3. постійна часу об'єкта: T = 290с;

4. запізнення: ф = 45с;

- визначити передаточну функцію об'єкта керування;

З графіка перехідної характеристики видно, що передаточна функція котла має такий вигляд:

(18)

При підстановці даних отриманих з перехідної характеристики отримаємо таку передаточну функцію котла:



(19)

3.6.2 Розрахунок настроювань регулятора одноконтурної АСР тиску пари

Теоретично у системі з запізненням, мінімальний час регулювання:

t_pmin = 2 ф.

Нижче приведені рекомендації з вибору закону регулювання і типу регулятора, виходячи з величини відношення запізнення ф до постійної часу об'єкта Т.

Якщо ф /T < 0,2, то можна вибрати релейний, неперервний або цифровий регулятори.

Якщо 0,2 < ф /T < 1, то повинен бути обраний неперервний або цифровий ПІ-, ПД-, ПІД-регулятор.

Якщо ф /T > 1, то вибирають спеціальний цифровий регулятор, що компенсує запізнення в контурі керування. Однак цей же регулятор рекомендується застосовувати і при менших відношеннях ф /Т.

На параметри об'єкта значний вплив чинить взаємне розташування виконавчих механізмів, регулюючих органів (наприклад, тена) і первинного перетворювача (давача).

Наявність запізнення об'єкта різко погіршує динаміку замкнутої системи. Часто при відношенні ф /T > 0,5 типові закони керування не можуть забезпечити високу точність і швидкодію процесу регулювання. Головною причиною тут є різке зниження критичного коефіцієнта підсилення системи при збільшенні запізнення в об'єкті керування.

У зв'язку з цим підвищити якість керування можна або шляхом зменшення запізнення в об'єкті, або за рахунок застосування регулятора більш складної структури, а саме оптимального регулятора.

З теорії оптимального керування випливає, що такий регулятор у своїй структурі повинен містити модель об'єкта керування.

Системи керування з моделлю об'єкта мають можливість вгадувати майбутні зміни стану об'єкта. Вони можуть бути адаптивними чи ні і незамінні для об'єктів зі значним часом запізнення ф /T > 0,2.

Для кожного об'єкта керування необхідно застосовувати регулятори з відповідним алгоритмом і законом регулювання. Це дозволяє істотно знизити втрати при функціонуванні об'єкта (витрата енергії, втрати продукції тощо).

Оскільки в нашому випадку

ф/T=45/290=0,15

то вибираємо неперервний ПІД-регулятор.

Найбільш розповсюдженим видом регулювання є ПІД-закон регулювання, який забезпечує достатньо високу точність при керуванні різноманітними процесами. ПІД-регулятор виробляє вихідний сигнал, який являється сумою трьох складових:

1) пропорційної;

2) інтегральної;

3) диференційної.

Пропорційна складова залежить від роз погодження і відповідає за реакцію на миттєву помилку регулювання.

Інтегральна складова являє собою накопичену похибку регулювання, яка є додатковим джерелом вихідної потужності та дозволяє добитися максимальної швидкості досягнення уставки при відсутності пере регулювання.

Диференційна складова залежить від швидкості зміни відношення різниці між двома сусідніми вимірюваннями та часом між цими вимірюваннями, як викликає реакцію регулятора на різку зміну параметра, що вимірюється, яка може виникнути в результаті зовнішньої дії.

При настроюванні регуляторів можна одержати досить велике число перехідних процесів, що задовольняють заданим вимогам. Таким чином, з'являється деяка невизначеність у виборі конкретних значень параметрів настроювання регулятора. З метою ліквідації цієї невизначеності і полегшення розрахунку настроювань вводиться поняття оптимальних типових процесів регулювання.

Регулятор, включений в АСР, може мати кілька настроювань, кожне з яких може змінюватися в досить широких межах. При цьому при визначених значеннях настроювань система буде керувати об'єктом відповідно до технологічних вимог, при інших може привести до нестійкого стану.

Тому для визначення оптимальних настроювань розроблений ряд математичних методів, серед яких можна виділити:

- метод сканування площини настроювань;

- метод D-розбиття;

- формульний метод.

Метод сканування полягає у розбитті області припустимих настроювань обраного регулятора з рівним кроком і визначенні показників якості для кожного набору настроювань у вузлах сітки, що вийшла. Після перегляду усіх вузлів вибираються набори настроювань, що відповідають найкращим показникам якості. Настроювання можуть бути уточнені далі також шляхом сканування околиці обраного вузла з більш дрібним кроком.

Метод D-розбиття полягає у визначенні області настроювань у просторі припустимих значень настроювань обраного регулятора, що відповідають області стійкості чи заданому показнику якості. Крива D-розбиття являє собою границю стійкості в просторі настроювань і тому будується з використанням якого-небудь критерію стійкості.

Формульний метод визначення настроювань регуляторів використовується для швидкої і наближеної оцінки значень настроювань регуляторів.

Виділяють три типових процеси регулювання:

1. Аперіодичний процес з мінімальним часом регулювання.

2. Процес з 20% - ним перерегулюванням.

3. Процес, що забезпечує мінімум інтегральної оцінки якості.

Настроювання ПІД - регуляторів можуть бути визначені за наведеними у таблиці формулами в залежності від того, який вид перехідного процесу потрібно одержати. У другому стовпчику таблиці приведені формули для аперіодичного процесу без перерегулювання, у третьому - з перерегулюванням 20%, у четвертому - для процесу з максимальною швидкодією (процес може бути сильно коливальним).

Регулятор	Аперіодичний процес	Процес з перерегулюванням 20 %	Процес з мінімальним часом регулювання
ПІД	, ,	, ,	, ,

Відповідно до вимог технологічного процесу вибираємо процес з 20 % перерегулюванням і відповідно до нього маємо такі параметри настроювання ПІД-регулятора:

Дані параметри вводимо в модель нашої системи, структурна схема якої наведена на рис.9.



Провівши моделювання, отримаємо таку перехідну характеристику

Рис. 10. Графік перехідного процесу регулювання витрати

З графіку перехідного процесу визначаємо прямі показники якості:

- перерегулювання - 14%;

- час регулювання - 200с;

- кількість коливань - 1;

- усталена похибка - 0.

3.6.3 Розрахунок оптимальних настроювань регулятора АСР

Оптимальними настроюваннями регулятора називаються настроювання, що відповідають мінімуму (чи максимуму) якого-небудь показника якості. Вимоги до показників якості встановлюються безпосередньо, виходячи з технологічних. Однак, змінюючи настроювання таким чином, щоб збільшити ступінь затухання, ми можемо прийти до занадто великого часу регулювання, що є недоцільним. І навпаки, прагнучи зменшити час регулювання, ми одержуємо більш коливальні процеси з великим значенням коливальності.

