Электрическая печь сопротивления типа "Миксер"

Преобразователь устанавливается фундаментом на бетонное основание и фиксируется на нём посредством болтов.

5.2 Выбор тиристоров

С развитием техники широкое распространение получили мощные полупроводниковые преобразовательные агрегаты различного назначения, созданные на базе кремниевых вентилей и тиристоров. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты все больше вытесняют из металлургической промышленности электромашинные и ртутные преобразователи (для питания электролизеров, дуговых вакуумных печей, электроприводов постоянного тока).

Потребность в полупроводниковых преобразовательных агрегатах ежегодно увеличивается.

В 10-й пятилетке внедрение преобразовательной (в основном тиристорной) техники в черную и цветную металлургию будет идти еще более быстрыми темпами.

Управляемые вентили - тиристоры выполняют в силовых электрических цепях функции управления и регулирования.

Вентили и тиристоры предназначены для эксплуатации при следующих условиях:

- температура окружающей среды - от минус 50єС до максимальной температуры полупроводниковой структуры при воздушном охлаждении и от 1 до 30°С (для тиристоров) или до 65°С (для вентилей) при охлаждении водой. При этом нагрузка током определяется в соответствии с данными, приведенными в информационных материалах заводов -- изготовителей приборов;

- относительная влажность -- до 98% при 35°С;

- ударные сотрясения -- с ускорением до 12 g и длительные вибрации в диапазоне частот 5 - 100 Гц с ускорением до 5 g;

- высота над уровнем моря -- не более 1200 м (630 мм рт. ст.).

Данные, приведенные в справочнике, не распространяются на приборы, работающие:

- в средах, разрушающих металлы и изоляцию;

- в средах с токопроводящей пылью;

- во взрывоопасной среде;

- в условиях воздействия различных излучений (нейтронного, электронного, - излучения и др.).

Учитывая это, выбираю тиристор марки Т630, предельная сила тока которого 630 А, напряжение 300 - 1500, температура корпуса ? 55єС, прямое падение напряжения при амплитудной предельной силе тока не более 1,85 В. Тиристор данной марки является одним из тех, которые в данное время внедряются в серийное производство, поэтому некоторые данные приблизительны[24].

На основании расчетов, приведенных в разделе 6, допустимый длительный ток установки равен А. Предельная сила тока тиристора А, следовательно >, что удовлетворяет условиям нормальной работы тиристоров.

4. Электроснабжение электрической печи сопротивления

4.1 Расчет нагрузок

Печь сопротивления:

кВт - номинальная мощность приемника;

Кабельная линия м.

Расчетный ток нагрузки:

А, (4.1)

где В - питающее напряжение.

4.2 Выбор кабельной линии и автоматического выключателя

4.2.1 Выбор кабельной линии[11].

Сечение кабеля выбирается по допустимому длительному току из условий нагрева. Допустимый длительный ток определяю по соотношению:

А, (4.2)

где - допустимый длительный ток для кабеля по условиям нагрева в нормальных условиях; - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, укладываемых рядом в земле без труб или в трубах, или в канале; - коэффициент, учитывающий прокладку кабеля с нулевой жилой. По справочным данным находим ближайшее большее сечение, выдерживающее в длительном(получасовом) режиме ток больше .

На каждую фазу выбираю по три кабеля РКГМ 1 х 95, суммарная длительно допустимая нагрузка которых удовлетворяет требованиям расчета.

4.2.2 Выбор автоматического выключателя[11]

Автоматический выключатель должен защищать сеть от токов коротких замыканий и от перегрузки. Выбираю автоматический выключатель А3736Ф, А.

Схема электроснабжения представлена на чертеже №5 140605 344250 702 Э3

5. Энергосбережение

Россия - самая северная страна на нашей планете. Более того, Свердловская область - одна из северных областей России. Поэтому вопросы энергоснабжения не просто важны, они для нас жизнеобеспечивающие. Отсюда так важно эффективно, с максимальной пользой использовать энергию, так важны для нас вопросы энергосбережения. Энергосбережение становится актуальной проблемой для всех производителей и потребителей энергии и определяет, в том числе, устойчивость всей экономики.

Энергосбережение для промышленности и сельского хозяйства это производство конкурентноспособной продукции и снижение ее себестоимости.

При эксплуатации электрических печей сопротивления, согласно [18] энергосбережение может быть достигнуто следующими путями:

1. Совершенствование конструкции печи и применение футеровки из материалов с низкой теплопроводностью.

2. Применение высокоэффективных полупроводниковых преобразователей в качестве источников питания.

3. Правильная эксплуатация электропечей, которая включает в себя следующие мероприятия:

1.Сокращения простоев оборудования.

2.Повышения массы полезной загрузки (садки) печи до номинальной, указываемой в технической документации на печь, при одновременном снижении массы нагреваемой технологической оснастки.

3.Сокращения продолжительности цикла термообработки до требуемой технологическим процессом.

2.Исключения из практики использования включенных электропечей, работающих на холостом ходу, с целью регулирования электрической нагрузки предприятия, так как это в конечном счете приводит к перерасходу электроэнергии.

Экономию электроэнергии до 3% обеспечивает окрашивание печей алюминиевой краской и поддержание их наружных поверхностей в чистом состоянии. Применение тиристоров позволяет избежать недостатки, связанные с контакторным управлением, а именно:

1. Снизить отклонение текущей температуры печи от заданного значения (отклонение текущей температуры от максимального значения до минимального приводит к повышению потребления электрической энергии из сети и к увеличению тепловых потерь). При контакторном управлении снизить отклонение температуры невозможно из-за ограниченного ресурса службы контакторов, а при непрерывном управлении его практически нет. Срок службы нагревательных элементов повышается, т.к. при тиристорном управлении исключены механические удары и исключено повышение напряжения выше номинального напряжения нагревателей.

2. Срок службы тиристоров, по сравнению с контакторами намного выше.

3. Тиристоры имеют меньшие габариты по сравнению с контакторами, в связи с этим процесс установки и монтажа тиристоров намного проще.

Преобразователь для электрической печи сопротивления типа ППС-ЗМ-380-630 (далее по тексту «ППС») выполняет функцию источника питания электрической печи сопротивления. Преобразователь обеспечивает оптимизацию тепловых режимов при разогреве и работе ЭПС.

