Вибір та обґрунтування технології виробництва керамічних плиток для підлоги

До основних деструктивних явищ можна віднести видалення залишкової вологи (після сушіння), дегідратацію глинистих мінералів, видалення летучих газоутворюючих речовин, модифікаційні перетворення, термічні напруги на межах розподілу окремих фаз і термічні напруги внаслідок неоднорідного температурного поля у виробі, що нагрівається або охолоджується.

Сирець напівфабрикат у вигляді сформованого виробу завантажують у піч після сушіння з деякою залишковою вологістю. Форсування випаровування залишкової вологи, особливо характерно для швидкісних режимів випалу, призводить до ситуації, коли швидкість утворення водяних парів випереджає швидкість їх фільтрації крізь шар тіла, що випалюється. В цьому випадку всередині виробу, що нагрівається виникає надлишковий тиск водяних парів, які досягнувши практичної величини, руйнують вироб з вибуховим ефектом. Тому у швидкісні щелеві печі завантажують керамічну плитку з надлишковою вологістю не вище 0,5%. Цей норматив знижується по мірі збільшення товщини виробу, що випалюється.

У результаті випалу утворюється керамічний черепок. Властивості цього черепка відрізняються від сировини, з якої виготовлений черепок. Керамічний черепок утворюється внаслідок відбування при великих температурах плавлення компонентів керамічної маси. Утворення рідкої фази і спечення керамічної маси є формою ущільнення цієї маси. Зазначені явища відбуваються одночасно, вони взаємозв'язані. Якість керамічного черепка після його охолодження залежить від кількості утвореної при випалі рідкої фази і ступеня спечення маси [5,9].

3.2 Опис конструкції і принципу роботи конвеєрної печі

Піч являє собою тунель, що футеровано вогнетривким матеріалом. В тунелі розташоване транспортувальне обладнання - роликовий конвеєр, на якому розташовані вироби, які випалюються - плитки, що розташовані в ряд горизонтально.

Корпус печі виконаний із окремих секцій, кожна з яких представляє собою каркас, який футерований усередині вогнетривом. Між секціями є зазор 20 мм, який виконує роль температурного шва. Довжина однієї секції 2-3м. Щоб не відбувалося затиску роликів (внаслідок садки або розширення кладки) кожна секція виконується зі своїм каркасом, який не пов'язаний із рамою роликового конвеєра. Це забезпечує незалежне регулювання кладки та роликового конвеєра.

Піч по довжині розподілена на три технологічні зони підігріву, випалу, охолодження, які одна від однієї відділені порогами. Пороги дозволяють більш ефективно підтримувати температурний режим. Довжина зон підігріву та випалу, охолодження визначаються за виробами, які випалюються та за темпе-ратурою на кривій випалу.

У зонах підігріву та випалу передбачене верхнє і нижнє розташування пальників, форсунок. Це дає можливість регулювати перепад температур поміж верхнім та нижнім горизонтами печі, тобто виключити деформацію плиток.

Роликові печі відкритого полум'я з газовим опаленням обладнані інжекційними пальниками, які установлені в зонах підігріву та випалу, а також у зоні охолодження. В зонах підігріву та випалу передбачені нижні (під роликами) та верхні (над роликами) пальники. Пальники розташовані у шаховому порядку з двох сторін печі (в кожній секції від 3 до 8 пальників) у зоні підігріву та випалу. Отвори виходу газоповітряної суміші в пальникових каменях розта-шовані по дотичній до поверхні склепіння печі, що виключає прямий вплив продуктів горіння на плитки роликів.

Відстань між вісями верхніх пальників і вісями роликів - 150 мм, а від вісей нижніх пальників до вісей роликів - 300-335 мм (така відстань дозволяє захистити ролики від прямої дії продуктів згоряння і збільшити термін їх служби.

Ролики конвеєра виконують із жаростійкої сталі різних марок у відповідності з тепловим режимом тої чи іншої ділянки печі: із сталі 12Х17 до -600-800єC, із Х25Т - до 850єC, з ОХ23Н18 - до 1000єC і вище 1000єC - із сталі ХН78Т і ХН70Ю. Довжина роликів 2280 мм, діаметр 32, шаг 75 мм.

В останніх конструкціях печей однорядна приводна цеп ПР-2,7 замінена на дворядну 2ПР-15-875-4540, залізографітові втулки замінені на кульо-підшипники, що робить привід більш надійним, а рух плиток по конвеєру більш плавним [8].

Піч по всій довжині має вікна для спостереження за робочим простором та вікна для відчистки поду.

Димові гази та нагріте повітря відбирається через декілька отворів на початку печі, в середині та кожній ділянці зони охолодження. Кожна дільниця має автономну систему видалення газів і повітря, що забезпечує високу ступінь регулювання температурного режиму печі.

Отже вироби проходять зону підігріву, зону випалу назустріч їм рухаються димові гази, що відбираються у зоні підігріву. В зоні охолодження плиток, за рахунок подачі холодного повітря через отвори в стінах печі вище рольганга в секції зони охолодження, яка знаходиться біля зони випалу. Потім плитки охолоджуються струменевою обдув кою холодним повітрям зверху та знизу [13,14,15].



3.3 Конструктивний розрахунок печі

Розрахунок містить визначення конструктивних розмірів, які залежать від продуктів, тривалості і температури теплової обробки матеріалу, його властивостей.

Таблиця 3.1 - Вихідні дані для розрахунку

Найменування параметру	Одиниці вимірювання	Значення параметру
1	2	3
Маса 1 мІ плитки	кг	22,5
Продуктивність печі	мІ/ рік	400000
Залишкова вологість сирцю	%	0,5
Брак випалу та на складі	%	4,0
Втрати при прожарюванні	%	6,12
Паливо - природний газ Шебелинського родовища
Робоча вологість газу	%	1,0
Максимальна температура випалу	°C	1070
Тривалість випалу	хв	65
Температура навколишнього повітря	°C	20
Температура газів, що виходять з печі	°C	300
Температура повітря, що подається на горіння	°C	20
Температура повітря, що відбирається на сушіння	°C	450
Початкова температура матеріалу	°C	400
Кінцева температура матеріалу	°C	200
Кількість годин роботи печі на рік	год	8184
Шаг ролика	мм	75
Діаметр ролика	мм	32
Розмір однієї плитки, мм	мм	400Ч400
Висота робочого каналу, мм	мм	722
Ширина робочого каналу	мм	1150
Вміст Al2O3 в глині	%	28,0
Склад маси: глина : маріуполіт	%	70:30

Річна масова продуктивність печі, кг/рік:



(3.1)

де - річна продуктивність печі, мІ/рік;

a - маса 1 мІ плитки, кг.

кг/рік

Масова місткість печі, кг:

(3.2)

де Gріч - продуктивність печі за рік, кг;

Z - тривалість теплової обробки, год;

Zр - кількість годин роботи печі за рік;

m - втрата залишкової вологості, втрати при прожарюванні, брак і втрати виробів, враховуючи від подачі в піч і до надходження споживачу, %.

кг

Виходячи з ширини конвеєра 1,15 м та розміру плиток (400Ч400 мм) приймаємо кількість плиток розташованих по ширині конвеєра - 2 плитки.

