества, размера заготовки и вида операции, которая выполняется.

3 Снижение времени переналадки и настраивание на обработку.

4 Низкие энергетические затраты.

5 Повышение производительности работы.

6 Снижение удельной себестоимости произведенной продукции.

За счет введения новой системы управления существенно снижается время на ремонт, повышаются техника - экономические показатели.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1 Сердюк А. А. Методическое указание к курсовому проектированию по дисциплине "Цифровые системы управления и обработки информации". Учеб. пособие - Краматорск: ДДМА, 2006-96 с.

2 У Тbтце, К Шенк "Полупроводниковая схемотехника". М: "Мир" - 1982, 512 ст.

3 Каталог Siemens/Simatic "Компоненты для комплексной автоматизации". 2006 р.

4 Каталог Siemens Industrial Communication "Промышленная связь для систем автоматизации и поводов" ІК РІ 2005.

5 Панкратов А.И. Система управления электроприводом. Учеб. пособие.-Краматорск; ДГМА, 2007-225с.

6 Безопасность производственных процессов. Справочник / Под. ред. С.В. Бєлова. - М: "Машиностроение", - 1985, 448 ст.

7 Кузнецов А.А., Поляков А.Е., Глиняная Н.М., Юсіна А.Л. Методическое указания для дипломного проектирования из дисциплины "Гражданская оборона". - Краматорск: ДДМА, 2002 - 16 с.

8 "Руководство относительно программирования систем автоматизации" Simatic S7" ( Часть 1) Редакция 01/2004.

9 А.Н. Ульянов. Методические указания к самостоятельной работе экономическим разделам дипломных проектов для студентов специальностей всех форм обучения, Краматорск: ДДМА - 2007, 50 с.

10 Каталог Siemens Industrial Communication "Промышленная связь для систем автоматизации и поводов" ІК РІ 2005.

11 Техническая документация к токарному станку HOESCH D1000.

12 www.cz-smt.cz/ru.

13 www.hoesch-machine-tool.czech-trade.ru.

14 www.kzgroup.ru.

ПРИЛОЖЕНИЕ A

Технические параметры модуля питания SIMODRIVE 611D

Модули питания SIMODRIVE 611D	Технические параметры
Номинальная мощность	36 кВт
Длительная мощность обратного питания	36 кВт
Пиковая мощность обратного питания	70 кВт
Параметры подключения:
§ Напряжение	3 AC 480В
§ Частота	50 ... 60 ±10 % Гц
§ Номинальный ток	60,5 А
§ Пиковый ток	117,5 А
Выходное напряжение	680В
Ширина модуля	200 мм
Положение при эксплуатации	вертикальное
Внутренний теплоотвод	встроенный внешний вентилятор