Энергосбережение достигается за счёт рационального использование электроэнергии потребляемой печью путём плавного регулирования напряжения на нагревательном элементе и точного поддержания температуры в соответствии с заданным режимом работы. Использование ППС существенно увеличивается ресурс нагревательного элемента и коммутационной аппаратуры за счёт бесконтактной коммутации нагрузки. При этом ликвидируются механические удары и резкий прогрев элемента в момент включения, приводящие к выходу из строя дорогостоящего нагревателя.

6. Безопасность жизнедеятельности

«УАЗ-СУАЛ» расположен на юго-востоке Свердловской области, к югу от центра города Каменска-Уральского. Рельеф местности относительно ровный и не способствует ухудшению условий рассеивания вредных веществ в атмосфере, перепады высот не превышают 50 метров на 1 километр в радиусе 50 высот труб, поэтому введение дополнительных коэффициентов, учитывающих сложный рельеф, при расчетах рассеивания не требуется. Промышленная площадка завода расположена в черте города, граничит с запада с промышленным заводом железобетонных изделий и коллективными садами, с востока Красногорской ТЭЦ, с юга железнодорожным узлом.

Продолжительность отопительного периода 208 дней. Средне годовое количество осадков 565 мм.

Ветровой режим характеризуется преобладание западным, юго-западным и северо-западным направлениям. Средняя скорость ветра в течение года ровна 3,5 м/с. Штилевая погода составляет 10% от всего ветрового режима. С точки зрения повторимости направлений ветра, взаимное расположение города, взаимное расположение города и завода благоприятное. Установлена полуторокиллометровая санитарно-защитная зона.

В состав существующего производства на ОАО «УАЗ-СУАЛ» входят следующие цеха:

- электролизный цех,

- глиноземный цех,

- цех кальцинации,

- литейно-металлический цех (ЛМЦ),

- цех капитального ремонта электролизеров (ЦКРЭ),

а также вспомогательные цеха не влияющие на экологию (см. рис. 6.1)



Рис. 6.1 ГЕНПЛАН ПРЕДПРИЯТИЯ ОАО «СУАЛ - УАЗ»: 1 - главный вход; 2 - электролизный цех; 3 - глиноземный цех; 4 - ЦКРЭ; 5 - ЛМЦ; 6 - термический цех.

6.1 Роза ветров (по данным управления по гидрометеорологии)

Характеристики розы ветров (рис.6.2) представлены в таблице 6.1.

Табл.6.1 Метрологические характеристики

Наименование характеристик	Величина
Коэффициент, зависящий от широты местности, А	160
Коэффициент рельефа местности	1,0
Среднегодовая роза ветров
С	10
СВ	7
В	7
ЮВ	9
Ю	13
ЮЗ	15
З	20
СЗ	17
Штиль	11
Среднегодовая скорость ветра [м/с]	3,2
Средняя температура самого теплого месяца, Т, [С]	18,5
Средняя температура самого холодного месяца, Т, [С]	25,0

Рис.6.2 Среднегодовая роза ветров

Безопасность и экологичность проекта имеют в России государственное значение. Эти факторы ставят своей задачей полную ликвидацию производственного травматизма и профессионального заболевания работников.

Правильная организация труда и мероприятия по его охране регламентируются Трудовым кодексом, законодательством об охране труда в РФ, обязывающим предприятия обеспечить должное техническое оборудование всех рабочих мест и создать на них условия для безопасной работы.

6.2 Обеспечение безопасности труда

6.2.1 Характеристика условий труда

В состав электролизного цеха входят:

- корпуса электролиза;

- литейные отделения;

- ОПФС (отделение производства фторсолей).

Планировка литейного отделения литейного электролизного цеха отделения представлена на плане расположения оборудования (140605 344250 702 ГБ), где L = 70000 мм = 70 м - длина литейного отделения, H = 32000 мм = 32 м - ширина. Расстояние от действующего оборудования до места складирования продукции - 1-1,5 м. Расстояние между рядами стенок металла, установленных для обвязки, не менее - 0,6 м. Высота складирования слитков - 2,5 м. Центральный проход, не менее - 1 м.

Литейное отделение характеризуется наличием многочисленных мощных источников выделения лучистого и конвекционного тепла: электропечи, изложницы с расплавленным алюминием, остывающие слитки, открытае форкамеры и заливочные карманы и др. Эти тепловыделения в основном и определяют особенности микроклимата на рабочих местах печного корпуса.

Площадь отделения на уровне отметки 0,00 метров:

Оценка риска по электролизному цеху за год[15]:

R = Cп/Nр = 3/774 = 0,0039 , (6.1)

где Сп - число смертельных и других случаев на производстве за год;

Nр - общее число работающих в сфере производства.

Показатели условий труда в литейном отделении для литейщика металла представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 Показатели условий труда в рабочей зоне

Литейщик металла	1	Наименование профессии
3	2	Категория тяжести работ
На расстоянии 0,1 м - 35, На расстоянии 1,5 м - 30	3	Температура, С
41/55	4	Относительная влажность, %
0,43/0,5	5	Скорость воздуха, м/с
Показания актинометра На расстоянии 0,5 м - 140	6	Теплоизлучение, Вт/м2
170/200	7	Освещенность, лк Факт/норма
НФ, Пыль, Fе, СО, смолистые вещества	8	Наименование вредного вещества на рабочем месте
Пыль угольная - 1,5/6 НФ- 0,42/0,5 Смол. вещества - 0,26/0,2 Fе - 0,92/1	9	Концентрация вредного вещества, мг/м3 Факт/норма
_	10	Наименование энергетического воздействия на среду
_	11	Уровень энергетического воздействия на среду
85/70	12	Площадь, приходящаяся на 1 работающего, м2 Факт/норма
1020/840	13	Объем помещения, приходящегося на 1 работающего, м3 факт/норма
0,0039	14	Степень риска
_	15	примечание

6.2.2 Система организации охраны труда[15]

Трехступенчатый контроль является основной формой ежемесячного, еженедельного и ежесменного оперативного контроля за состоянием охраны труда на рабочих местах, производственных участках, в цехах и на предприятии в целом, проводимого администрацией и профсоюзной организацией.