Для визначення оптимальних настроювань регулятора скористаємося програмою MatLab, зокрема її пакетом NCD. За допомогою даного пакету можна настроювати параметри моделі, в якості яких може бути довільна кількість змінних. Задання динамічних обмежень здійснюється у візуальному режимі, а хід оптимізації - на екрані за допомогою відображення графіка перехідного процесу і поточних значень функції, що оптимізується.

За початкові умови задамо параметри ПІ-регулятора знайдені у попередньому розділі і за допомогою NCD-блока знайдемо оптимальні параметри настройки ПІ-регулятора.

На рис. 11 зображено структурна схема за допомогою якої здійснюємо пошук оптимальних настроювань регулятора, а на рис.12 - графік перехідного процесу з оптимальними настроюваннями регулятора, які рівні:

К₀=0.7427 К₁=0.0020453 К₂=11.611

Рис.11. структурна схема оптимальних настроювань регулятора



Рис. 12. Графік перехідного процесу з оптимальними настроюваннями регулятора

З графіку перехідного процесу визначаємо прямі показники якості:

- перерегулювання -1%;

- час регулювання - 140с;

- коливальність - 0;

- усталена похибка - 0.

Висновок: провівши пошук настроювань регулятора за допомогою блоку NCD, ми знайшли оптимальні настройки ПІД-регулятора. Для пропорційної складової вони рівні 0,7417, для інтегральної - 0,0020453, а для диференційної складової -- 11,611.

3.7 Розробка SCADA-системи TRACE MODE

TRACE MODE (ТРЕЙС МОУД) - це найбільш поширена SCADA-система в країнах СНД. Вона призначена для розробки великих розподілених АСКТП широкого призначення. ТРЕЙС МОУД створена в 1992 році фірмою AdAstra Research Group Ltd. (Росія) і до теперішнього часу має більш ніж 4500 інсталяцій. Системи які розроблені на базі ТРЕЙС МОУД працюють в енергетиці, металургії, нафтовій, паливній, хімічній і інших галузях промисловості та у комунальному господарстві. По числу впроваджень ТРЕЙС МОУД значно випереджає закордонні пакети подібного класу.

ТРЕЙС МОУД - заснована на інноваційних технологіях, що не мають аналогів. Серед них: розробка розподіленої АСКТП як єдиного проекту, автопобудова, оригінальні алгоритми обробки сигналів і керування, об'ємна векторна графіка мнемосхем, єдиний мережевий час, унікальна технологія playback - графічного перегляду архівів на робочих місцях керівників. ТРЕЙС МОУД - це перша інтегрована SCADA- і softlogic-система, що підтримує наскрізне програмування операторських станцій і контролерів за допомогою єдиного інструменту.

Основними функціями ТРЕЙС МОУД є:

Модульна структура - від 128 до 64000х16 точок введення/виведення;

Кількість тегів необмежена;

Мінімальний цикл системи рівний 0,001 с;

Відкритий формат драйвера для зв'язку з будь-яким УСО.

Відкритість для програмування (Visual Basic, Visual C++ і т.д.);

Вбудовані бібліотеки з більш ніж 150 алгоритмами обробки даних і керування в т.ч. фільтрація, PID, PDD, нечітке, адаптивне, позиційне регулювання, ШІМ, керування пристроями (клапан, засувка, привод і т.д.), статистичні функції і довільні алгоритми;

Автоматичне гаряче резервування;

Підтримка єдиного мережевого часу;

Засоби програмування контролерів і АРМ на основі міжнародного стандарту IEC 1131_3;

Більш ніж 200 типів форм графічного відображення інформації в т.ч. тренди, мультиплікація на основі растрових і векторних зображень, Active;

Перегляд архівної інформації в реальному часі в т.ч. у виді трендів і таблиць;

Мережа на основі Netbios, NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP;

Автоматичне резервування архівів і автовідновлення після збою;

Моніторинг і керування через Internet;

Технічна підтримка на російській мові.

ТРЕЙС МОУД 5 представляє нове покоління засобів проектування АСКТП. Основні відмінності від технологій реалізованих у старих SCADA-системах зводяться до наступних трьох ключових технологій:

Єдині інструментальні засоби (єдина лінія програмування), як для розробки операторських станцій, так і для програмування контролерів. Єдина база даних реального часу для операторських станцій і контролерів;

Розробка розподіленої АСКТП як єдиного проекту. Єдина розподілена база даних реального часу;

Автопобудова проекту.

Трейс Моуд 5 включає в себе дві основні програми:

1. Редактор бази каналів

2. Редактор представлення даних

Про призначення і можливості кожної з них розглянуто нижче.

3.7.1Розробка АСКТП за допомогою редактора бази каналів Trace Mode

У редакторі бази каналів створюється математична основа системи керування: описуються конфігурації всіх робочих станцій, контролерів і УСО, використовуваних в системі керування, набудовуються інформаційні потоки між ними. Тут же описуються вхідні і вихідні сигнали і їхній зв'язок із пристроями збору даних і керування. У цьому редакторі задаються періоди опитування або формування сигналів, набудовуються закони первинної обробки і керування, технологічні границі, структура математичної обробки даних. Тут встановлюється, які дані, і при яких умовах зберігати в різних архівах, набудовується мережний обмін, описуються задачі керування архівами, документуванням, корекції тимчасових характеристик системи керування, а також зважуються деякі інші задачі.

Проект автоматизації в ТРЕЙС МОУД являє собою сукупність вузлів, об'єднаних між собою інформаційними зв'язками. Створення і настроювання параметрів окремих вузлів проекту здійснюється у вікні редагування структури проекту редактора бази каналів.

Каналом у Трейс Моуд називається інформаційна структура, що включає в себе сукупність перемінних, методів формування і перетворення чисельних значень цих перемінних, а також ряд констант. Значення основних перемінних визначають значення каналу. Константи визначають методи і режими формування, перетворення й архівування значень перемінних каналу.

У каналі Трейс Моуд можна виділити п'ять складових:

· Три значення:

o апаратне

o реальне

o користувальницьке

· дві процедури:

o трансляція

o перетворення.

Процедура трансляції зв'язує між собою апаратне і реальне значення одного каналу, а процедура перетворення - користувальницьке значення даного каналу з реальним значенням одного чи декількох каналів.

Даний проект автоматизації складається з двох вузлів:

· Контролера Lagoon (модуль аналогового вводу-виводу ІС 7017)

· Автоматизованого робочого місця (МРВ, мережа, М-link)

У вікні редактора бази каналів об'єкти будуть відображатися в такому вигляді:



Рис. 13 Об'єкти проекту

У цьому вікні редактора бази каналів можна здійснювати редагування об'єктів і каналів, що входять у них. Тут же можна зробити налагодження алгоритмів перерахування окремих каналів, об'єктів і всієї бази. Для цього передбачені засоби емуляції роботи в реальному часі.