Розраховуємо кількість плиток, розташованих на одному погоному метрі конвеєра печі:

1 м довжини (1000 мм) : шаг плитки

Шаг плитки - це довжина плитки з урахуванням зазору в 1 см.

Приймаємо кількість плиток по ширині 2 плитки розміром 400Ч400 мм.

Площа плитки на 1 погоном метрі, мІ/п.м:

(3.3)

де b - кількість плиток по ширині;

c - кількість плиток на 1 погоном метрі;

- площа однієї плитки, мІ.

мІ/п.м

Маса плиток, розташованих на 1 погоном метрі, кг/п.м:

(3.4)

кг/п.м

Довжина печі, м:

(3.5)

м

Приймаємо = 78 м



Рисунок 3.1 - Режим випалу виробів

Довжина різних зон печі:

Зона підігріву:

І підзона підігріву м. Приймаємо 7 секцій, тобто 21м.

ІІ підзона підігріву м. Приймаємо 6 секцій, тобто 18м.

Зони випалу м. Приймаємо 5 секцій, тобто 15м.

Зона охолодження:

І підзона охолодження м. Приймаємо 3 секції, тобто 9м.

ІІ підзона охолодження м. Приймаємо 5 секцій, тобто 15м.

Довжина печі м

Кількість секцій 7+6+5+3+5 = 26

Швидкість конвеєра, м/с

(3.6)

м/хв = 0,02 м/с

1- трубопровід холодного повітря; 2 - трубопровід відбору повітря на сушку; 3 - стояки подачі газу до горілок; 4 - канали відбору димових газів; 5 - збірний канал димових газів

Рисунок 3.2 - Схема роликової печі для випалу плитки для підлоги

Секундна продуктивність печі, кг/с

(3.7)

кг/с

3.4 Тепловий розрахунок печі

Містить розрахунок горіння палива, складання теплового балансу зон підігріву та випалу з метою визначення витрат палива, складання теплового балансу зони охолодження з метою визначення кількості повітря, яке відбирається на сушіння та складання загального теплового балансу для перевірки правильності проведених розрахунків.

3.4.1 Розрахунок горіння палива

При розрахунку горіння палива визначається його теплотворна здатність; кількість повітря, яке витрачається на горіння; коефіцієнт витрати повітря, який забезпечує досягнення необхідної температури у печі; температура підігріву повітря; вихід та склад продуктів горіння; складається матеріальний баланс процесу горіння і перевіряється температура горіння палива.

Розрахунок горіння палива був виконаний на комп'ютері за програмою "GGT". Розрахунок приведено нижче.

Склад природного газу наведено у таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Склад сухого природного газу, об.%

Компоненти								Разом
Вміст	93,0	4,4	0,8	0,6	0,3	0,1	0,8	100

Теплотворна здатність палива,

Теоретичні витрати сухого повітря, мі/мі

Теоретичні витрати атмосферного повітря при вологовмісті d = 10 г/кг сухого повітря, мі/мі

Об'єм продуктів горіння, ізаг = 3391 кДж/нмі

Таблиця 3.2 - Кількість і склад продуктів горіння при б = 1

Компонент	нмі/нмі	%
	1,071	9,58
	2,221	19,86
	7,891	70,56
Vб	11,183	100,00

При б= 1,77 отримуємо такі дані:

Об'єм продуктів горіння Vб=18,998 нмі/нмі

Дійсні витрати сухого повітря, Lб=17,662 нмі/нмі

Дійсні витрати атмосферного повітря, Lб'=17,945 нмі/нмі

Таблиця 3.3 - Кількість і склад продуктів горіння при б=1,77

Компонент	нмі/нмі	%
	1,071	8,43
	2,344	5,64
	13,961	12,34
	1,614	73,52
Vб	18,989	100,00

Таблиця 3.4 - Кількість і склад продуктів горіння при б=3

Компонент	нмі/нмі	%
	1,071	3,40
	2,540	8,07
	23,657	75,20
	4,191	13,32
Разом Vб	31,459	100,00

Таблиця 3.5 - Матеріальний баланс процесу горіння на 100 мі газу при б=1,77

Прибуток	кг	Витрати	кг
Природній газ	Продукти горіння
=92,07·0,717	66,01	=1,071·100·1,977	211,77
=4,36·1,356	5,91	=2,344·100·0,804	188,45
=0,79·2,020	1,60	=13,961·100·1,251	1746,50
=0,59·2,840	1,69	=1,614·100·1,429	230,57
=0,30·3,218	0,96	Нев'язка	-0,01
=0,10·1,264	0,13	Нев'язка складає
=0,79·1,251	0,99
=1,000·0,804	0,80
Повітря
=209,63·1,77·1,429	530,23
=209,63·1,77·3,762· ·1,251	1746,26
=0,16·100·17,662 ·0,804	22,72
Разом	2377,29	Разом	2377,29

3.4.2 Розрахунок втрат теплоти крізь огородження

Визначення витрат теплоти крізь огородження дозволяє оцінити правильність підбору матеріалів та їх товщини. Як правило температура зовнішньої поверхні огородження в зоні випалу не повинна бути вище 100°C. Коли за розрахунком температура є вищою, то необхідно або збільшити товщину футерувальних матеріалів, або підібрати такі, які мають більші значення теплових опорів.

Розрахунок втрат теплоти виконуємо на ЕОМ за програмою "MONO". Розрахунок наведений у таблиці 3.6.

Площу поверхні стін розраховуємо за формулою:

, мІ (3.8)



де H - висота робочого каналу, м; (H=0,722 м) Li - довжина ділянки, м; Sск, Sп - товщина склепіння та поду відповідно, м

Площу поверхні склепіння та поду розраховуємо за формулою;

, мІ (3.9)

де В - ширина робочого каналу, м;(В=1,15 м)

Sст- товщина стіни, м.

3.4.3 Розрахунок втрат теплоти через отвори у роликах

Втрати теплоти через ролики визначаються за формулою, Вт:

(3.10)

де Тпр, Тнавк - температура відповідно пічного простору і навколишнього сере-довища, К;

F - площа перетину ролика, мІ;

ц - коефіцієнт діафрагмування, що визначається за графіком, ц = 0,1.

Розраховуємо кількість роликів в підзонах:

В першій зоні підігріву

В другій зоні підігріву

В зоні випалу

В першій зоні охолодження

В другій зоні охолодження

Розраховуємо площу перетину ролика на дільницях:

мІ (3.11)

де d - діаметр ролика, d = 0,032 м

мІ

мІ

мІ

мІ

мІ

Розрахунки втрат теплоти через отвори в роликах заносимо в табл.3.7.

Таблиця 3.7 - Втрати теплоти через отвори в роликах

Зони	Температура в зонах, єC	Кількість роликів	Площа отворів роликів	Кількість теплоти, кВт
Перша зона підігріву	575	280	0,45	1,30
Друга зона підігріву	910	240	0,39	4,31
Зона випалу	1070	200	0,32	5,89
Перша зона охолодження	885	120	0,19	1,93
Друга зона охолодження	450	200	0,32	0,48



Кількість теплоти, яка витрачається на нагрів матеріалу і яку він віддає при охолодженні, визначаємо за формулою, кВт:

Qвироб = P·(Cк·tк - Cn·tn) (3.12)

де P- секундна продуктивність печі, кг/с;

Cк,Cn - теплоємкість матеріалу виробів при кінцевій tк та початковій tn температурах, кДж/(кг·град).