Целью трехступенчатого контроля является проверка соответствия требованиям безопасности производственных процессов, оборудования, рабочих мест и выполнения административно-техническим персоналом подразделений и служб своих обязанностей по созданию работающим здоровых и безопасных условий труда.

Первая ступень контроля проводится в начале работы и осуществляется в течение всего рабочего дня (смены) руководителем участка, его заместителем, начальником смены, мастером, энергетиком совместно с общественным инспектором по охране труда и имеет целью выявление и устранения всех нарушений требований правил и инструкций по безопасному ведению работ.

На первой ступени контроля проверяется:

- выполнение мероприятий по устранению нарушений, выявленных предыдущей проверкой;

- состояние, безопасная организация рабочих мест;

- состояние проходов, переходов, проездов;

- исправность и безопасность основного и вспомогательного технологического оборудования, грузоподъемных и транспортных средств;

- исправность энергетического оборудования;

- наличие ограждений, защитных устройств и т.п.;

- наличие и правильность использования работающими средств индивидуальной защиты.

Результаты проверки записываются в журнале после обхода рабочих мест и в конце смены. Журнал (1 форма) должен быть у каждого начальника смены.

Руководитель участка и общественный инспектор по охране труда на сменных собраниях информирует рабочих о нарушениях, выявленных проверками и принятых мерах по их устранению.

Ежедневно в конце смены руководитель участка должен докладывать руководителю подразделения о состоянии охраны труда с учетом выполненных мероприятий по устранению нарушений, выявленных проверкой.

Вторая ступень контроля проводится комиссией, возглавляемой начальником цеха и старшим инспектором по охране труда предприятия, еженедельно в установленный на предприятии день. В состав комиссии включаются руководители технических служб цеха, работник службы охраны труда предприятия и медицинский работник, закрепленный за цехом. Результаты записываются в журнале (форма 2).

График устанавливается начальником цеха по согласованию.

Проверяется:

- организация и эффективность контроля первой ступени;

- выполнение мероприятий, ранее предписанных третей и второй ступенями контроля;

- выполнение приказов;

- исправность основного и вспомогательного оборудования и т.п.

Результаты записываются в журнал (форма 2) и хранятся у начальника цеха.

Ежемесячно начальник цеха и старший общественный инспектор по охране труда информирует свой коллектив о состоянии охрана труда в цехе и о ходе мероприятий. Один раз в месяц начальник цеха отчитывается перед руководителем предприятия и профсоюзным комитетом о состоянии охраны труда в цехе.

Третья ступень контроля проводит ежемесячная комиссия, возглавленная руководителем, главным инженером и председателем профсоюзного комитета. В состав комитета включаются: заместитель главного инженера по охране труда, председатель комиссии охраны труда профсоюзного комитета, руководители технических служб, ответственный по надзору за зданиями и сооружениями, руководитель газоспасательной службы, начальник ВПЧ, руководитель медицинской службы.

Проверяются:

- организация и эффективность первой и второй ступени;

- выполнение мероприятий, приказов, распоряжений.

По результатам проверки издается приказ (распоряжение) по предприятию.

6.2.3 Обеспечение безопасности труда

Общие положения

Важнейшими элементами, обеспечивающими безопасность работы и высокую производительность труда, является поддержание нормируемых параметров микроклимата и физфакторов на территории цеха.

Оздоровление воздуха рабочей зоны в цехе осуществляется общей естественной вентиляцией через аэрационные фонари и боковые оконные проемы, а также местной вытяжной вентиляцией, осуществляемой установками типа «Циклон» расположенных в местах наиболее загазованной атмосферой. Воздухообмен осуществляется общей приточной вентиляцией.

Для поддержания в зимнее время температуры воздуха как одного из параметров метеорологических условий, соответствующего санитарным нормам, в помещениях цеха установлено центральное отопление.

Воздушная система отопления осуществляется водяными калориферами, входящих в состав приточных вентиляционных систем. В местных системах нагрев и подача воздуха в определенное место помещения производят отопительными агрегатами, которые устанавливаются на колоннах или стенах помещения на высоте 3…4м. Для предотвращения проникновения холодного воздуха и возникновения сквозняков в районе въездных ворот устанавливаются воздушно - тепловые завесы.

Уровень шума, создаваемый оборудованием, а также вспомогательным оборудованием в процессе производства, можно квалифицировать как средний, так как обрабатывается нагретый металл, при этом отсутствуют шумы с высокой звуковой частотой. Для снижения уровня шума, создаваемого вибрирующим оборудованием, предусмотрена его установка на опоры из упругих прокладок или пружин. Ожидаемый уровень шума в литейном отделении - 80 ДБ - норма. Фактический уровень может незначительно превышать норму (в пределах 5-7 Дб), в результате этого необходимо применять звукоизоляционные средства.

Блокировочные устройства исключают возможность проникновения человека в опасную зону, либо устраняют опасный фактор на время нахождения человека в этой зоне. Большое значение этот вид средств защиты имеет при ограждении опасных зон и там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делят на механические, электрические, гидравлические, пневматические, фотоэлектрические, радиационные.

Сигнализирующие устройства дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасных и вредных производственных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативную, предупредительную и опознавательную. По способу информации различают сигнализацию звуковую, визуальную, комбинированную (светозвуковую). Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных приборов, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют сирены и звонки.

Оперативная сигнализация находит применение при проведении разнообразных технологических процессов. Чаще всего подача сигналов производится автоматически. Для этого используются различные измерительные приборы (вольтметры, гальванометры, манометры, термометры), снабженные контактами, замыкание которых происходит при определенных значениях контролируемых параметров.

Предупредительная сигнализация предназначена для предупреждения о возникновении опасности. Для этого используются световые и звуковые сигналы. К предупредительной сигнализации относятся указатели и плакаты.

Опознавательная сигнализация служит для выделения отдельных видов технологического оборудования, его наиболее опасных узлов и механизмов, а также зон. Для этих целей применяют систему сигнальных цветов и знаков безопасности по ГОСТ 12.2.026 - 74.

Знаки безопасности подразделяются на 4 группы: запрещающие, предупреждающие, предписывающие и указательные.