База каналів даного технологічного процесу включає в себе наступні канали, кожному з яких відповідає конкретна вимірювана величина:

· система “паливо-повітря” вході системи;

· подача палива відносно тиску пари на виході;

· тиск пічних газів;

· подача палива;

· витрата повітря на вході системи;

· рівень води в резервуарі.

Для всіх каналів контролера задаються назва, розмірність, коментар, прапор доступу, значення, яке відпрацювати при старті, а також проставляються граничні значення.

Подвійне натискання лівою кнопкою миші на зображенні об'єкта у вікні редагування бази каналів виведе на екран діалог “Каналы объекта”:

Рис.1.4 Канали об'єкту

Цей діалог дозволяє редагувати атрибути каналів даного об'єкта, а також додавати і видаляти канали з поточного об'єкта чи з бази каналів взагалі.

3.7.2 Розробка алгоритмів обробки інформації і керування за допомогою мови техно-FBD

Для реалізації складних алгоритмів обробки даних і керування в ТРЕЙС МОУД передбачені дві мови програмування - Техно FBD і Техно IL. Вони є розширенням відповідних мов міжнародного стандарту МЭК 1131-3.

Мова Техно FBD призначена для програмування алгоритмів у виді діаграм функціональних блоків. Розроблені на ній програми можуть викликатися з процедур каналів.

Програми мовою Техно IL записуються у виді структурованого тексту. Ця мова дозволяє створювати власні функціональні блоки для мови Техно FBD, а також писати метапрограми, що запускаються паралельно з перерахуванням бази каналів. Метапрограми можуть використовувати і формувати значення атрибутів каналів і обмінюватися даними між собою.

Для розробки і налагодження FBD-програм передбачене спеціальне вікно редактора бази каналів. Вхід у нього здійснюється натисканням лівої кнопки миші на відповідній іконці панелі інструментів, командою "FBD программы" з меню "Окна" чи натисканням сполучення клавіш ALT-3.

При цьому на екрані з'явиться діалог "FBD программа". В цьому діалозі можна вибрати програму для редагування, створити нову або видалити існуючу, зберегти її в файл чи завантажити з файлу, а також ввести чи відредагувати коментар до програми, змінити ім'я, задати тип програми.

Створимо програми регулювання:

Рис. 15 Створення програм регулювання у вікні “FBD программа”



Для редагування створених FBD програм натиснемо кнопку "Редактировать".

З'явиться вікно редагування FBD-програм наступного вигляду:

Рис 16. Вікно редагування FBD-програм

У вікні редагування FBD-програм редактора бази каналів здійснюється створення і редагування задач обробки даних і керування, оформлених у виді окремих FBD-програм мовою Техно FBD. Тут у робочій області редактора виводиться діаграма функціональних блоків, що реалізують необхідну функцію, список внутрішніх перемінних і діалог керування редагуванням. Після редагування, FBD програми будуть мати такий вигляд:

Рис. 17 FBD програма регулювання “прямо”

де:

модулі * - сумують сигнали які надходять до них по IN1 та IN2 і надсилають їх до модулю +(4);

модуль +(4) - сумує всі сигнали та подає в такому вигляді на вихід.

Входи AD1,AD2 - вихідні сигнали модулів *,

AD3 - тип константа, коментар-зона нечутливості,

AD4 - тип константа, коментар - коефіцієнт біля пропорційної складової.

Рис. 18 FBD-програма регулювання random1

де:

модуль RND1 (генератор випадкових чисел) - на виході формує випадкові значення в межах від 0 до 1;

модуль * - виконує множення двох чисел, які надходять на його входи IN1 та IN2 (множника),

модуль +(2) - здійснює арифметичне додавання двох сигналів AD1 та AD2 (аргументу на вході).



Рис. 19 FBD програма регулювання Sin

де:

модуль GSIN - генерує синусоїдальний сигнал в межах від -1 до 1,

період коливань задається в секундах на каналі РТ цього модуля, цей сигнал надходить до модуля АВС;

модуль АВС - надає вихідному сигналу абсолютне значення функціонального входу;

модуль +(4) - сумує всі сигнали які до нього надходять AD1, AD2(аргумент), AD3(константу - зона нечутливості), AD4(константа).

модуль * - множить два числа, які надходять на його входи IN1 та IN2.

Щоб підключити ці програми до каналів вузла ARM, необхідно їх зв'язати з необхідним каналом. Для цього перейдемо в діалог “Каналы объекта” (рис. 4). Далі необхідно ввійти в діалог “Реквизиты”, двічі натиснувши ліву кнопку миші на імені потрібного каналу. Після входу в діалог “Реквизиты” треба відкрити його бланк “Трансляция” і в полі вибору FBD-програм вказати необхідну:



Рис. 20 Підключення FBD-програм до каналів вузла ARM

В цьому вікні є наступні елементи:

· список вибору програми;

· поле коментаря до програми;

· список аргументів і констант програми;

· коментар до настроюваного елементу.

Для настройки будь-якого аргумента чи константи необхідно двічі натиснути ліву кнопкою миші на потрібному елементі списку. З'являться вікна настройок наступного вигляду:

Рис. 21 Настройка константи



Рис. 22 Настройка параметрів аргумента

3.7.3 Розробка графічної частини проекту за допомогою редактора представлення даних Trace Mode

Графічна частина проекту розробляється в Редакторі представлення даних. Вона являє собою сукупність всіх екранів для представлення даних і супервізорного керування, що входять у графічні бази вузлів проекту.

Структура проекту, створена в редакторі бази каналів, завантажується в редактор представлення даних. При розробці графічної частини створюється статичний малюнок технологічного об'єкта, а потім поверх нього розміщуються динамічні форми відображення і керування:

· Графіки;

· гістограми;

· кнопки;

· області введення значень і переходу до інших графічних фрагментів.

Крім стандартних форм відображення, ТРЕЙС МОУД дозволяє вставляти в проекти графічні форми, розроблені користувачами. Для цього можна використовувати стандартний механізм Active-X.

Усі форми відображення інформації, керування й анімаційні ефекти зв'язуються з інформаційною структурою, розробленою в редакторі бази каналів.

Графічні бази вузлів проекту, створені в редакторі представлення даних, зберігаються у файлах з розширенням "dbg". Їхнє збереження здійснюється у відповідній директорії проектів.

Графічна база будь-якого вузла складається зі списку екранів і розміщених на них графічних елементів. Екрани в графічних базах зібрані в групи. Групування екранів проводять виходячи з їх функціонального призначення.