Розрахунок втрат теплоти проводимо по зонах печі:

Приклад розрахунку для зони підігріву

Qвироб = 0,34·(0,9426·400-0,8423·20)=122,46 кВт

Дані інших розрахунків зведені в таблицю 3.8.

Таблиця 3.8 - Кількість теплоти, яка витрачається при нагріві та охолодженні виробів

Зона печі	Температура, єC	Теплоємкість, кДж/(кг/град)	Кількість теплоти, кВт
	початкова	кінцева	початкова	кінцева
На вході в піч	20	400	0,8423	0,9426	122,46
Зона підігріву	400	1070	0,9426	1,1195	279,08
Зона випалу	1070	1070	1,1195	1,1195	0
Зона охолодження	1070	200	1,1195	0,8898	-346,76
На виході з печі	200	20	0,8898	0,8423	-54,78

3.4.4 Тепловий баланс зони підігріву та випалу

3.4.4.1 Прибуток теплоти

Хімічна теплота горіння палива, кВт:



(3.13)

де В- витрати палива, мі/с.

Теплоту, що вносить паливо не враховуємо так як газ надходить не підігрітим.

Теплоту, що вносить повітря, яке надходить на горіння палива, розраховуємо за формулою, кВт:

Qпов =L'б·iпов (3.14)

де L'б - дійсна кількість атмосферного повітря, що витрачається на спалювання палива, мі/мі;

iпов - тепловміст (ентальпія) атмосферного повітря, кДж/мі при його температурі, tпов=20єC.

Qпов = 17,945·26,04·В=467,29 В

Теплота підігріву повітря, яке відсмоктується з зони підігріву, кВт:

Qпідс= (-б)·L'о·іпов·В (3.15)

де - коефіцієнт витрат повітря у підходящих димових газів зони підігріву, =3;

іпов - ентальпія повітря, яке відсмоктується з зони підігріву при середній температурі зовнішній поверхні стін в зоні підігріву, tсер=55єC

Qпідс= (3-1,77)·10,14·71,6·В=893·В кВт



Фізична теплота сирцю, який входить у піч, кВт:

Qвир=122,46 кВт

Загальний прибуток теплоти в зонах підігріву та випалу:

Qзаг = Qхтп+Qпов+Qпідс+Qвир, кВт

Qзаг=37630,29·В+467,29·В+893·В+122,46=38990,58·В+122,46 кВт

3.4.4.2 Видаток теплоти

Фізична теплота, яка з матеріалом надходить в зону охолодження (з табл.3.8).

Qвироб = 122,46+279,08=401,54 кВт

Втрати тепла з продуктами горіння визначаються за формулою, кВт:

Qдим=Vдим·ідим=B·[Vо+(-1)·Lо']·ідим, (3.16)

де ідим - ентальпія продуктів горіння розрахована за процентним вмістом компонентів димової суміші (б=3) та по їх ентальпії при температурі підходящих газів, тобто при 300єC.

ідим=558,9·0,034+462,7·0,0807+391,9·0,752+407·0,1332=405,26кДж/мі

Qдим=В·[11,183+(3-1)·10,14]·405,26=12750,69·В кВт

Теплота, яка витрачається на хімічні реакції при випалі виробів:

Розрахунок проводимо за формулою, кВт



Qхім=qх·Gх, (3.17)

де qх - теплота, яка витрачається на фізико-хімічні процеси 1 кг вихідної хімічної речовини в невипаленому продукті, кДж/кг (для Al2O3 qх=2090)

Gх - витрати вихідної хімічної речовини в матеріалі, який завантажують в піч, кг/с (склад маси на суху речовину: глина - 70%, вміст Al2O3 в глині - 28,0%)

Gх=0,34·0,28·0,7=0,06664 кг/с

Qхім=2090·0,06664=139,28 кВт

Втрати теплоти в навколишній простір (через огородження печі).

Підсумовуємо витрати теплоти крізь склепіння, стіни та під за даними табл.3.6.

Qогор = 6,76+7,19+11,17+11,83+10,18+12,56+34,14+23,71=117,54 кВт

Втрати теплоти через вхідну щілину розраховуємо за формулою, Вт:

(3.18)

де F- площа щілини, мІ;

ц - коефіцієнт діафрагмування (визначається за графіком в залежності від співвідношення еквівалентного діаметру щілини до товщини стінки);

ф - час відкриття вікна, ф=1



м

тоді ц=0,77

Тпр- температура простору, К;

Тнавк- температура навколишнього середовища, К;

5,67 - величина коефіцієнту випромінювання абсолютно чорного тіла (Со=5,67 Вт/мІ·град)

Вт = 4,0 кВт

Підсумовуємо втрати тепла через ролики за даними таблиці 3.7.

Qр=1,3+4,31+5,89=11,5 кВт

Визначаємо загальний видаток теплоти в зонах випалу та підігріву:

Qзаг=Qвир+Qдим+Qхім+Qогор+Qр+Qщ, кВт

Qзаг=401,54+12750,69·В+139,28+117,54+11,5+4,0=12750,69·В+673,86 кВт

Прирівнюємо прибуток до витрат та визначаємо витрати палива В:

38990,58·В+122,46=12750,69·В+673,86

26239,89·В=551,4

В=0,021 мі/с

Витрати умовного палива на одиницю продукції:



кг/кг виробу або 7,9%

За отриманими результатами складаємо таблицю теплового балансу зон підігріву та випалу (табл. 3.9).

Таблиця 3.9 - Тепловий баланс зони підігріву та випалу

Найменування статей	кВт	%
Прибуток теплоти
Теплота горіння палива	790,24	83,99
Теплота повітря, що йде на горіння	9,81	1,04
Теплота повітря, що відсмоктується із зони підігріву	18,75	1,99
Теплота сирцю, що входить в піч	122,46	13,01
Разом	941,26	100
Видаток теплоти
Теплота, що відходить з матеріалами в зону охолодження	401,54	42,66
Втрати теплоти з продуктами горіння	267,76	28,45
Теплота, яка витрачається на хімічні реакції при випалі виробів	139,28	14,80
Втрати тепла через огородження	117,54	12,49
Втрати тепла крізь щілину	4,0	0,42
Втрати тепла крізь ролики	11,5	1,22
Непогодженість	- 0,36	-0,04
Разом	941,26	100

Відсоток непогодженості %

3.4.5 Тепловий баланс зони охолодження

3.4.5.1 Прибуток теплоти

Фізична теплота, яку вносять вироби із зони випалу (табл.3.8).

Qвир=346,76+54,78=401,54 кВт



Теплота повітря, яке подається на охолодження виробів, кВт:

Qпов=y·Спов·tпов

Qпов=y·26,04 кВт

Загальний прибуток теплоти:

Qзаг=Qвир+Qпов, кВт

Qзаг=401,54+26,04·y, кВт

3.4.5.2 Витрати теплоти

Витрати теплоти з матеріалом, який виходить із печі (табл. 3.7). Qвир=161,11 кВт Теплота повітря, яке виводиться на сушіння:

, (3.19)

- температура повітря, що відбирається на сушіння (=450єC).

