Опис конструкції автоматизації випалювальної печі

У Правилах пристрою електроустановок перераховані умови, при яких можна використовувати природні заземлювачі. Рекомендується застосовувати один загальний заземлюючий пристрій для заземлення електроустановок різних призначень і напруг.

У тих випадках, коли неможливо виконати заземлення або захисне відключення електроустановки або коли пристрій заземлення важко здійснити по технологічних причинах, дозволяється обслуговування електроустановки з ізолюючих площадок, але повинна бути виключена можливість одночасного дотику до незаземлених частин електроустаткування й до частин будинків або встаткування, з'єднаним із землею.

Розрізняють заземлюючі пристрої:

при більших струмах замикання на землю (електроустановки напругою вище 1000 У при однофазному струмі замикання на землю більше 500 А);

при малих струмах замикання на землю (напругою вище 1000 У при однофазному струмі замикання на землю менш 500 А);

при нейтрали трансформатора або генератора, приєднаної до заземлюючого пристрою безпосередньо або через малий опір (трансформатори струму й ін.);

при ізольованої нейтрали, не приєднаної до заземлюючого пристрою або приєднаної через апарати, що мають великий опір або пристрої, що компенсують ємнісний струм у мережі.

При напрузі електроустановки 220 У и вище змінний і постійний токи у всіх випадках необхідні пристрої заземлення, причому варто заземлювати:

корпуса електричних машин, апаратів, світильників і ін.;

приводи електричних апаратів;

вторинні обмотки вимірювальних трансформаторів струму й напруги;

каркаси розподільних пристроїв, щитів, пультів, щитків і шаф з електроустаткуванням;

опорні кабельні конструкції, корпуси кабельних муфт, металеві оболонки силових і контрольних кабелів, проводів, сталеві труби електропроводки й інші металоконструкції, пов'язані з установкою електроустаткування, у тому числі пересувних і переносних електро приймачів.

Не потрібно заземлювати: устаткування, установлене на заземлених металоконструкціях, причому на опорних поверхнях залишають зачищені й незафарбовані місця, щоб забезпечити гарний електричний контакт;

корпуса електровимірювальних приладів і інших апаратів, установлених на щитах, пультах і на стінах камер розподільних пристроїв;

знімні або частини, що відкриваються, на металевих каркасах щитів, пультів, камерах розподільних пристроїв і ін.

Замість заземлення окремих електродвигунів і апаратів на стінках і іншому встаткуванні можна обмежитися заземленням станини верстата за умови, якщо забезпечено надійний контакт між корпусом електроустаткування й станиною.

У мережах з ізольованої нейтралью напругою до 1000 У (мал.6 а) при дотику до заземленого корпуса, внаслідок пробою ізоляції під напругою, людина виявляється приєднаним паралельно до ланцюга замикання корпуса на землю. Якщо заземлення корпуса виконане доброякісно, тобто має малий опір, через це заземлення піде основна частина струму, а через тіло людини піде незначний струм, що не представляє небезпеки для життя.

Таким чином, надійне захисне заземлення повинне мати певний опір: не більше 4 Ом по ПУЕ для установок напругою до 1000 У. Якщо мережа харчується від невеликих генераторів і трансформаторів потужністю до 100 кв-а, опір заземлюючого пристрою допускається до 10 Ом.

У мережах із нейтралью напругою до 1000 У (мал.6, б) у випадку пробою ізоляції на корпусі й дотику до нього людини небезпека поразки електричним струмом може бути відвернена, якщо корпус приймача 2 металево приєднати до четвертого (нульовому) проведенню 5 і в такий спосіб зв'язати його із заземленої нейтралью трансформатора. При цьому замикання робочої фази на корпус перетворюється в коротке замикання й аварійне місце відключається запобіжником або автоматом, що забезпечує безпека людини, що доторкається до корпуса цього струмоприймача.

Висновки фаз і нейтрали трансформаторів і генераторів на розподільний щит виконують звичайно шинами, причому провідність нульової шини беруть не менш 50% провідності фазної шини. Опір заземлюючого пристрою, до якого приєднані нейтрали потужних трансформаторів і генераторів, повинне бути не більше 4 Ом, а при потужності трансформатора й генератора до 100 кВ*А - не більше 10 Ом.

В електроустановках напругою до 1000У с нейтралью не можна заземлювати корпуса електроустаткування, якщо в них немає надійного металевого зв'язку з нейтралью трансформатора через приєднання нульового проведення (або шини). У цих же мережах не можна використовувати свинцеві оболонки кабелів як заземлюючі провідники.