Для доступу до графічної бази будь-якого вузла проекту її треба завантажити в редактор. Це здійснюється командою "Завантажити" з меню вузлів бланка "Екрани" навігатора проекту. Перед виконанням цієї команди треба виділити необхідний вузол у цьому бланку. Після завантаження вміст графічної бази виводиться в бланку "Екрани" як вкладені елементи для обраного вузла.

Розробка графічних екранів здійснюється шляхом розміщення на них графічних елементів. Серед них можуть бути статичні і динамічні елементи.

Статичні елементи не залежать від значень контрольованих параметрів, а також до них не прив'язуються ніякі дії по керуванню виведеної на екран інформації. Такі елементи використовуються для розробки статичної складової графічних екранів. Тому вони називаються також елементами малювання.

Динамічні елементи називаються формами відображення. Ці елементи зв'язуються з атрибутами каналів для виводу їх значень на екран. Крім того, частина форм відображення використовується для керування значеннями атрибутів каналів або виведеної на екран інформації. Деякі форми можуть також поєднувати в собі обидві функції.

Крім того на екранах можна розміщувати комплекси статичних і динамічних елементів, оформлених як графічні об'єкти.

Екран керування "Вигляд системи" на якому зображеня мнемосхема технологічного процесу і розташовані кнопки керування технологічним процесом має вигляд:

Рис. 23 Загальний вигляд технологічного процесу

Графіки, що реєструють зміни контрольваних параметрів, розміщені на екрані "Графічна частина", який має вигляд:

Рис. 24 Графіки витрат, температур, рівня і тиску



4. РОЗРАХУНОК ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ

4.1 Tехніко-економічне обґрунтування АСУ ТП

Автоматизація керування вимагає значних капітальних вкладень, експлуатаційних витрат, витрат живої праці. Доцільність таких великих заходів вимагає доказів, що звичайно виконуються у виді розрахунків економічної ефективності.

Обґрунтування економічної ефективності автоматизації керування дозволяє вирішити не тільки це завдання, але і ряд інших:

установити основні економічно ефективні напрямки автоматизації по окремим управлінським роботам;

виявити можливий розмір річного економічного ефекту, забезпечуваного автоматизацією на конкретному підприємстві;

визначити припустимий обсяг капітальних вкладень у систему автоматизованого керування на тому або іншому підприємстві;

розрахувати термін окупності витрат на АСУ і порівняти його з установленими нормативами по відповідній галузі;

виявити необхідність і доцільність витрат на створення і впровадження автоматизованої системи на кожному об'єкті;

визначити вплив упровадження нової технології в керування виробництвом на техніко-економічні показники діяльності підприємства;

вибрати економічно найбільш ефективний варіант АСУП у цілому;

намітити черговість проведення робіт з автоматизації керування;

порівняти економічну ефективність автоматизації керування з ефективністю інших заходів щодо нової техніки.

Ефект від АСУП створюється завдяки наявності на будь-якому підприємстві втрат, невикористаних можливостей і недостатньої технічної оснащеності управлінського апарата. Ефект виявляється в сфері керування й у сфері виробництва, на самому підприємстві, що автоматизується, і в його суміжників, у виробничій і суспільній сферах. Відомі методики, що відбивають різні підходи, стосуються тільки економічної ефективності АСУП на самому підприємстві, що автоматизується.

Тут використовується досить широкий комплекс техніко-економічних показників ефективності, а для оцінок застосований метод порівняння. Використовується так само метод розрахунку припустимих показників, що орієнтують проектувальників на дотримання визначених параметрів систем. Розрахунки економії і додаткових прибутків засновані на порівнянні ситуації «до АСУП» і «при АСУП». У цьому порівнянні принциповим є питання про спосіб переходу до ситуації «при АСУП», оскільки ситуація «до АСУП» звичайно відома.

Створення АСУ вимагає єдиночасних витрат на розробку і впровадження АСУ, а також поточних витрат на функціонування системи.

Єдиночасні витрати на розробку і впровадження АСУ включають:

попередні витрати (тобто витрати на розробку АСУ);

капітальні витрати на придбання (виготовлення), транспортування, монтаж і налагодження обчислювальної техніки, периферійних пристроїв, засобів зв'язку, допоміжного устаткування, оргтехніки, продуктивного-господарського інвентарю, а також програмних засобів;

витрати на будівництво (реконструкцію) будинків, споруд, необхідних для функціонування АСУ;

витрати на підготовку (перепідготовку) кадрів;

*зміна оборотних коштів у зв'язку з розробкою і впровадженням АСУ. Ефективність АСУ визначають зіставленням результатів від функціонування

АСУ і витрат усіх видів ресурсів, необхідних для її створення і розвитку.

Оцінку ефективності АСУ проводять за критерієм "ефективності-витрат". Оцінку ефективності АСУ проводять для: аналізу й обґрунтування доцільності створення функціонування і розвитку АСУ; вибору найбільш економічно ефективного варіанта розробки і впровадження АСУ; визначення розмірів відрахувань у ФЕС за створення АСУ й ін.

При оцінці економічної ефективності АСУ використовують узагальнюючі і загальні часткові показники.

Основним показником економічної ефективності АСУ є річний економічний ефект (розрахунковий і фактичний).

Розрахунковий річний економічний ефект від розробки і впровадження АСУ визначається як різниця між розрахунковою річною економією і розрахунковими приведеними витратами на розробку і впровадження АСУ.

Для підвищення ефективності діяльності котельні на технологічному обладнанні слід провести такі техніко-економічні заходи:

зменшити питомі витрати сировини (природного газу) на одиницю продукції;

мінімізувати втрати продукції;

вдосконалити систему обліку параметрів енергопостачання.

Існуюча система передбачає вимірювання деяких технологічних параметрів, автоматичне блокування і захист. Введена АСУ ТП з використанням сучасної мікропроцесорної техніки дозволить:

підвищити якість продукції та її продуктивності;

зменшити трудомісткість технологічного процесу за рахунок усунення ручного керування;

збільшити термін служби технологічного обладнання.

Недоліком АСУ ТП є необхідність залучення до її експлуатації працівників високої кваліфікації.

При проектуванні системи автоматизації доцільно використати існуючі технічні рішення - зовнішні трубні і електричні проводки, деякі з встановлених приладів.

При виборі керуючого пристрою враховувались такі фактори як точність регулювання вихідних параметрів, надійність, стійкість до збоїв, можливість подальшого нарощування системи програмної зміни її архітектури, підключення до керуючого обчислювального комплексу для створення верхнього рівня АСУ.

4.2 Розрахунок капітальних затрат на автоматизацію

Капітальні затрати на автоматизацію включають в себе вартість контрольно-вимірювальних і регулюючих засобів автоматизації, монтажних налагоджувальних, будівельних робіт, втрати від ліквідації вивільненої техніки.