кВт

Втрати теплоти через огорожу печі (табл. 3.6):Qогор=6,71+5,65+4,43+3,68+17,14=37,61 кВт

Втрати теплоти через ролики (табл. 3.7) Qр=1,92+0,48=2,4 кВт

Загальні витрати теплоти:

Qзаг=Qвир++Qогор+Qр, кВт

Qзаг=161,11+y·603,85+37,61+2,4=201,12+y·603,85 кВт



Прирівнюємо прибуток до витрат та визначаємо кількість повітря, яке подається на сушіння:

401,54+26,04·y=201,12+y·603,85

200,42=577,81·y

y=0,347 мі/с

Загальні витрати повітря, яке подається в піч на охолодження виробів:

Vв=y=0,347 мі/с

Отримані дані заносимо в таблицю 3.10.

Таблиця 3.10 - Тепловий баланс зони охолодження

Найменування статей	кВт	%
Прибуток теплоти
Теплота, яку вносять вироби	401,54	97,77
Теплота повітря, яке подається на охолодження виробів	9,16	2,23
Разом	410,7	100
Видаток теплоти
Теплота виробів, які виходять з печі	161,11	39,23
Теплота повітря , що відбирається на сушіння	209,53	51,02
Витрати тепла через огорожу	37,61	9,16
Витрати тепла через ролики	2,4	0,58
Непогодженість	+ 0,05	+ 0,01
Разом	410,7	100

Відсоток непогодженості: %

Складаємо тепловий баланс по всій печі (табл. 3.11).



Таблиця 3.11 - Зведений тепловий баланс печі

Найменування статей	кВт	%
1	2	3
Прибуток теплоти
Теплота горіння палива	790,24	83,15
Теплота повітря, що йде на горіння	9,81	1,03
Теплота повітря, що підсмоктується з зони підігріву	18,75	1,97
Теплота сирцю, що надходить в піч	122,46	12,89
Теплота повітря, що подається на охолодження	9,16	0,96
Разом	950,42	100
Видаток теплоти
Втрати тепла з продуктами горіння	267,76	28,17
Теплота хімічної реакції	139,28	14,66
Втрати тепла через огорожу	155,15	16,32
Втрати тепла через ролики	13,9	1,46
Втрати тепла через щілину	4,0	0,42
Теплота повітря, що відбирається на сушіння	209,53	22,05
Теплота виробів, що виходять з печі	161,11	16,95
Непогодженість	-0,31	-0,03
Разом	950,42	100

Відсоток непогодженості =%

3.5 Аеродинамічний розрахунок

l1=1м, l2=3м; l3=3м; l4=3,5м; l5=0,7м; H=20м

Рисунок 3.3 - Схема руху димових газів

3.5.1. Розрахунок розмірів димоходу

Згідно зі схемою (рис.3.3) димові гази, які утворюються в зоні випалу, проходять по пічному каналу, який заповнений садкою виробів та відбираються з одного каналу у зоні підігріву. Димові гази рухаються до димососу і викидаються в атмосферу.

Об'єм газів, що відходять при tд.г.= 300єC та 101,3 кПа визначаємо:

, мі/с (3.19)

мі/с

При температурі газів, що відходять tд.г.= 300єC, визначаємо секундний об'єм:

, мі/с (3.20)

Площа поперечного перетину каналу для відбору газів з печі при швидкості руху газів щ=5 м/с:

, мІ (3.21)

мІ

Діаметр цього каналу:

, м (3.22)

м

3.5.2 Розрахунок втрат напору

Температура димових газів на початку зони підігріву 300єC (tн), в зоні випалу 1100єC (tк). Середнє зниження температури газів в зоні підігріву

, град/пог.м

град/пог.м

Вільний перетин пічного каналу складає 30-50% його площі поперечного перетину: Fсв=0,3·Fк=0,3·1,15·0,722=0,249мІ

Середня швидкість газів в пічному каналі при нормальних умовах:

м/с

Опір садки в пічному каналі:

, Па (3.23)

де о- коефіцієнт опру садки, для фарфорової промисловості о=0,43ч0,48;

со - густина димових газів за нормальних умов і коефіцієнт витрати повітря б=3.

со=0,034·1,977+0,0807·0,804+0,752·1,251+0,1332·1,429=1,257 кг/мі

Па

Додаткові втрати напору внаслідок різниці швидкості газів на початку і в кінці дільниці печі, а також вплив геометричного напору розраховуємо за формулою:

, Па (3.24)

де H- висота тунелю, м

Па

Розраховуємо втрати напору на подолання місцевих опорів (hм), опорів тертя (hтер) та на подолання геометричного напору направленого назустріч руху димових газів (hг):

, Па (3.25)

, Па (3.26)

,Па (3.27)

де о- коефіцієнт місцевих опорів;

що - швидкість газу за нормальних умов у перетині, що розглядається, м/с;

- густина повітря і димових газів за нормальних умов, кг/мі;

Тм, Тсер, Тп- температура місцевого опору, середня температура газу на дільниці ,температура повітря, єК;

л- коефіцієнт тертя;

L- довжина дільниці, м;

D - наведений діаметр газоходу, м;

H - висота вертикального газоходу, м.

Послідовно визначаємо втрати напору на шляху руху газів з найбільшим опором, потім підсумовуємо їх.

Розрахунки втрат опору на подолання місцевих опорів і тертя наведені у табл. 3.12.

Опір геометричного напору:

Па

Па

Загальні втрати напору в системі:

hзаг=hг+hс+hдод+hм+hтер =-5,86+19,76+175,0+17,63+38,99=257,24 Па

При виборі димососу потрібно врахувати запас напору приблизно 20-40% до загальної суми опорів, тоді:

h'заг=1,3·hзаг=1,3·257,24=334,41 Па

Проводимо перерахунок тиску, що створюється димососом, на температуру 20єC:



Па

Повна продуктивність димососу з урахуванням робочої температури:

, мі/год (3.28)

мі/год

Підбираємо димосос низького тиску ВРН№5 з характеристикою [5]:

Продуктивність, мі/год до 16000

Повний тиск, Н/мІ до 1000

Частота обертання робочого колеса:

об/хв

Коефіцієнт корисної дії, зв 0,66

Потужність на валу електродвигуна димососу:

, кВт (3.29)

де Vt- продуктивність димососу при робочій температурі, мі/год;

hp- повне розрідження, створене димососом, Па

зв- ККД вентилятору;

зп - ККД передачі.



кВт

Установочна потужність електродвигуна:

Nуст=К·Nдв, кВт (3.30)

де К- коефіцієнт запасу потужності електродвигуна на пусковий момент.

Nуст=1,1·0,95=1,045 кВт



4. АВТОМАТИЗАЦІЯ УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ ВИПАЛУ ПЛИТОК ДЛЯ ПІДЛОГИ

4.1 Аналіз об'єкту керування

4.1.1 Короткий опис об'єкту керування

Об'єктом автоматизації у даній роботі виступає конвеєрна газова піч. Піч являє собою камеру, що футерована вогнетривким матеріалом. В камері розташоване транспортувальне обладнання - роликовий конвеєр, на якому розташовані вироби, які випалюються - плитки для підлоги, що розташовані в ряд горизонтально.

Яруси печі по довжині розподілені на три технологічні зони підігріву, випалу, охолодження, які одна від однієї відділені порогами. Довжина зон підігріву та випалу, охолодження визначаються за виробами, які випалюються, та за температурою на кривій випалу.