Як ми вже відзначали, у першу чергу використовують природні заземлювачі: різні трубопроводи, прокладені в землі (крім утримуючі горючі або вибухові рідини й гази, а також покриті ізоляцією для захисту від корозії), обсадні труби артезіанських шпар, металоконструкції й арматури залізобетонних споруджень. Правила вимагають, щоб всі природні заземлювачі були пов'язані із заземлюючими магістралями не менш чим двома провідниками, приєднаними до заземлювача в різних місцях. Розміри сталевих заземлюючих провідників по ПУЕ повинні бути не менше:

для прямокутного профілю перетином 24 мм² при товщині 3 мм у будинку й 48 мм² при мінімальній товщині 4 мм у землі й зовнішніх установках;

для кутової сталі товщиною полиць 2 мм у будинку, 2,5 мм у зовнішніх установках і 4 мм у землі;

для сталевих газопровідних труб товщиною стінок 1,5 мм у будинку, 2,5 мм у зовнішніх установках і 3,5 мм у землі.

Сталеві тонкостінні труби можна використовувати як заземлюючі провідники тільки усередині будинку при товщині стінки не менш 1,5 мм.

Експлуатація заземлень. Захисне заземлення - відповідальна частина електроустановки, від якої залежить безпека людей. За станом мережі заземлення при експлуатації організується регулярний нагляд. Зовнішню частину заземлюючої проводки оглядають одночасно з поточними й капітальними ремонтами.

На промислових підприємствах не рідше 1 рази в рік вимірюють опір заземлюючих пристроїв, для чого застосовують спеціальні прилади - вимірники заземлення. Щомісяця перевіряють стан пробивних запобіжників. Ці запобіжники встановлюють на стороні нижчої напруги трансформаторів з ізольованої нейтралью при вторинній напрузі до 660 У. При ушкодженні ізоляції обмоток трансформатора й переході вищої напруги на обмотку нижчого в пробивному запобіжнику відбувається пробій проміжку й сполука мережі нижчої напруги із заземленням. В електроустановках напругою до 1000 У 1 раз в 5 років повинне вироблятися вимір повного опору петлі «фаза - нуль» для найбільш вилучених електроприймачів (не менш 10% від загальної кількості).

Захисні й попереджувальні засоби.

Захисні засоби охороняють обслуговуючий персонал від поразки електричним струмом. Їх розділяють на наступні групи: ізолюючі захисні засоби; переносні покажчики (індикатори) напруги; тимчасові переносні захисні заземлення; попереджувальні плакати.

Ізолюючі захисні засоби діляться на основні й додаткові. Основні служать для того, щоб можна було працювати, стосуючись ними струмоведучих частин, що перебувають під напругою, додаткові самі по собі не можуть забезпечити безпека, їх можна застосовувати лише з основними ізолюючими засобами.

До основних захисних засобів відносять ізолюючі штанги, якими виконують відключення й включення апаратів, кліщі для установки й зняття трубчастих запобіжників і кліщі для виміру струму. Гумові рукавички, калоші, боти, гумові доріжки й ізолюючі підставки відносять до додаткових засобів. Ізольовані рукоятки монтерського інструмента, а також діелектричні рукавички в установках до 1000 У є основними захисними засобами.

Для виконання операцій з ізолюючою штангою робітник надягає діелектричні рукавички. У зовнішніх установках він, крім того, повинен стояти на підставі з ізоляційного матеріалу.

Ізолюючі кліщі для установки й зняття запобіжників високої напруги застосовують тільки в тому випадку, коли працюючий надяг діелектричні рукавички. Кліщі для виміру струму в ланцюгах високої напруги без відключення ланцюгів використовують при напрузі до 10 кВ тільки при надягнутих діелектричних рукавичках.

Ізолюючі штанги кліщі заборонене застосовувати у відкритих установках під час сирої погоди, дощу й снігу. Штанги, що постійно перебувають на місці, піддають періодичним випробуванням 1 раз в 2 роки для установок напругою вище 1000 У. Вимірювальні штанги, і кліщі випробовують 1 раз у рік.