Закупівельна вартість контрольно-вимірювальних приладів і засобів автоматизації, необхідних для реалізації запроектованої АСУ ТП, занесена в таблицю 3.

Таблиця 3

Розрахунок вартості КВП і А

№	Найменування приладу	К-сть	Ціна одиниці, грн.	Вартість, грн.
1.	ТХА/1-2088	8	46,8	375
2.	МТМ-201Д	8	510	4080
3.	ATV38HD33N4	1	14614	14614
4.	ATV 38HD64N4	1	22404	22404
5.	ABE 7R16T210	1	1964	1964
6.	ABE7P16F310	1	1670	1670
7.	ABE7H08R10	2	266	532
8.	ABL 7RE2402	1	702	702
9.	ABL 7RE2403	1	803	803
10.	TSXSUP1101	1	1450	1450
11.	ACE-540A	1	404	404
12.	DMP 331i DMP 333 i	4 4	816 716	3264 2864
13.	T 1005	4	1163	4652
14.	Lagoon 3140	2	1250	2500
15.	I 7017	2	1150	2300
16.	I 7024	2	980	1960
17.	I 7060	2	725	1450
18.	I 7520	2	520	1040
19.	Шафа TVD 1800x600x500	1	3078	3078
20.	Комплект кабелів: КПсВГ 7x1 mm2 ПВС 3x0.75 mm2	500 м 1000 m	4482 1716	2241 1716
21.	Програмне забезпечення: XBT-L1000 PL7 Pro	1 1	2043 2380	2043 2380
22.	Ноутбук Asus X51R 15.4" WXGA/1.6GHz/ /512Mb DDR2/80G/ DVD-RW/	1	3680	3680
Всього: 84166

За даними таблиці 6.1. вартість КВП і А складає:

В=84166 грн.

За даними підприємства, вартість розробки прикладного програмного забезпечення АСУ ТП становить 50% вартості програмного забезпечення, тобто:

В₂=(2043+2380)0,5 = 2212грн. (20).

Витрати на монтаж (табл.6.2.) окремих приладів системи автоматизації визначаємо за діючими цінами та нормами часу на монтаж КВП і А (10% від вартості приладу). Затрати на матеріали по монтажу приймаються в розмірі 50% затрат на заробітну плату по монтажу.

Таблиця 4

Розрахунок вартості монтажних робіт

№ п/п	Тип приладу	К-сть	Вартість монтажу одного приладу	Загальна вартість монтажу
			Заробітна плата	Матеріали	Заробітна плата	Матеріали
1.	ТХА/1-2088	8	4,64	2,34	37,44	18,72
2.	МТМ-201Д	8	51	25,5	408	204
3.	ATV38HD33N4	1	1461,4	730,7	1461,4	730,7
4.	ATV 38HD64N4	1	2240,4	1120,2	2240,4	1120,2
5.	ABE 7R16T210	1	196,4	98,2	196,4	98,2
6.	ABE7P16F310	1	167	83,5	167	83,5
7.	ABE7H08R10	2	26,6	13,3	212,6	26,6
8.	ABL 7RE2402	1	70,2	35,1	70,2	35,1
9.	ABL 7RE2403	1	80,3	40,15	80,3	40,15
10.	TSXSUP1101	1	145	72,5	145	72,5
11.	ACE-540A	1	167	83,5	167	83,5
12.	DMP 331i DMP 333 i	4 4	320 488	52,5 60	1280 1952	210 240
13.	T 1005	4	70,2	35,1	280,8	140,4
14.	Lagoon 3140	2	80,3	40,15	160,6	80,3
15.	I 7017	2	145	72,5	290	145
16.	I 7024	2	216	1081,5	432	2163
17.	I 7060	2	263	108,5	526	217
18.	I 7520	2	273	136,5	546	273
19.	Шафа TVD 1800x600x500	2	307,8	153,9	307,8	153,9
20.	Комплект кабелів: КПсВГ 7x1 mm2 ПВС 3x0.75 mm2	500 м 1000 м	448,2 171,6	224,1 85,8	224,1 171,6	112,05 85,8
21.	Програмне забезпечення: XBT-L1000 РІЛ Pro	1	204,3 238	102,15 119	204,3 238	102,15 238
22.	Ноутбук Asus X51R 15.4" WXGA/1.6GHz/ /512Mb DDR2/80G/ DVD-RW/	1	368	1840	368	1840
Всього:	11328,94	7975,77

Вартість монтажних робіт становить:

В₃= 11328,94 грн. (21)

Вартість налагодження апаратури КВП і А:

В₄= 7975,77 грн. (22)

Вартість налагоджувальних робіт КВП і АСУ ТП в цілому, включаючи комплексне налагодження АСУ ТП, за даними підприємства, становить близько 30% сумарної вартості контрольно-вимірювальних приладів і засобів автоматики, а також монтажно-налагоджувальних робіт, тобто:

В₅ = (В₃+В₄)- 0.3 = 6029 грн. (23)

Вартість будівельних робіт пов'язаних з реконструкцією існуючих приміщень, влаштуванням щитів, та ін., можна оцінювати як:

В₆=ОЦ 1 +100,

де О - об'єм приміщень, м³; Ц- ціна реконструкції 1 м³ приміщення в грн; С - питомі затрати на роботи з опалення, вентиляції, кондиціонування.

За даними підприємства ціна реконструкції приміщення, проведена у 2001р. з об'ємом 0 = 42x18x18 = 13608м³, складає Ц = 10грн/м³ і С = 21грн, отже:

В₆ = 13608 * 10 * (1 + 21/100) = 156492 грн.(24)

Витрати на санітарно-технічні роботи, за даними підприємства, становлять 10% вартості будівельних робіт,

В_у =15649.2 грн.(25)

Отже, загальні капітальні затрати на впровадження проектованої АСУ ТП становлять:

К+₃ =В+ В₂+В₃+В₄+В₅ =84166+2212+11328,94+7975,77+6029=111711,71

грн. (26)



В результаті впровадження сучасних засобів автоматизації та системи централізованого контролю досягається збільшення міжремонтних періодів обладнання від 0,5 до 3 років.

Вплив АСУ ТП на продуктивність устаткування полягає у зменшенні частоти аварій з 1-2 на рік до 1 на 2-5 років. Час необхідний для ремонту технологічного обладнання і поновлення технологічного процесу, становить 1-2 доби; котельнії працює протягом опалювального сезону (180 діб на рік). Отже, за рахунок зниження аварійності обладнання продуктивність може зрости на 0,3-0,5%.