У зонах підігріву та випалу кожного з ярусів передбачене верхнє і нижнє розташування пальників. Це дає можливість регулювати перепад температур поміж верхнім та нижнім горизонтами печі.

Роликові печі відкритого полум'я з газовим опаленням обладнані інжекційними пальниками, які установлені в зонах підігріву та випалу, а також у зоні охолодження. Повітря до горілок подається від вентилятору по повітропроводу.

Отвори виходу газоповітряної суміші в пальникових каменях розташовані по дотичній до поверхні склепіння печі, що виключає прямий вплив продуктів горіння на плитки роликів.

Димові гази та нагріте повітря відбирається через декілька отворів на початку печі, в середині та кожній ділянці зони охолодження. Кожна дільниця має автономну систему видалення газів і повітря, що забезпечує високу ступінь регулювання температурного режиму печі.

Охолодження плиток здійснюється за рахунок подачі холодного повітря через отвори в стінах печі вище рольганга, в секції зони охолодження.

Забезпечення оптимальної продуктивності, а також зменшення норм витрати палива при роботі печі у великій мірі залежить від дотримання норм ведення технологічного режиму, що наведений у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Норми технологічного режиму

Найменування об'єкту	Найменування параметру	Номінальне значення	Допустиме відхилення
Конвеєрна роликова газова піч	Швидкість руху конвеєру	1,2 м/хв	±0,2 м/хв
	Температура в першій зоні підігріву	575 єC	± 10 єC
	Температура в другій зоні підігріву	910 єC	± 10 єC
	Температура в зоні випалу	1070 єC	± 10 єC
	Температура в першій зоні охолодження	885 єC	± 10 єC
	Температура в другій зоні охолодження	450 єC	± 10 єC
	Розрідження	20 кПа	± 0,5 кПа
	Температура димових газів на виході	300 єC	± 10 єC
	Концентрація кисню у димових газах	13,0%	± 2,0%
Трубопровід подачі палива	Витрата	75,6 мі/год	±1,0 мі/год
	Тиск	0,5 МПа	±0,01 МПа
Трубопровід подачі повітря	Витрата	1249,2 мі/год	±1,0 мі/год
	Тиск	1,0 МПа	±0,01 МПа

Технологічне обладнання встановлено у закритому вентильованому приміщенні з наступними кліматичними умовами:

- температура навколишнього середовища 18-20єC;

- відносна вологість - до 60%.

4.1.2 Аналіз технологічних величин

В якості об'єкта автоматизації виступає газова конвеєрна піч. Головна мета функціонування печі полягає у якісному випалі керамічної плитки при мінімальних витратах палива.

Головним показником продуктивності печі є температура у ній. Мета керування полягає у підтримці температури печі на заданому значенні. Ця температура підтримується на встановленому значенні шляхом зміни витрати палива (природного газу).

Також важливою величиною, що характеризує режим печі, виступає розрідження. Піч повинна працювати під розрідженням для забезпечення безпечних умов праці, а також для виключення можливості просочування димових газів у навколишнє середовище. З вищесказаного можна зробити висновок про необхідність регулювання розрідження в печі, тобто підтримку його на заданому значенні. Регулювання розрідження у печі відбувається шляхом зміни витрати димових газів, які відводяться з печі.

Слід зазначити, що для того, щоб використання печі було економічно вигідним треба забезпечити повне згорання палива, яке витрачається для проведення процесу нагрівання. Повне спалення палива забезпечується підтримкою на заданому значенні співвідношення витрат природний газ-повітря шляхом зміни витрати повітря, що надходить у піч. Таким чином, можна досягнути заданої мети керування, а саме забезпечити підтримку максимальної температури у печі при мінімальній витраті палива.

Для забезпечення безперебійної роботи печі необхідно забезпечити автоматичне управління швидкістю руху конвеєру.

Треба також слідкувати за тиском у магістралях повітря та газу для того, щоб знати чи проходять ці речовини по трубопроводах, чи ні, як відбувається переміщення - швидко або мляво та інше.

Обов'язково треба передбачити можливість автоматичного та ручного дистанційного керування витратами матеріальних потоків шляхом відкриття або закриття певних клапанів, встановлених на відповідних магістралях.

4.1.3 Задачі контролю та керування технологічним процесом

Система керування процесом випалу керамограниту у печі повинна забезпечувати досягнення поставленої мети керування за рахунок заданої точності підтримки значень технологічних параметрів у будь-яких умовах виробництва при надійній безаварійній роботі об'єкта автоматизації, а також задовольняти вимогам вибухо- і пожежобезпеки. При цьому важливо, щоб АСКТП була якомога простішою та легкою у експлуатації.

Головною задачею при розробці системи керування є вибір параметрів, що беруть участь у керуванні - параметрів, які необхідно контролювати, регулювати, реєструвати, а також параметрів, які визначають аварійний стан об'єкта.

На етапі вибору параметрів, що характеризують процес, необхідно вибрати ті, які підлягають регулюванню й зміною яких доцільно вносити регулюючий вплив. До параметрів, які необхідно регулювати відносять наступні:

- співвідношення витрат палива та повітря (керуючий вплив наноситься шляхом зміни витрати повітря);

- температура у печі (регулювання відбувається шляхом зміни витрати палива);

- розрідження у печі (регулюючий вплив вноситься шляхом зміни витрати димових газів);

- тиску на нагнітанні насосів.

Контролю підлягають ті параметри, за значеннями яких здійснюється оперативне керування технологічним процесом. До параметрів контролю відносяться наступні параметри:

- швидкість руху конвеєру;

- температура палива на вході;

- температура димових газів на виході з печі;

- концентрація кисню у димових газах;

- витрати палива та повітря;

- розрідження в печі;

- тиск палива та повітря.

Сигналізації підлягають ті параметри, відхилення яких від номінальних значень може привести до аварійної ситуації, вибуху, пожежі та ін. До таких параметрів відноситься:

- тиск повітря та палива;

- розрідження в печі;

- концентрація кисню у димових газах.

Інформаційні функції повинні виконуватись у автоматичному режимі, а функції керування - в двох режимах: автоматичному та ручному дистанційному. Комплекс задач, які повинна вирішувати система, представлено у таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Комплекс задач контролю та керування

Найменування об'єкту	Найменування параметрів	Одиниці вимірування	Номінальне значення	Інформаційні функції	Керуючі функції
				контроль	реєстрація	сигналізація	регулюван-ня	логічне ерування
Конвеєрна роликова газова піч	Швидкість руху конвеєру	м/хв	1,2	+	+	-	-	+
	Робота приводу	+	-	-	-	+
	Температура в першій зоні підігріву	єC	575	+	+	+	+	-
	Температура в другій зоні підігріву	єC	910	+	+	+	+	-
	Температура в зоні випалу	єC	1070	+	+	+	+	-
	Температура в першій зоні охолодження	єC	885	+	+	+	+	-
	Температура в другій зоні охолодження	єC	450	+	+	+	+	-
	Розрідження	кПа	20	+	+	+	-	-
	Температура димових газів на виході	єC	300	+	+	-	-	-
	Концентрація кисню у димових газах	%	13,0	+	+	+	-	-
Трубопровід подачі палива	Витрата	мі/год	75,6	+	+	-	+	-
	Тиск	МПа	0,5	+	+	+	-	+
Трубопровід подачі повітря	Витрата	мі/год	1249,2	+	+	-	+	-
	Тиск	МПа	1,0	+	+	+	-	+



4.2 Розробка систем керування технологічним процесом

4.2.1 Призначення, цілі та функції системи керування

Призначення розроблюваної системи керування газовою конвеєрною піччю полягає у виконанні наступних задач:

- ведення технологічного процесу у відповідності до заданого технологічного режиму;

- підвищення оперативності керування;

- забезпечення енергетичних витрат на виробництво;

- забезпечення надійності роботи технологічного обладнання;

- поліпшення умов праці виробничого персоналу;

- підтримка високопродуктивної роботи обладнання.