В производственных условиях не всегда удается устранить все опасные и вредные производственные факторы, путем проведения общетехнических мероприятий. В этих случаях обеспечение нормальных условий труда достигается применением средств индивидуальной защиты.

Защита тела человека обеспечивается применением спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты. Органы зрения защищаются очками. Органы дыхания защищаются респираторами. Защита кожи лица, шеи и рук при работе с различными едкими веществами осуществляется применением защитных мазей и паст.

Мероприятия по электробезопасности

Обеспечивается рядом мероприятий. Главное, из которых это аттестация и проверка знаний электроперсонала. В настоящее время основным источником энергии на предприятии является электрический ток. Поражение электрическим током может произойти при всех применяемых напряжениях, начиная с 12вольт для УАЗа. Поэтому защита неэлектрического персонала является ответственной задачей администрации, как цеха, так и завода. Для предупреждения электротравматизма необходимо соблюдать следующие меры: все пусковые устройства должны находиться в положении, исключающем возможность пуска механизмов посторонними лицами; не допускать в помещениях с повышенной опасностью наличие сырости или токопроводящей пыли; широко применять индивидуальные и коллективные средства защиты; уметь оказывать помощь пострадавшему от действия электрического тока; вывешивать на в опасных местах соответствующие плакаты по электробезопасности.

Для предотвращения случаев поражения человека электрическим током электроустановки устанавливают таким образом, чтобы была исключена любая возможность случайного прикосновения к токоведущим частям машин и сооружений. Токоведущие части надежно изолируют, ограждают, располагают в труднодоступных местах.

Каждая установка или машина обязательно должна иметь либо заземление, либо зануление.

Заземлению подлежат станины, кожухи, рамы, трубопроводы, т.е. все металлические части оборудования, которые при повреждении изоляции токоведущих частей могут оказаться под напряжением.

Занулению подлежит оборудование, в котором при нарушении защитной изоляции могут протекать токи не достаточные для отключения оборудования с помощью реле, но в то же время достаточно сильные для организма человека.

Расчет заземляющего устройства ванны печи

Проектируемая печь относится к установкам до 1000 В. Сопротивление растекания заземлителя не должно превышать 4 Ом. Расчет проводим по[19]:

- длина электрода, м

- длина горизонтальной полосы, м

- диаметр электрода, м

- ширина горизонтальной полосы, м

- глубина заложения электрода, м

- глубина заложения полосы, м

- удельное сопротивление грунта, Ом м

- сопротивление одиночного элек трода, Ом

- сопротивление полосы, Ом (6.2)

- число электродов, шт.

- коэффициент использования электрода

- коэффициент использования полосы

- суммарное сопротивление заземлителя (вертикальная часть)

- сопротивление полосы с учетом экранирования

- полное сопротивление растеканию заземлителя Ом

Сопротивление заземлителя удовлетворяет условию R₅ < 4 Ом

Пожарная безопасность

Предупреждение пожаров обеспечивается комплексом мероприятий профилактического характера (технические, эксплуатационные и режимные) и системами пожаротушения.

По степени пожарной безопасности цех относится к категории "Г", то есть к производствам, где обрабатываются несгораемые вещества и материалы в горячем состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла (СНиП 21-01-97). Степень огнеопасности - ЙЙ (СНиП 2.01.02). Помещение маслосклада, гидравлических НАС относятся к пожароопасным помещениям к категории "В", где обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 єС. Для обеспечения пожарной безопасности здание построено из несгораемых материалов - железобетона, кирпича, металла, стекла.

На участках территории цеха, где организовано хранение топлива, проезд автомашин, тракторов и другого транспорта должен быть ограничен. Нормы и порядок хранения пожаро - и взрывоопасных веществ и материалов, согласно ГОСТ 12.1.044-82.

Применение ЛВЖ и ГЖ должно проводиться строго по технологическим регламентам. При промывке и обезжиривании деталей, агрегатов и узлов механизмов, как правило, следует применять противопожарные вещества.

Цех оснащен следующими первичными средствами пожаротушения - огнетушителями ОХВП - 10М, воздушно-пенными установками, ящиками с песком, противопожарным инвентарем. Для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, имеются углекислотные огнетушители.

Противопожарный инвентарь и средства извещения о пожаре размещаются в местах, которые доступны и освещаемы в ночное время. Противопожарное водоснабжение выполнено водопроводом, объединенным с производственным.

Знаки пожарной безопасности, устанавливаемые в помещении цеха и на оборудовании, а также сигнальные цвета, наносимые на поверхности конструкций, емкостей должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ 12.2.026-74.

В цехе имеются специальные пожарные посты, которые оборудованы телефонными аппаратами, связывающие цех с пожарной частью. Кроме того, в цехе во всех сменах имеются противопожарные дружины во главе с мастером, на которых возлагается ответственность за противопожарные мероприятия на случай возникновения пожара.

Требования к освещению литейного отделения

Для создания благоприятных условий труда большое значение имеет рациональное освещение. Неудовлетворительное освещение затрудняет проведение работ, ведет к снижению производительности труда и работоспособности глаз, что может стать причиной травматизма.

Освещение цеха подразделяется на естественное и искусственное. В дневное время суток освещение естественное - осуществляется через окна в наружных стенах, а также через аэрационные фонари. Искусственное освещение предусматривается в вечернее и ночное время работы.

На рабочих местах освещенность составляет 200лк. Общее и комбинированное освещение выполняется светильниками с газоразрядными лампами, мощностью 1000 Вт. Кроме того, в местах установки приемных столов бюро технического контроля проведено дополнительное освещение в виде подвешенных ламп люминесцентного освещения на высоте 2,5 м от уровня пола.

Ремонтное и местное освещение предусмотрено на напряжение 36 В.

Произведем расчет необходимого количества светильников N. В расчете используем метод светового потока, учитывающий световой поток, отраженный от пола и стен [18; стр.13]:

N=E_Н·S·Z·K/(F·з), (6.3)

где E_Н - норминируемая минимальная освещенность, лк;

S - площадь освещаемого помещения, м²;

Z - коэффициент минимальной освещенности;

К - коэффициент запаса, учитывающий запыленность светильников и ослабление светового потока со временем;

F - световой поток, лк;

з - коэффициент использования светового потока.