Для розрахунку зміни експлуатаційних витрат на електроенергію для АСУ ТП наведені наступні дані:

Таблиця 5

Розрахунок експлуатаційних витрат на АСУ ТП

№ п/п	Назва споживача	Потужність, кВт	К-сть	Загальна потужність, Вт	Коефіцієнт використ.	Витрата кВт * год\ рік
1.	АСЕ-540	0,25	1	0,25	1	1080
2.	Lagoon 3140	0,11	2	0,22	1	950
3.	I 7017	0,11	2	0,22	1	950,4
4.	I 7024	0,11	2	0,22	1	950,4
5.	I 7060	0,11	2	0,22	1	950,4
6.	I 7520	0,11	2	0,22	1	950,4
7.	ABL 7RE2402	0,48	1	0,48	1	2073,6
8.	ABL 7RE2403	0,72	1	0,72	1	3110,4
9.	TSXSUP1101	1,15	1	1,15	1	4968
10.	ИТМ-2М	0,0085	5	0,0425	1	183,6
11.	Hoутбук ASUS	0,022	1	0,022	1	95,4
Всього:	16262.6

Зауважимо що при споживанні електроенергії мікропроцесорною системою (блоками ПЗО і контролером) враховується коефіцієнт корисної дії джерела живлення який складає 70%.

Затрати на електроенергію АСУ ТП розраховуємо за формулою

Е_ее = РЦ, де Р = 14448 кВт * год / рік, Ц = 0,219 грн / кВт * год, тобто:

Е_ее=РЦ =16262,6*0,219=3561,51 грн/рік (27)

В даний час явочна чисельність працівників становить 5 осіб, в тому числі:

1 майстер (заробітна плата 830 грн/міс);

2 слюсарі КВП і А (заробітна плата 640 грн/міс);

2 чол. допоміжного персоналу (заробітна плата 640 грн/міс).

Так, як на котельні впроваджується АСУ ТП, потрібно підвищити перекваліфікацію таким працівникам: майстру, слюсарю. Це дозволить мати на місці обслуговуючий персонал відповідної кваліфікації та приріст заробітної плати: майстра -- 25%, слюсар -- 15%.

Спискова чисельність персоналу не зміниться, але їх сумарна заробітна плата за опалювальний період експлуатації котельного обладнання (180 діб) зросте на:

ЗП= 830-25%-6+2-64015%-6 = 2397 грн. (28)

4.3 Розрахунок економічної ефективності проектованої АСУ ТП

В результаті впровадження АСУ ТП очікується підвищення ефективності роботи котельні за рахунок централізованого контролю витрати параметрів енергозабезпечення. Централізований контроль дає змогу; зменшити витрату електроенергії за рахунок розподілу її пікових навантажень (в загальному економія буде складати приблизно 7-9%), зменшити витрату води за рахунок ефективного контролю за її циркуляцією, при цьому досягається економія до 2% споживання води.

Сучасні засоби автоматизації і контролю дають змогу з високою точністю контролювати витрату енергоносіїв, а саме газу, води і тепла, а також значно зменшити енергоспоживання самими приладами. Так, наприклад, блок керування двигуном Altivar-38 дає змогу знизити споживання електроенергії в порівнянні з існуючим проектом приблизно на 30%.

За рахунок автоматизованого контролю за використанням енергопараметрів, збільшиться ефективність використання котлоагрегатів, шляхом зниження затрат на виробітку тепла, тобто збільшиться коефіцієнт корисної дії.

Зниження трудомісткості обслуговування очікується в результаті ліквідації функцій ручного керування.

АРМ оператора дає змогу постійно слідкувати за станом витрати енергетичних параметрів і при необхідності встановити причини їх зміни. За рахунок цього можна уникнути зайвих витрат, пов'язаних з витратою ресурсів, а також швидко і оперативно усунути причину браку. Все це дає змогу уникнути аварійних режимів та знизити простої технологічного обладнання під час опалювального періоду.

Всі дані зведемо до таблиці 6.

Таблиця 6

№	Параметр	До впровадження АСУТП	Після впровадження АСУТП
1.	Паропродуктивність, т/год	25	28
2.	Продуктивність, Гкал	291000	320000
3.	Електроенергія, кВт	15500	14448
4.	Витрата води, т/год	32	30
5.	ККД котла, %	83	93

Амортизаційні виплати на апаратне забезпечення АСУ ТП за нормою 15% становлять:

А = 111711,71 15% = 16757 грн.(29)

Зміна річних експлуатаційних затрат на автоматизацію установки складається зі змін експлуатаційних затрат електроенергії, заробітної плати персоналу та обов'язкових відрахувань на неї, та амортизаційних витрат АСУ ТП:

N = 3561,51 + 2397 + 16757 = 22715,51 грн/рік(30)

Економічний ефект запропонованої АСУ ТП спричиняється ростом продуктивності устаткування не менше 10%. Продуктивність котельні складає 320000 Гкал. Вартість 1 Гкал тепла становить 86 грн.(станом на грудень 2006р.). При нормі рентабельності продукції 15% економічний ефект від зростання продуктивності з врахуванням ПДВ можна оцінити так:

Е_В = 3200000*0,1/1,2*86(1-1,15)=299130 грн/рік

Прибуток від введення АСУ ТП складає:

Е = Е_В- N= 299130-22715.51=276414,49 грн/рік

Термін окупності АСУ ТП:

Т_о=К₃ /E = 111711,71/276414,49=0,4 року5 місяців

Порівняльний економічний ефект (Е_н = 0,18 - нормативний коефіцієнт):

Е_N=E_B-E_НK_З=299130-0,18*111711,71=279021,89 грн/рік

Отриманий час окупності і коефіцієнт економічної ефективності відповідають нормативним даним.

Отже проведені розрахунки показують доцільність впровадження розробленої АСУ ТП. В результаті цього можна очікувати підвищення продуктивності виробництва, зниження аварійності роботи установки, зростання прибутків підприємства.



5. ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1 Організація охорони праці при експлуатації котлів на ТЗВ "Волинь-шифер"

Перехід ринкової економіки і демократизація нашого суспільства вимагає корінного покращення охорони життя і здоров'я людей як на виробництві, так і в побуті. Без цього неможлива повна і своєчасна реалізація намічених соціально - економічних і політичних заходів у країні. Дотримання правил безпеки працівниками значною мірою залежить від рівня їх знань, які є похідними від якості навчання. Погана організація навчального процесу є одним з самих слабких місць в роботі по охороні життя людей.

Задачі і значення охорони праці нерозривно пов'язані з поняттям значення праці в житті людини. Праця - це цілеспрямована діяльність людини, в процесі якої вона впливає на природу і використовує її з метою виробництва матеріальних благ для забезпечення своїх потреб. Призначення охорони праці полягає в захисті робітників від впливу небезпечних і шкідливих виробничих чинників.