Цілі, які повинна вирішувати АСКТП, досягаються при виконанні обчислювальною технікою низки функцій, які за змістом дій об'єднані в інформаційну та керуючу підсистеми.

Інформаційна підсистема призначена для представлення оперативному персоналу достовірної інформації про стан об'єкту керування та хід технологічного процесу в цілому.

Керуюча підсистема призначена для визначення та реалізації керуючих дій на технологічний об'єкт (регулювання технологічних параметрів, керування роботою електроприводів та ін.).

4.2.2 Вибір датчиків інформації

Об'єкт, що підлягає автоматизації, за вибухопожежною небезпекою відноситься до категорії "В". Для таких виробництв прилади та засоби автоматизації повинні бути або пневматичними або електричними у вибухонебезпечному виконанні.

Прилади та засоби автоматизації пневматичної гілки ДСП характеризуються безпекою застосування у вибухонебезпечних середовищах, високою надійністю у важких умовах праці, однак пневматичні прилади поступаються електронним у тих випадках, коли технологічний процес потребує високої швидкості або передачі сигналів на великі відстані.

Перевага при виборі датчиків надається тим первинним вимірювальним перетворювачам, що мають стандартний вихідний уніфікований струмів сигнал 0-5 мА.

Для контролю температурного режиму у печі та температури димових газів на виході печі вибираємо термоелектричний перетворювач типу ТПР-0679. Сигнал термоЕРС будемо перетворювати до стандартної струмової форми за допомогою нормуючого перетворювача типу Ш 703, технічні характеристики якого дозволяють використовувати його в комплекті з термоперетворювачем вказаної градуюальної характеристики.

Витрату палива та повітря вимірюємо методом змінного перепаду тисків. Для цього використовуємо комплект приладів, до складу якого входить діафрагма камерна типу ДК 6 та вимірювальний перетворювач різниці тисків типу "Сапфір-22-ДД-Ех" у вибухозахищеному виконанні.

Тиск повітря та палива вімірюємо перетворювачем надлишкового тиску типу "Сапфір-22-ДІ-Ех".

Для вимірювання розрідження у печі використовуємо вимірювальний перетворювач типу "Сапфір-22-ДІВ-Ех".

Швидкість пересування конвеєру контролюється електричним тахометром типу ТЕ-1, який має вихідний уніфікований сигнал 0-5 мА.

Вимірювання концентрації кисню у димових газах будемо виконувати за допомогою термомагнітного газоаналізатора типу ГТМК-18-02. Цей прилад відповідає вимогам вимірювального середовища у необхідному діапазоні. Також для побудови автоматичної системи керування важлива наявність струмового виходу 0-5 мА.

Обрані прилади та засоби автоматизації занесені до замовної специфікації.

З аналізу технологічних параметрів витікає, що керування процесом потребує не тільки регулювання окремих технологічних параметрів, але й вирішення окремих задач керуючої логіки. Враховуючи вищесказане, система керування повинна бути побудована на базі керуючої обчислювальної машини (КОМ), наприклад, мікропроцесорного контролеру.

В якості такого пристрою обрана одна з моделей мікропроцесорного контролера Ломіконт Л-112. Цей вибір обумовлено тим, що Ломіконт є багатоцільовим контролером загально промислового призначення, архітектура контролера оптимізована для вирішення задач оптимального керування технологічним процесами та для виконання операцій керуючої логіки. Контролер має в своєму складі таймери та лічильники, що дозволяє виводити технологічні повідомлення та поточні значення параметрів на монітор для спостереження за ходом технологічного процесу і на друкуючий пристрій з метою документування процесу керування.

Ломіконт може працювати як у складі великої розподіленої АСКТП, зв'язуючись з ЕОМ верхнього рівня по каналах цифрового зв'язку, та і в якості автономного технічного засобу, котрий вирішує комплекс задач оптимального і логічного керування, регулювання, відображення та документування інформації про хід процесу керування.

В даному проекті обираємо другий варіант використання процесора, тобто Ломіконт є автономним технічним засобом.

Для реалізації функцій контролю технологічного процесу обираємо алфавітно-цифровий відеотермінал ВТА-2051М, для реалізації функцій реєстрації - пристрій друку знакосинтезуючий А 521 4/6. Ці пристрої підключаються до Ломіконта по каналах цифрового зв'язку. Вони дозволяють обійтися без традиційних щитових вторинних приладів (показуючи та записуючих).

В комплекті з мікропроцесорним контролером працюють звичайні датчики та виконуючі механізми.



4.2.3 Вибір виконуючих пристроїв

В даній роботі виконуючі пристрої обрані з пневмоприводом, враховуючи наявність небезпеки вибуху.

Обираючи регулюючий клапан, були враховані наступні фактори:

- діаметр трубопроводу, на якому буде встановлено відповідний регулюючий орган;

- характеристики середовища у трубопроводі (температура, тиск, вид середовища);

- категорія виробництва за вибухопожежобезпекою.

Виконуючими пристроями для регулювання температури обираємо регулюючий вентиль типу 25ч38нж.

4.2.4 Вибір допоміжної апаратури

Для керування роботою електроприводу було обрано безконтактний пускач ПБР-2М. Для реалізації необхідного обсягу ручного керування та переводу системи з автоматичного режиму на ручний та у зворотному напрямку будемо використовувати блок ручного керування БРУ-32.

Для ручного керування регулюючою арматурою з пневмоприводом та для переходу з автоматичного режиму керування на ручний і навпаки обираємо пневматичну панель дистанційного керування типу ПП12.2.

Оскільки обробка інформації у контролері відбувається у електричній формі, то вихідний сигнал Ломіконту повинен бути перетворений до пневматичної форми, що дасть змогу завести його до пневматичного виконуючого механізму. Для виконання поставленої задачі вибираємо перетворювач електропневматичний типу ЕПП.

Обрані прилади та засоби автоматизації обиралися за довідниками [16,17] та занесені до замовної специфікації.



4.2.5 Опис функціональної схеми керування

Функціональна схема автоматизації процесу випалу плиток у газовій конвеєрній печі представлена на аркуші графічної частини.

Схема розроблена у відповідності до ГОСТу 21.404-85 за правилами, викладеними у [18]. Обрані технічні засоби автоматизації згруповані на полі креслення за призначенням функціонування.

Контури контролю та керування побудовані так, щоб реалізувати задачі АСКТП, що наведені раніше.