Светильники подвешены на высоте 11,5 м от уровня пола. Для освещения используются ртутные лампы мощностью 1000Вт, напряжение сети составляет 220В, световой поток F равен 17200лк, тип ламп - ДРЛ - 1000. Коэффициент минимальной освещенности Z принимаем равным 1,15, а коэффициент запаса К - 1,4 [18].

Для нахождения коэффициента использования светового потока з определим показатель помещения i:

i=АВ/(Н(А+В), (6.4)

где А и В - ширина и длина отделения, соответственно, м; Н - высота подвески светильников, м.

i = 32·70/(11,5(32+70)) = 1,9

Коэффициент отражения от потолка с_П составляет 50%, коэффициент отражения от стен с_С - 30%. Значение i равного 2,0 соответствует значению коэффициента использования светового потока з равного 0,46 [22; стр17]. Используя выше найденные данные, рассчитаем необходимое количество светильников

N = 200·2240·1,15·1,4/(17200·0,5) = 84 шт.

Итак, для получения рациональной освещенности для корпуса требуется 84 светильника.

6.3 Чрезвычайные ситуации

6.3.1 Прогнозирование возможных чрезвычайных ситуаций и их причин

Чрезвычайная ситуация - нарушение нормальных условий жизни и деятельности людей на объекте или определенной территории, вызванное аварией, катастрофой, стихийным или экологическим бедствием, эпидемией, а также применением возможным противником современных средств массового поражения, приведшее или могущее привести к людским и материальным потерям[17].

Основными задачами Российской системы предупреждения и действий в чрезвычайных ситуациях (РСЧС) являются: ликвидация чрезвычайных ситуаций, проведение мероприятий, направленных на защиту людей от возможных последствий чрезвычайных ситуаций, а также повышение живучести объектов народного хозяйства.

Рассмотрим несколько наиболее возможных чрезвычайных ситуаций.

1.Радиоактивное загрязнение местности

Радиоактивное загрязнение (заражение) местности происходит в двух случаях: при взрывах ядерных боеприпасов и при аварии на объектах с ядерными энергетическими установками. Применительно к г. Каменск-Уральский радиоактивное местности возможно в связи с авариями на химическом предприятии «Маяк», расположенного в Челябинской области и Белоярской атомной электростанции.

2.Аварии с утечкой сильнодействующих ядовитых веществ

Набор химических веществ, применяемых в промышленности, сельском хозяйстве и быту, растет год от года. Некоторые из них токсичны и вредны. При проливе или выбросе в окружающую среду они способны вызывать массовые поражения людей, животных, приводят к заражению воздуха, почвы, воды, растений и поэтому называются сильнодействующими ядовитыми веществами (СДЯВ).

3.Стихийные бедствия. Стихийные бедствия - это опасные природные явления или процессы геофизического, геологического, гидрологического, атмосферного и другого происхождения, таких масштабов, которые вызывают катастрофические ситуации, характеризующиеся внезапными нарушениями жизнедеятельности населения, разрушением и уничтожением материальных ценностей, поражением и гибелью людей и животных.

Наибольшую опасность для человека представляет вдыхание нагретого воздуха, приводящее к поражению верхних дыхательных путей, удушью и смерти. Так воздействие температуры свыше 100 приводит человека к потере сознания и гибели через несколько минут.

6.3.2 Управление объектом в чрезвычайных ситуациях.

Производственная авария - это опасное происшествие на объекте промышленности, транспорта, связи, а также на коммунально-энергетических сетях и транспортных магистралях, приводящее к разрушению производственных помещений и сооружений, повреждению или уничтожению оборудования и механизмов, сырья и готовой продукции, к нарушению производственного процесса и нанесению ущерба окружающей среде.

В качестве профилактики на предприятии разрабатываются, в зависимости от прогнозируемой ситуации, мероприятия по недопущению, а в случае возникновения к быстрой ликвидации чрезвычайных ситуаций.

На предприятии и его подразделениях существует распределение обязанностей между должностными лицами, участвующими в ликвидации аварий и порядок их действия. План ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций утверждается главным инженером завода.

Для непосредственного руководства работами по ликвидации ЧС в каждом цехе завода создаются пункты управления, оборудованные средствами связи, оргтехники, позволяющие обеспечить непрерывность, устойчивость и гибкость управления.

В зависимости от обстановки управление может осуществляться: с рабочих мест членов объектовой комиссии по чрезвычайным ситуациям (ОЧКС); пункта управлении (ПУ), расположенного в защитном сооружении ГО; подвижного пункта управления, оборудованного на автомашине.

В режиме чрезвычайной ситуации возможны три варианта развития событий.

1. При возникновении локальной (не выходящей за пределы цеха) чрезвычайной ситуации.

В этом случае организуется выполнение мероприятий, предусмотренных «Планом ликвидации аварийных ситуаций цеха». Принимаются меры по предупреждению развития аварии с учетом специфики производства, усиливается охрана цеха.

Если своими силами ликвидировать ЧС не удается, то за помощью обращаются в районную КЧС. О факте ЧС и ходе ее ликвидации докладывается в городскую КЧС (на пункт управления вышестоящего начальника ГО).

2. При угрозе развития или быстром распространении аварии за пределы цеха.

Вводится в полном объеме «План ликвидации аварийных ситуаций цеха». Управление осуществляется с рабочих мест или с защищенного ПУ, или с подвижного ПУ.

Организуется радиационное, химическое и др. наблюдение и разведка, определяются границы зоны ЧС.

О факте ЧС, времени возникновения, масштабах, потерях докладывается в вышестоящие КЧС согласно табелю срочных донесений.

В местах проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ назначаются ответственные должностные лица по видам и участкам работ. При необходимости организуются полевые подвижные пункты связи.

Общее руководство работами по ликвидации ЧС осуществляет председатель ОКЧС.