Охорона праці розглядає проблеми забезпечення здорових і безпечних умов праці. Виявляє і вивчає можливі причини нещасних випадків, професійних захворювань, аварій, вибухів, пожеж і розробляє систему заходів і вимог з метою виключення цих причин і створення безпечних і сприятливих для людини умов праці.

Завдання охорони праці є зведення до мінімуму імовірності пошкодження або захворювання працівників з одночасним забезпеченням комфорту при максимальній продуктивності праці.

Навчання працівників безпеці праці проводять відповідно до вимог ГОСТ 12. 0.004 - 79, який встановлює порядок і види навчання. На всіх підприємствах і в організаціях незалежно від характеру і ступеню небезпеки виробництва навчання працівників проводять при підготовці нових робітників, проведенні різноманітних видів інструктажів і підвищенні кваліфікації.

Контроль за своєчасним і якісним навчанням виконує відділ охорони праці чи інженер з охорони праці, або ІТП, на якого наказом керівника підприємства покладено ці обов'язки. Ті, що вперше поступають на роботу, навчання проходять згідно з "Типовим положенням про підготовку і підвищення кваліфікації робітників". В журналі обліку навчальної роботи реєструють навчальну тему, за якою проводилось навчання.

Інструктаж працюючих поділяють на вступний, початковий, на робочому місці, повторний, позаплановий і початковий.

Вступний інструктаж з усіма, хто поступає на роботу незалежно від їх освіти і стажу роботи по даній професії, проводить інженер з охорони праці за програмою, затвердженою головним інженером підприємства, про проведення вступного інструктажу з обов'язковим підписом того, хто проводив інструктаж і того, хто його отримував.

Початковий інструктаж на робочому місці, повторний, позаплановий і поточний проводить керівник робіт.

Початковий інструктаж на робочому місці проводять при прийомі на роботу нових робітників за інструкцією з охорони праці, розробленою для окремих професій або видів робіт. Всі робітники після цього інструктажу і перевірки знань 2-5 змін (залежно від навичок і стажу роботи) працюють під наглядом бригадира чи майстра, потім оформляється допуск до їх самостійної праці.

Повторний інструктаж проходять всі працівники незалежно від кваліфікації, освіти і стажу роботи через три місяці. Його проводять з метою перевірки знання робітниками правил і норм з охорони праці.

Позаплановий інструктаж проводять коли змінилися правила охорони праці або технологічний процес, обладнання, інструмент та інші фактори, що впливають на безпеку праці; коли працівники порушують правила охорони праці, що можуть призвести чи призвели до травм, аварій чи пожежі, вибуху. Його проводять індивідуально чи з групою робітників однієї професії за програмою початкового інструктажу на робочому місці. При його реєстрації вказують причину, яка спричинила його проведення.

Умови праці мають велике значення практично для всіх виробничих показників - продуктивності праці, якості робіт, безпеки працівників та інше.

Санітарно-гігієнічні умови праці характеризуються показниками виробничого середовища - рівнем освітлення, мікрокліматичними параметрами, загазованістю і запиленістю повітряного середовища, рівнем шуму і вібрації, наявністю іонізуючого випромінювання та інше.

5.2 Електробезпека

Електричні установки, з якими доводиться мати справу практично всім працюючим по встановленню та налагодженню засобів автоматизації, виявляють для людини велику потенційну небезпеку, яка збільшується у зв'язку з тим, що органи чуття людини не можуть на відстані виявити присутність електричної напруги на обладнанні.

Степінь ураження електричним струмом залежить від цілого ряду факторів: значення сили струму, електричного опору тіла людини та тривалості протікання через неї струму, виду та частоти струму, індивідуальних властивостей людини та умов навколишнього середовища.

Конструкція електроустановок має відповідати умовам їх експлуатації та забезпечувати захист персоналу від дотику з струмоведучими та рухомими частинами, а обладнання - від попадання всередину посторонніх твердих тіл та води.

Конструкція, вид виконання, спосіб встановлення, клас ізоляції застосовуваних провідників, кабелів, пристроїв та іншого електрообладнання відповідають вимогам електробезпеки. За ступенем ураження людей електричним струмом котельня відноситься згідно ПУЕ 1.1.13 до категорії приміщень з підвищеною небезпекою (висока температура, можливість одночасного дотику до металевих елементів технологічного обладнання або металоконструкцій будинку та металевих корпусів електрообладнання).

У нормальному режимі роботи обладнання - можливість ураження працівників електричним струмом виключена. Але на випадок аварії для запобігання ураження струмом людей передбачене захисне заземлення. Згідно ПУЕ 1.7.65 допустимий опір заземлення повинен бути не більшим 10 Ом.

При виконанні монтажних робіт використовуються переносні електроінструменти (електродрилі, електрошліфувальні установки, тощо). Для забезпечення безпечної праці корпуси однофазних електроприймачів повинні занулюватись.

Захист людини від ураження електричним струмом в мережах з зануленням здійснюється тим, що при замиканні одної з фаз на занулений корпус в ланці цієї фази виникає струм короткого замикання, що діє на струмовий захист (плавкий запобіжник, автомат), в результаті чого відбувається відключення аварійної ділянки від мережі. Крім того, ще до спрацювання захисту струм короткого викликає перерозподіл напруги в мережі, що приводить до зниження напруги корпусу відносно землі. Таким чином, занулення зменшує напругу дотику та обмежує час, на протязі якого людина, що доторкнулася до корпусу, може попасти під дію напруги.

Для того, щоб забезпечити швидке (на протязі декількох секунд) відключення аварійної ділянки, струм короткого замикання повинен бути достатньо великим. Відповідно до вимог ПУЕ струм короткого замикання повинен не менше ніж в три рази перевищувати номінальний струм плавкої вставки найближчого запобіжника або номінальний струм нерегульованого розчеплювача автоматичного вимикача. При використанні автоматичних вимикачів, що мають тільки електромагнітний розчіплювач (відсічку), струм короткого замикання повинен перевищувати значення струму встановлення миттєвого спрацювання в 1,25-1,4 рази в залежності від номінального струму.

В однофазних електроприймачів, що включені між фазним та нульовим робочим проводами, занулення корпусів слід виконувати з допомогою окремого (третього) провідника, який повинен з'єднувати корпус електроприймача з нульовим захисним проводом. В таких випадках під'єднувати корпуси електроприймачів для забезпечення електробезпеки до нульового робочого проводу недопустимо, оскільки при його розриві (перегоранні запобіжника) всі під'єднані до нього корпуси виявляться під фазною напругою відносно землі.