Температура у печі та температура димових газів вимірюється термоелектричним перетворювачем типу ТПР-0679 ( поз. 16-1, 17-1, 18-1, 19-1, 20-1, 36-1), що працює разом з нормуючим перетворювачем типу Ш 703 ( поз. 16-2, 17-2, 18-2, 19-2, 20-2, 36-2). За рахунок зміни витрати палива відбувається регулювання температури у печі. Для цього використовується регулююча арматура типу 25ч38нж (поз. 16-5, 17-5, 18-5, 18-8, 19-5, 20-5), сигнал до якої надходить від контролера через електропневмоперетворювач ЕПП (поз. 16-3, 16-6, 17-3, 17-6, 18-3, 18-6, 19-3, 20-3) та пневматичну панель керування ПП12.2 (поз. 16-4, 16-7, 17-4, 17-7, 18-4, 18-7, 19-4, 20-4).

Тиск повітря та палива у відповідних трубопроводах вимірюється перетворювачем надлишкового тиску типу "Сапфір-22-ДІ-Ех" (поз. 1-1, 2-1…13-1, 27-1, 28-1, 29-1, 30-1). Регулювання тиску реалізовано за схемою блок ручного керування БРУ- 32 (поз. 31-1, 32-1, 33-1, 34-1) - реверсивний пускач ПБР-2М (поз. 31-2, 32-2, 33-2, 34-2), який виконує вмикання або вимикання приводу вентилятора. Випадки відхилення параметру за встановленні межі - недопустиме, тому будемо видавати сигналізацію встановленого положення.

Витрати палива та повітря, що надходять до печі, вимірюється комплектом приладів, до складу якого входить діафрагма камерна ДК6 ( поз. 21-1, 22-1, 23-1, 24-1, 25-1, 26-1) та вимірювальний перетворювач надлишкового тиску типу "Сапфір-22-ДД-Ех" (поз. 21-2, 22-2, 23-2, 24-2, 25-2, 26-2). Вихідний сигнал від перетворювачів 0-5 мА надходить на контролер. Задане співвідношення витрат палива та повітря, скоректоване на основі попередньо проведених обчислень, підтримується шляхом зміни подачі повітря на відповідному трубопроводі через виконавчий пристрій типу 25ч38нж (поз. 22-5, 24-5, 26-5). Сигнал на виконавчий пристрій надходить через електропневмоперетворювач ЕПП (поз. 22-3, 24-3, 26-3) та пневматичну панель керування ПП12.2 (поз. 22-4, 24-4, 26-4).

Швидкість руху конвеєру печі контролюється електричним тахометром типу ТЕ-1, до складу якого входить датчик - тахогенератор змінного струму (поз. 14-1) та вторинний прилад - стрілочний вимірювальний прилад типу Ц 1600/К (поз. 14-2). Логічне керування БРУ-32 (поз. 15-1) та безконтактного пускача типу ПБР-2М ( поз. 15-2).

Концентрація кисню у димових газах вимірюється термомагнітним газоаналізатором типу ГТМК-18-02 (поз. 35-1, 35-2). Вихідний сигнал газо-аналізатора 0-5 мА надходить на контролер для подальшої обробки. Задане значення вмісту кисню підтримується шляхом зміни подачі повітря на відповідному трубопроводі через виконавчий пристрій типу 25ч38нж (поз. 35-5). Сигнал на виконавчий пристрій надходить через електропневмоперетворювач ЕПП (поз. 35-3) та пневматичну панель керування ПП12.2 (поз. 35-4).



Замовна специфікація



5. ОХОРОНА ПРАЦІ

5.1 Характеристика об'єкта, що проектується, та місця його проектування

Завод по виробництву плитки для підлоги планується звести на околиці міста Миколаєва.

Місто Миколаїв розташовано в зоні помірно-континентального клімату, який характеризується короткочасною і порівняно теплою зимою, із частими відлигами та спекотним літом.

Переважаючий напрямок вітру північний, і це сприяє видаленню шкідливих викидів у бік протилежний від житлового району (завод розташо-ваний із південної сторони стосовно житлової забудови).

Дана місцевість в основному рівнинна, переважаючий тип ґрунту - чорно-зем. Водопостачання підприємства планується здійснювати з місцевої системи водопостачання. Для водовідведення використовується існуюча сіть виробничої і побутової каналізації.

Так як підприємство є джерелом забруднення атмосфери і відноситься до IV класу шкідливості, то для нього встановлений розмір санітарно-захисної зони - 100 м. Санітарно-захисна зона буде озелененою, щоб виконувати роль захисного бар'єру від виробничого пилу та шуму.

Мінімально допустимі відстані між будівлями приймаємо 12м. До кожної будівлі проектуємо проїзди для пожежних машин, так як ширина будівель більше 18 м, то проїзди проектуємо з двох боків.

Планується, що ширина магістральної дороги з двобічним рухом тран-спорту буде 7,5 м, а міжцехових доріг з однобічним рухом транспорту буде 4м.

Уздовж магістральних і виробничих автомобільних доріг передбачаємо тротуари. Тротуари повинні бути відділені від дороги розподільчою смугою шириною не менше 0,8 м, мінімальна ширина тротуарів - 1,5 м [18].

Відповідно до функціонально-технологічних ознак на підприємстві виді-ляються передзаводська, виробнича, складська і підсобна зони.

Передзаводська зона підприємства розташовується зі сторони основних під'їздів і підходів працюючих до підприємства. Передзаводська зона включає в себе заводоуправління, стоянку для автотранспорту, столову.

Виробничу зону розташовуємо в центральній частині площадки підпри-ємства. Вона включає основний цех, а також споруди допоміжних виробництв - ремонтні, експериментальні цехи.

Підсобну зону розташовуємо в безпосередній близькості від виробничої, розмішуючи в ній електростанції, котельні, очисні споруди, комунікаційні системи.

Складську зону розміщуємо біля зовнішніх меж підприємства з урахуванням ефективного використання залізничного транспорту для підвозу-вивозу сировини і готової продукції [19].

5.2 Характеристика негативних факторів проектованого об'єкта

Залежно від ступеня токсичності, фізико-хімічних властивостей і шляхів проникнення в організм, санітарні норми встановлюють гранично допустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони виробничих приміщень, перевищення яких неприпустиме.

Характеристика сировинних матеріалів, що застосовуються у роботі приведена у таблиці 5.1 [20].

Таблиця 5.1 - Характеристика сировинних матеріалі

Матеріал	Характер дії на організм людини	ГДК, мг/мі	Клас небезпеки
1	2	3	4
Глина	Подразнює слизові оболонки очей, носа, рота, викликає захворювання туберкульозом легень	4	3
Маріуполіт	Викликає пневмоконіоз, який характеризується помірним склерозом	6	3
Червоний шлам	При вдиханні пилі поражаються легені, пил позразнює слизові оболонки очей, носа, рота	2	2
Сода кальцинована	Спостерігається виявлення слизистої носа, викликає захворювання коньюнктивит	2	2
Рідке скло	При відложеннях пиловидних часток в органах дихання викликає захворювання пневмоконіозом і хронічного пилевого бхонхиту	0,15	2

У відповідності із санітарною характеристикою виробничий процес отримання плиток для підлоги відноситься до другої групи виробничих процесів, що пов'язані з виділенням пилу, а також напруженою фізичною працею.