3. При возникновении ЧС, когда границы зоны выходят за пределы объекта, производятся следующие работы:

выполняются мероприятия по безаварийной остановке предприятия (при угрозе ЧС всему производству);

задействуются системы и схемы оповещения, предусмотренные на такой случай;

обращаются за помощью в вышестоящий орган управления РСЧС;

для ликвидации ЧС задействуются все имеющиеся силы и средства объекта, других предприятий, предусмотренные планом взаимодействия;

при необходимости рабочие и служащие эвакуируются;

организуются спасательные работы, оказание первой медицинской помощи пострадавшим и их доставка в лечебные учреждения;

усиливается охрана и пропускной режим;

организуется разведка и наблюдение, определяются границы зоны ЧС;

предоставляются доклады в вышестоящие органы согласно табелю срочных донесений.

Для более наглядного изображения действий при возникновении ЧС разработана схема оповещения, которая представлена на рис.6.3.



Рис.6.3 Схема оповещения при ЧС

7. Природопользование и охрана окружающей среды

Параметры, характеризующие влияние производства на природную среду и подлежащие постоянному обязательному контролю приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Параметры, характеризующие влияние производства на природную среду

Электролиз алюминия. Электролизеры	1	Наименование производства, агрегата или источника выделения
Пыль + FТВ + Смолистые в-ва + HF + CO2	2	Наименование вредного вещества
14029,5/16200	3	Количество вредного вещества, выбрасываемого в природную среду, факт/ПДВ, т/год
Под шламоотваломи 272 га	4	Площадь, занятая под отвалы, накопители сточных вод, га
7491,2 / 7358,4	5	Количество воды, используемой производством всего / оборотной, тыс. м3/ год
хоз./бытовых - 1042	6	Количество сточных вод хозбытовых, промышленных, ливневых, всего/оборотной, тыс. м3/ год
_	7	Наименование очистного сооружения
_	8	КПД очистки, %
Фтористых солей - 650 т Криолит - 76,4 т Глинозема - 60 т Огарки анодов 4470 т	9	Количество повторно используемых отходов, т/ год
5129	10	Плата за загрязнение природной среды тыс. руб./ год
	11	Примечание

Количество отходов, образующихся при получении готовой продукции с учетом токсических свойств отходов, по [16], определяется по формуле:

где Q_i - приведенная масса загрязняющего вещества, у.т.;

m_i - масса i-го загрязняющего вещества, т;

k_i - коэффициент приведения (токсичности) i-го загрязняющего вещества, равного, 1/ПДК_i.

Объем выполняемой работы по контролю состояния воздушной среды определяется категорией опасности производства (КОП), вычисляемый по формуле, из [16]:

,

где М_i - количество выбрасываемого в атмосферу i-го вредного вещества, т/год

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-го вредного вещества для селибитной зоны, мг/м³

а_i - относительный коэффициент опасности, принимается в зависимости от класса опасности вещества, по [16].

Выбрасываемые в атмосферу вредные вещества:

1.Пыль - 3 категория, 7687 т.год., ПДК - 0,15 мг/м³

2.Пыль оксида AL - 3 категория, 929 т.год., ПДК - 0,15 мг/м³

3.Смолистые вещества - 2 категория, 419 т.год., ПДК - 0,15 мг/м³

2.Твердые фториды - 2 категория, 278 т.год., ПДК - 0,03 мг/м³

5.Сернистый ангедрит - 2 категория, 277 т.год., ПДК - 0,05 мг/м³

4.Бензопилен - 0,29 т.год., ПДК - 0,00001 мг/м³

7.Фтороводород - 370 т.год., ПДК - 0,04 мг/м³

КОП > 10⁶ - предприятие относится к первой категории опасности. Необходимы мероприятия по регулированию выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ) и контроль за соблюдением нормативов ПДВ (ВСВ) на источниках выброса.

План мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ:

Предприятие заключает договор с Гидрометом областным, СЭС и др. контролирующими организациями. План проведения мероприятий утверждается главным инженером предприятия и представителями других сторон.

Перечень мероприятий, подлежащих контролю:

1.Сведения о залповых выбросах

2.Мероприятия по регулированию выбросов при неблагоприятных метеоусловиях (НМУ).

3.План мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ.

2.Контроль за соблюдением нормативов ПДВ (ВСВ):

- на источниках выбросов;

- на контрольных точках.

В соответствии с ТОМом для каждого производства свои мероприятия, состоящие из 3-х режимов:

Гидромет заранее предупреждает об экологически неблагоприятных днях. В связи с этими прогнозами принимается решение руководства предприятия о мероприятиях.

Режим №1: в него входят профилактические работы по снижению выделения вредных веществ в атмосферу: (усиление герметизации очистных сооружений, закрытие штор электролизных ванн и т.п.)

Режим № 2 связан с некоторым выводом мощностей вспомогательного оборудования.

Режим № 3 - вывод мощностей до 60 % .

Вывод:

На производстве созданы все условия для безопасного труда людей. В данном дипломном проекте предусмотрены комфортные условия для работающих, соблюдены требования по выбору здания, рациональной планировке, обеспечения электро- и пожарной безопасности. Соблюдается широкий спектр санитарно - гигиенических, в том числе эргономических требований. Соблюдение предусмотренных требований, правил и мероприятий обеспечивают безопасную работу и способствует повышению эффективности труда.

В результате модернизации схемы управления печи снижается трудоемкость текущих ремонтов оборудования, за счет отсутствия быстроизнашивающихся частей контактора и более длительного срока службы нагревателей.

8. Экономическая часть

Снижение себестоимости готовой продукции может быть осуществлено в первую очередь в результате:

а) повышения производственной мощности;

б) повышение надёжности работы печей, снижение количества и длительности простоев, вызванных авариями печей;

в) снижения удельного расхода электроэнергии.

Задача проектируемой модернизации состоит в уменьшении материальных затрат на расходные материалы (нагреватели, силовые контакты), а также снизить до минимума потребление мощности, не нарушая технологического процесса.

Преобразователь для электрической печи сопротивления типа ППС-ЗМ-380-630 (далее по тексту «ППС») выполняет функцию источника питания электрической печи сопротивления. Преобразователь обеспечивает оптимизацию тепловых режимов при разогреве и работе ЭПС.

Энергосбережение достигается за счёт рационального использование электроэнергии потребляемой печью путём плавного регулирования напряжения на нагревательном элементе и точного поддержания температуры в соответствии с заданным режимом работы. Использование ППС существенно увеличивается ресурс нагревательного элемента и коммутационной аппаратуры за счёт бесконтактной коммутации нагрузки. При этом ликвидируются механические удары и резкий прогрев элемента в момент включения, приводящие к выходу из строя дорогостоящего нагревателя.