В мережі з зануленням недопустимо використовувати заземлення окремих електроприймачів, не під'єднавши їх перед цим до нульового захисного провідника. В цьому випадку при замиканні фази на заземлений, але не приєднаний до нульового захисного провідника корпус створюється коло струму через заземлення цього корпусу та заземлення нейтралі джерела струму. Такий випадок небезпечний, оскільки засоби захисту не зможуть відключити такий електроприймач через мале значення струму і тому небезпечна напруга на всіх корпусах може зберігатися тривалий період, поки заземлений приймач не буде відключений вручну.

Важливо відмітити, що якщо занулений корпус одночасно заземлений, то це тільки покращує умови безпеки, оскільки забезпечує додаткове заземлення нульового захисного проводу.

Для ізоляції людини від частин електроустановок, що знаходяться під напругою, використовуються основні та допоміжні ізолюючі засоби, а саме слюсарно-монтажний інструмент з ізольованими ручками, коврики, ізолюючі підставки, тощо.

У приміщеннях, де знаходяться вимірювальні прилади, необхідно забезпечити виконання заходів по боротьбі з статичною електрикою (тобто прилади повинні бути заземлені). Найпростішим засобом є підтримка відносної вологості повітря на рівні 50 - 60 % за допомогою побутового електрозволожувача.

Підлогу слід виконувати відповідно до ГОСТ 12.4.124-83, використовуючи антистатичне покриття на проходах і біля робочих місць.

Робітникам рекомендовано носити одежу з природних матеріалів або з комбінованих - природних і штучних волокон. Для зняття електростатичних зарядів з одежі слід використовувати антистатики побутового призначення.

Оскільки корпуси приладів виконані з металу, то для усунення небезпеки ураження людини електричним струмом (можливий пробій на корпус приладу) використовується захисне заземлення.

5.3 Розрахунок заземлення

Розрахуємо систему заземлення для електроустаткування, яке працює від напруги 220 В.

Визначаємо опір грунту: = = 2*200 = 400 Ом м,

де - коефіцієнт підсилення;

-- питомий опір грунту (вибирається з довідкової літератури).

Визначаємо опір одиночного вертикального заземлювача:

де t - відстань від середини заземлювача до поверхні грунту, м;

l,d - довжина і діаметр стержня заземлювача, м;

R = 96 Ом.

Визначаємо опір сталевої полоси, що з'єднує стержневі заземлювачі:



Ом.

Визначаємо орієнтовне чмсло стержневих заземлювачів:

шт;

- допустимий по нормам опір заземляючого пристрою,

- коефіцієнт використання вертикальних заземлювачів (для орієнтовного розрахунку приймається рівним 1).

Приймаємо розміщення вертикальних заземлювачів по контуру з відстанню між стальними заземлювачами рівним 21. З довідкової літератури визначаємо = 0,66 і = 0,39.

Визначаємо необхідну кількість вертикальних заземлювачів

Розраховуємо загальний розрахунковий опір аземлюючого пристрою R з врахуванням з'єднувальної полоси

Ом.

Розрахунок проведено правильно, оскільки виконується умова R[r].

Розрахунок штучного заземлення:

Приймаємо, що опір захисного заземлення не повинен перевищувати 4 Ом:



де R₃₃ - опір захисного заземлення;

R_c - опір стержневих заземлювачів;

R_п - опір поперечних заземлювачів.

Рис.25 Пристрій заземлення

- плавка вставка; 2 - електроустановка; 3 - з'єднувальна штаба; 4 - трубчатий заземлювач

Опір одиночного стержневого заземлювача розтіканню електричного струму:

де h - відстань від поверхні грунту до заземлювача і становить 0,8 м;

l - довжина стержневого заземлювача 3 м;

d - діаметр стержневого заземлювача 50 мм.

Опір одиночного поперечного заземлювача:



де l - довжина поперечного заземлювача 2,5 м;

b - ширина полоси заземлювача 30 мм;

- розрахунковий опір грунту: для поперечних електродів 1000 Ом·м, для стержневих електродів 750 Ом·м.

В наслідок взаємовпливу вводимо коефіцієнт використання заземлювачів:

де R_д - допустимий опір заземлення, що становить 4 Ом;

R_о - опір одиночного заземлювача.

З цієї формули методом ітерацій підбирають n, при якому =1:

n	Rn	Rc	Ro	?
1	398,1	143,8	105,6	26,1
5	398,1	143,8	105,6	5,2
10	398,1	143,8	105,6	2,6
15	398,1	143,8	105,6	1,7
20	398,1	143,8	105,6	1,3
25	398,1	143,8	105,6	1,1
26	398,1	143,8	105,6	1,0
27	398,1	143,8	105,6	0,9

Отже приймаємо кількість одиночних заземлюючих електродів рівною 26.

5.4 Розрахунок стійкості об'єкта до вибуху газо-повітряної суміші

Оцінити стійкість котла до дії вибуху газоповітряної суміші.

Характеристика котла:

довжина 5,5 м;

ширина 4,2 м;

висота 4,1 м;

об'єм топочного простору 19 м³.

Визначимо можливий надмірний тиск ударної хвилі в топочному просторі котла.

У вогнищі вибуху газоповітряної суміші створюються зони:

1 - зона дії детонуючої хвилі, радіус

м

(об'ємна доля газу у повітрі при якій відбувається вибух становить 5%, тобто 1 м³ топочного простору; маса 1 м³ газу становить приблизно 1 кг);

Надлишковий тиск у цій зоні приймаємо

кПа.

2- зона дії продуктів вибуху, радіус

м;

Надлишковий тиск -

кПа.

В даному випадку при відсутності або несправності вибухових клапанів може відбутися повне зруйнування котельного агрегата, оскільки повні зруйнування котлів наступають при надлишковому тиску понад 150 кПа.

Для попередження виникнення вибухів необхідно застосувати високонадійну систему автоматичного захисту котельного агрегата (для відсікання подачі газу до топки котла при погасанні полумя факелу будь-якого з пальників).

5.5 Правила експлуатації котелень

1. Ознайомлення обслуговуючого персоналу котельні з основними причинами, ознаками аварійних ситуацій при роботі котелень та порядку дій машиністів при їх ліквідації.

2. Найбільш поширені причини аварійних ситуацій:

- недотримання персоналом "Правил безпечної експлуатації котлів""Правил безпеки системи газопостачання України" та виробничих конструкцій;

низька кваліфікація обслуговуючого персоналу;

упуск переживлення котлів;

підвищення тиску в котлах вище дозволеного;

недотримання водно-хімічного режиму;

дефекти виготовлення та монтажу котлів;

відсутність технічного нагляду та ремонтно-профілактичних робіт.

Важливою запорукою недопущення серйозних руйнувань основного та допоміжного обладнання, а іноді і котельні в цілому, з жертвами обслуговуючого персоналу є чіткі та злагоджені дії персоналу при ліквідації аварії в початковий період.