Окрім шкідливих речовин також впливають і інші небезпечні фактори, наприклад такі як підвищена температура і вологість.

Надмірні фізичні та нервово-психічні перенавантаження зумовлюють зміни у фізіологічному та психічному станах працівника, призводять до розвитку втоми та перевтоми.

Боротьба зі втомою, в першу чергу, зводиться до покращення санітарно-гігієнічних умов виробничого середовища (ліквідація забруднення, шуму, вібрації, нормалізація мікроклімату, раціональне освітлення) [22].

5.3 Заходи зі створення безпечних та здорових умов праці, передбачених проектом

Для створення безпечних та здорових умов праці на підприємстві впрова-джується автоматизація важких та трудомістких процесів, заміна ручної праці механізованою. Застосування засобів механізації та автоматизації дозволяє суттєво знизити травматизм. Більш детально питання з автоматизації та механізації виробничих процесів представлені у розділі 4.



5.3.1 Вимоги до трубопроводів та комунікацій

Для забезпечення здорових та безпечних умов праці на заводі планується широко використовувати опізнавальну сигналізацію, тобто фарбування у відповідні кольори кнопок, електричних проводів, балонів і трубопроводів.

Заходи безпеки при експлуатації промислових трубопроводів регламен-туються [23].

Так як на заводі планується використовувати нижчезгадані речовини, то для трубопроводів передбачається таке забарвлення та такі попереджувальні кольорові кільця: для води - зелений; для пару - червоний з жовтим кільцем; для повітря - синій з зеленим кільцем; для природного газу - жовтий колір з червоним кільцем [24].

5.3.2 Захист від шкідливої дії шуму, вібрації

Існують такі способи боротьби з шумом механічного походження та вібра-цією:

- зменшення шуму та вібрації безпосередньо в джерелах їх виникнення, застосовуючи обладнання, що не утворює шуму, замінюючи ударні технологічні процеси безударними;

- зменшення шуму та вібрації на шляхах їх розповсюдження заходами звуко- та віброізоляції, а також вібро- та звукопоглинання;

- зменшення шкідливої дії шуму та вібрації, застосовуючи індивідуальні засоби захисту та запроваджуючи раціональні режими праці та відпочинку [22].

5.3.3 Класифікація приміщень за ступенем електронебезпеки

На заводі діятимуть приміщення двох видів згідно ПУЕ. Приміщення з підвищеною небезпекою та приміщення без підвищеної небезпеки.

Цех основного виробництва відноситься до приміщень з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом, бо має залізобетонну підлогу, що проводить струм, вогкість та можливість торкання людей до металевих корпусів електрообладнання.

До приміщень без підвищеної небезпеки, що характеризуються відсутністю ознак підвищеної і особливої небезпеки, будуть віднесені приміщення заводокерування та допоміжні приміщення [25].

5.3.4 Електробезпека. Заземлення електрообладнання

У багатьох електричних пристроях недоступність струмоведучих частин буде досягатися використанням різного виду блокувальних пристроїв (електричних, механічних) та огородженням.

У баштовій розпилюючий сушарці, що працює під тиском, планується використовувати запобіжні клапани, які випускатимуть в атмосферу надлишок пару при цьому зменшуючи тиск в установці.

У сполученні з іншими заходами захисту буде широко використовуватися звукова і світлова сигналізація [26].

Поява напруги на не струмопровідних частинах електроустановок може бути пов'язана з пошкодженням ізоляції і замиканням на корпус. Основним технічним заходом щодо попередження електротравм при замиканні на корпус буде використання захисного заземлення [22].

Розрахунок заземлюючого пристрою

Параметри заземлюючого пристрою:

Електрод: тип - трубчастий

довжина - 3 м

діаметр - 30 мм

Питомий опір ґрунту - 20 Ом·м (чорнозем).

1. Опір розтікання струму одного вертикального електроду:

(5.1)



де с - питомий опір ґрунту у місці розташування заземлювачів, Ом·м.

l - довжина стержневого або трубчастого електрода, м;

z - довжина штиби, яка з''єднує всі вертикальні стержневі або трубчасті електроди, м;

d - діаметр стержневого або трубчастого електрода, м;

t - глибина розташування середини електрода від поверхні землі, м;

to - відстань від верхньої точки стержневого або трубчастого заземлювача до поверхні землі, м; 0,5? to ?1,0 м;

b - ширина з"єднувальної штиби, м; як правило, вона дорівнює діаметру електрода.

м

Ом

2. Попередню кількість заземлювачів:

(5.2)

де - допустимий опір заземлюючого пристрою, Ом. Ом

Приймаємо

3. Потрібна кількість вертикальних електродів:

(5.3)



де - коефіцієнт використання вертикальних електродів, який ураховує обопільне екранування. , Приймаємо

4. Довжина з'єднувальної штиби, м:

(5.4)

де - відношення відстані між електродами до їх довжини.

м

5. Опір розтіканню струму з'єднувальної штиби без урахування екранування, Ом:

(5.5)

де - ширина з'єднувальної штиби, м.

Ом

6. Загальний опір заземлюючого пристрою Rз , який складається із опору вертикальних електродів та опору з'єднувальної штиби:

(5.6)



де - коефіцієнт використання з'єднувальної штиби.

Ом

Ом < Ом

- це відповідає правилам устрою електроустановок (ПУЕ).

5.3.5 Боротьба зі статичною електрикою

Для попередження накопичування зарядів статичної електрики викори-стовуються такі заходи:

1. Заземлення всіх металевих і струмопровідних частин обладнання з опором заземлюючого пристрою до 100 Ом.

2. Зволоження повітря в приміщеннях, де обробляються або зволожуються діалектрики.

3. Іонізація повітря в місцях виникнення й накопичення зарядів електрики.

4. Відведення зарядів статичної електрики, що накопичуються на людях [25].

5.3.6 Освітлення виробничих приміщень

Стан освітлення виробничих приміщень відіграє важливу роль для попередження виробничого травматизму.

Природне освітлення виробничих приміщень буде здійснюватися світлом через світлові прорізи (вікна) в зовнішніх стінах або через аераційні ліхтарі, що будуть встановлені на покрівлях виробничих будівель.

На поточній лінії, що буде розташована в основному виробничому цеху планується використовувати загальне локалізоване освітлення, що забезпечить можливість виконання робіт різноманітних за характером.

Місцеве освітлення планується використовувати для освітлення тільки робочих місць, стаціонарне - для контролю за якістю продукції на поточних лініях, а переносне - для тимчасового збільшення освітленості окремих місць при огляді, контролі параметрів або ремонті.

Також буде передбачене аварійне освітлення, що призначається для робіт, де у випадку відсутності робочого освітлення може порушуватися технологія, виникнути небезпека вибуху, пожежі, отруєння людей (пічні відділення).

Освітленість проїздів на території підприємства буде не менше 0,5 лк, а у воріт і площ підприємства не менше 0,2 лк [22].

Розрахунок необхідної кількості світильників та їх розміщення

Виробниче приміщення - склад виробів: довжина - 24 м, ширина - 54 м, висота - 9 м. Необхідна кількість світильників для виробничих приміщень визначається за формулою:

(5.7)

де - нормативна освітленість для даного розряду зорових робіт, лм; лк

- площа приміщення, мІ; мІ

- коефіцієнт запасу,