Расчеты проводим в соответствии с [13].

8.1 Расчет заработной платы электромонтерам на монтаж схемы управления

Монтаж схемы управления печи производится силами ремонтного персонала, форма заработной платы которого повременная. Работу выполняют электромонтеры 5-го (1 чел., чтс = 34 руб) и 4-го(3 чел., чтс 29 руб) разряда. Монтаж схемы управления включает в себя:

1.Установка нагревателей печи - Тотраб. = 3 ч.

2.Прокладка кабелей - Тотраб. = 5 ч.

3.Установка, подключение и наладка контакторной (тиристорной) установки - Тотраб. = 4 ч.

У Тотраб. = 12 ч.

Заработная плата электромонтера 5-го разряда:

З = чтс Тотраб. + 1,6 (чтс Тотраб. ) + 0,15 (чтс Тотраб.) = 1122 руб, (8.1)

где 1,6 - процент премии (60%), 0,15 - учитывает уральский коэффициент.

После вычета ЕСН(З·1,26):

З = 1122 - 145,86 = 976,14 руб.

Заработная плата электромонтера 4-го разряда:

З = чтс·Тотраб. + 1,6 (чтс·Тотраб. )+0,15·(чтс · Тотраб. ) = 957 руб, (8.2)

После вычета ЕСН:

З = 957 - 124,41 = 851,73 руб.

Заработная плата 3 электромонтеров 4-го разряда:

УЗ = 2555,19 руб.

Учет заработной платы необходим при составлении сметы затрат, которая представлена в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Смета затрат на монтаж схемы с тирсторным преобразователем

Статьи затрат	Сумма, руб.
1.Материальные затраты
1.1.Преобразователь типа ППС-3М-380-630	100000
1.2.Датчики температуры (6 штук)	1200
2.Расходы на оплату труда (установка, наладка)
2.1.Электромонтеры 5-го разряда (1 чел.)	976,14
2.2.Электромонтеры 4-го разряда (3 чел.)	2555,19
3.Отчисления по единому социальному налогу(26%)	918
2.Прочие неучтенные расходы ( 1,7% от п.1)	3430
Итого:	109080

8.2 Расчет экономии средств за счет снижения затрат на электроэнергию

Удельный расход электроэнергии проектируемой установки равен: Q₂ = 62,2 кВтч /т.

Удельный расход электроэнергии действующей установки равен:

Q₁ = Q₂·k = 62,2·1,08 = 67,176 кВтч /т, (8.3)

где k - коэффициент, учитывающий сетевые превышения напряжения.

Разница между удельным расходом электроэнергии реальной и проектируемой установки равна:

Q = Q₁ - Q₂ = 67,176 - 62,2 = 5,176 кВтч/т . (8.4)

Ожидаемая экономия электроэнергии на проектируемой установке за год:

W = A Q = 2053,12 5,176 = 10627 кВтч . (8.5)

А = 2053,12 т - годовая производительность установки;

Экономия за год за счет снижения затрат на электроэнергию:

С_Э = W Ц _{э. д.} , (8.6)

где Ц_э.д. = 0,4 - плата за каждый 1 кВтч;

С_Э = 10627 0,4 = 4289,1 руб.

8.3 Расчет экономии средств за счет снижения затрат на расходные материалы

Стоимость одного силового контакта для контактора типа КТ6053БУ3 составляет 90 рублей. Ежемесячно необходимо производить замену 6 контактов(3 подвижных, 3 неподвижных), следовательно, за 1 год меняется 72 контакта, что составляет 6480 рублей затрат на замену.

ДС=С_М1=6480 руб.

Внедрение преобразователя позволяет существенно увеличить срок службы нагревательных элементов (приблизительно в 3 раза), что дает возможность значительно сэкономить средства. Вес одной спирали нагревательного элемента равен 7,3 кг. Масса всего нихрома(30 спиралей) равна 219 кг. Общая стоимость нагревательных элементов Х20Н80 составляет 98550 рублей. Срок эксплуатации печи между капитальными ремонтами - 2 года. Средний срок службы нагревательных элементов при контакторной схеме управления лежит в пределах 8 месяцев, таким образом, в течение срока эксплуатации их необходимо заменить 2 раза, за 1 год - 1 раз.

ДС=С_М2=98550 руб.

8.4 Расчет срока окупаемости проекта

Экономический эффект, полученный от внедрения тиристорного преобразователя определяется как сумма сэкономленных средств по истечении года:

Э_эф = С_Э + С_М1 + С_М2 = 4289 + 6480 + 98550 = 109319 руб. (8.7)

Срок окупаемости затрат на тиристорный преобразователь составит:

(8.8)

где К_с - количество затрат;

Э_эф - экономическая эффективность.

Вывод: Так как полученный срок окупаемости меньше года, то можно сделать вывод, что предлагаемое мероприятие целесообразно, а также дает значительную экономию электроэнергии и денежных средств при текущем ремонте печного оборудования.

9. Модернизация схемы управления разливочного конвейера

Производство алюминия - сложный и трудоемкий технологический процесс. Он включает в себя множество взаимосвязанных операций, последовательность и длительность которых должна строго соблюдаться. Розлив готового металла является одним из самых важных этапов технологического цикла. Проектируемая установка имеет возможность розлива как в литейные машины (после обработки металла аргоном и хлором), так и на разливочный конвейер. Конвейер печи имеет контакторную схему управления, которая, в свою очередь, имеет ряд недостатков:

1.Необходимость частой замены и ревизии контактов силовой цепи.

2.Трудоемкость и сложность перевода привода конвейера на заданную технологией скорость (в случае асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором скорость регулируют изменением передаточного числа редуктора).

3.Жесткость значений возможных скоростей (определяется конструкцией редуктора, а также возможностью замены и наличия калиброванных частей).

9.1 Модернизация схемы

В свете интенсивного развития полупроводниковых устройств и их повсеместного внедрения в производство предлагаю заменить контакторную схему управления разливочного конвейера тиристорным преобразователем частоты SB - 17 «Сбережок». Технологический эффект применения частотно - регулируемого привода SB - 17:

1.Плавный пуск с ограничением тока, регулирование скорости в широких пределах.

2.Применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, отсутствие ударных нагрузок.

Преобразователь частоты SB-17 «Сбережок» - компактный, простой в обслуживании, надежный регулятор скорости асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. Энергосберегающий эффект - экономия электроэнергии по сравнению с регулированием скоростью асинхронных двигателей с фазовым ротором.

Рис. 9.1 Примеры подключения силовых цепей

На рисунке 9.1 представлены схемы подключения силовых цепей преобразователя, где ACL - дроссель переменного тока, DCL - дроссель постоянного тока, блок ДТ - блок динамического торможения, Rдт - сопротивление динамического торможения.

Схема преобразователя выполнена с применением IGBT технологий.

Для управления используется новейшее программное обеспечение, в основе которого лежит векторное управление скоростью асинхронного двигателя.

Преобразователь частоты SB-17 «Сбережок» обеспечивает высокое быстродействие, широкий диапазон регулирования и высокую точность регулирования скорости.

Перечень надписей, обозначающие текущие операции, и внешний вид панели представлены на рис. 9.2.

Рис. 9.2 Внешняя панель SB - 17: 1 - Разливочный конвейер печи №8; 2 - Питание ПЧ ~380 В; 3 - U цепей управления ~220 В; 4 - Авария ПЧ; 5 - Ток двигателя, 2IНОМ; 6 - Выходная частота; 7 - Управление конвейером; 8 - Задание скорости конвейера; 9 - Деблокировка, останов конвейера; 10 - Пуск вперед; 11 - Больше; 12 - Сброс аварии ПЧ; 13 - Пуск назад; 14 - Меньше; 15 - Стоп; 16 - Питание ПЧ ~380 В; 17 - Цепи управления ~220 В.

Пользователь может при необходимости расширить возможности установкой на стандартной модели дополнительных плат.

Надежность в работе обеспечивается самотестированием, запоминанием четырех неисправностей и параметров, при которых они произошли, возможностью автоматического перезапуска и работы в условиях некачественных питающих сетей.

Экономический эффект складывается из нескольких составляющих:

1.Энергосбережение до 30 - 70%,

2.Увеличение Соsф до 0,9 - 95,

3.Увеличение КПД двигателя до 97%,

2.Увеличение долговечности работы механических частей двигателя.

Срок службы тиристоров, по сравнению с контакторами намного выше.

Тиристоры имеют меньшие габариты по сравнению с контакторами, в связи с этим процесс установки и монтажа тиристоров намного проще.

Изделия соответствуют стандартам МЭК 439-1-35.

Принципиальная схема управления приводом конвейера представлена на чертеже № 6 140605 344250 702 Э3.

9.2 Расчет параметров регулирования

Скорость литья (скорость движения конвейера) по норме технологического режима - 6 изл./мин. Результаты измерений регистрируются в технологическом журнале. Норма технологического режима определена следующими переменными:

- температура разливаемого металла,єС (летом-630ч680, зимой-650ч700);

- давление воды 2 .

Характеристики двигателя:

- тип А0 - 51 - 6;

- мощность Р = 4 кВт;

- номинальная частота вращения ротора n₂ = 975 об/мин.

Расчетные размеры конвейера представлены на рис. 9.3.

Рис. 9.3 Размеры конвейера

Длина секции одной изложницы L_изл.= 0,4 м., длина 6 изложниц (норма технологического режима) L_н = 2,4 м. Радиус полумуфты вала конвейера r_к = 0,07 м., отсюда длина окружности полумуфты П_к = р · r_к = 0,219 м. Требуемое число оборотов вала конвейера в минуту (ф = 1мин) для выполнения нормы технологического режима (6 изл./мин.) рассчитаю следующим образом:

. (9.1)

Рассчитаю требуемую частоту вращения ротора:

, (9.2)

где к = 49 - передаточное число редуктора конвейерной установки.

Частота вращения магнитного поля статора:

, (9.3)

где s = 0,025 - скольжение двигателя, рассчитанное при номинальных данных.

Частоту подводимого к двигателю напряжения выведем из формулы скорости вращения двигателя:

,

где Р=3 - число пар полюсов двигателя.

Гц. (9.4)

Выходная частота регулируется кнопками задания скорости конвейера(«больше», «меньше»), которые расположены на лицевой панели шкафа управления. Индикатор выходной частоты - миллиамперметр (0-100) мА (рис.9.4), цена деления 5 мА. В одном делении 0,5 Гц: 100 мА - 50 Гц, 27,5 Гц - 55 мА (на рис.9.4 отмечено стрелкой).

Рис. 9.4 Индикатор выходной частоты

При увеличении температуры на 20єС по технологической инструкции скорость движения конвейера необходимо уменьшить до 5 изл./мин. Частота вращения магнитного поля статора при этом по формулам (11.1),(11.2),(11.3): n₁ = 459,3 об/мин., а выходная частота по формуле (11.4) должна иметь значение: f = 22,9 Гц. Для этого необходимо кнопкой задания скорости конвейера «больше» установить стрелку прибора на значении 45,8 мА.

Изменением передаточного числа (заменой составных частей редуктора) невозможно добиться такой гибкости регулирования, поэтому работа ведется с нарушением технологического режима, что недопустимо при высоких требованиях к товарной продукции.

Заключение

Основную задачу дипломного проекта можно считать выполненной: произведен тепловой расчёт нагревательной камеры печи, выполнены расчеты и выбор основного электрооборудования, показана целесообразность и экономическая эффективность модернизации схемы управления печи, подтвержденная расчетами, приведенными в экономической части.

При рассмотрении вопросов безопасности и экологичности проекта было изучено обеспечение безопасности людей, работающих на УАЗе. Проведены расчеты требуемого освещения, заземления. Произведена оценка риска, которая показала на необходимость увеличения количества мероприятий по охране труда. А также проведено прогнозирование чрезвычайных ситуаций на предприятии.

В специальном вопросе рассмотрена модернизация схемы управления привода разливочного конвейера, сущность которой состоит в замене релейно-контакторной части на тиристорный преобразователь частоты SB-17 «Сбережок». Технологический эффект при этом - регулирование скорости движения конвейера в требуемых пределах.