Застосовують діелектричні гумові рукавички двох видів: для установок напругою до 1000 У и вище 1000 У. По зовнішньому вигляді ці рукавички не відрізняються друг від друга, але їхні захисні властивості різні. Рукавички мають клеймо із вказівкою напруги, для якого вони призначені. Для установок до 1000 У їх випробовують напругою 3,5 кВ, а для установок понад 1000 У - напругою 9 кВ. Рукавички регулярно (1 раз в 6 міс.) піддають спеціальним електричним випробуванням. Крім того, перед уживанням необхідно уважно оглянути, немає чи на них тріщин, порізів і проколів. Для цього закручують кожну рукавичку до пальців. Якщо є дефекти, через ушкоджені місця виходить повітря. Рукавички 1 раз в 3 місяці дезінфікують і посипають тальком. Надягаючи рукавички, їх натягають на рукави верхнього одягу.

Діелектричні калоші й боти виготовляють зі спеціальних сортів гуми ясно-сірий або бежевий кольори й не лакують. Калоші й боти зберігають у темному сухому приміщенні при температурі від 5 до 20° С (на відстані не менш 1 м від печей і опалювальних приладів) і піддають електричним випробуванням 1 раз в 6 міс.

Діелектричні гумові доріжки виготовляють для установок напругою вище 1000 У. Вони повинні мати відповідне клеймо, тільки при наявності, якого їх можна застосовувати як захисні засоби. Електричні випробування доріжок виконують 1 раз в 2 роки. Крім випробувань, їхній 1 раз у Змії, піддають зовнішньому огляду й при виявленні тріщин, міхурів в експлуатацію не допускають.

Ізолюючі підставки складаються з дерев'яного настилу, установленого на порцелянових опорних ізоляторах. Висота підставки від підлоги до нижньої поверхні настилу повинна бути не менш 100 мм. Настил роблять із планок добре висушеного дерева й офарблюють олійною фарбою або подвійним шаром лаку. Зазор між планками повинен бути не більше 25 мм.

Переносні покажчики (індикатори) напруги мають звичайно неонову лампу й ізолюючу штангу. Доторкнувшись покажчиком до струмоведучих частин, можна визначити, чи перебувають вони під напругою. Індикатори виготовляють високого (для установок напругою вище 1000 У) і низького (для установок напругою від АЛЕ до 500У) напруги. При користуванні індикатором високої напруги обов'язково застосовують діелектричні рукавички, а в зовнішніх установках - додатково ізолююча підстава.

Тимчасові переносні захисні заземлення потрібно при ремонтних роботах приєднувати до землі, а потім до струмоведучих шин. У місцях приєднання переносних заземлень струмоведучі шини необхідно зачищати від фарби й змазувати вазеліном. Провідники переносних заземлень повинні бути мідні перетином не менш 25 мм².

Багато нещасних випадків відбувається при неправильному користуванні переносним електроінструментом і переносними лампами, тому їх періодично оглядають і перевіряють. У виробничих приміщеннях треба застосовувати переносні інструменти й лампи на напругу 36 В, а в особливо небезпечних приміщеннях - лампи на 12 В. Переносні лампи не повинні мати струмоведучих частин, доступних для дотику. Штепсельні розетки й качани для переносних струмоприймачів у виробничих приміщеннях мають спеціальні контакти для приєднання заземлюючих провідників.

Попереджувальні плакати попереджають про небезпеку наближення до частин, що перебуває під напругою, і забороняють виконувати операції з апаратами, якими можна подати напруга на місце робіт, а також указують персоналу місця, підготовлені до роботи, нагадують про вжиті заходи.

Плакати розділяють на чотири групи: застережливі, що забороняють, що дозволяють і що нагадують. Крім того, плакати бувають постійні й переносні.

Крім перерахованих застосовують захисні засоби від дій дуги, продуктів горіння й механічних ушкоджень (захисні окуляри, брезентові рукавиці, протигази).

5. Розрахунковий лист

Об'ємна витрата газу, наведена до нормального стану (20°С 101325Па) QHOM = 4200 м3/ч.

1. Дані для розрахунку

А - пристрій

1. Тип - діафрагма

2. Матеріал пристрою - сталь 12Х18Н9Т

3. Поправочний коефіцієнт на теплове розширення Кt = 1,0047

Б - Трубопровід

1. Поправочний коефіцієнт на теплове розширення Кt = 1,0047

2. Внутрішній діаметр D=700мм

У - Вимірюване середовище

Назва газу - природно-доменний газ

Розрахункові витрати - максимальний Qnp=4000м3/год Середній Qср= 2300м3/год

Мінімальний Qmm=1500м³/год

Середня абсолютна температура Т=290К Середній абсолютний тиск ?=110000 Па Розрахункова припустима втрата тиску Рпд=5500Па

Щільність сухого газу в нормальному стані ?н=0,8362 кг/м3

Максимально можливий тиск водяної пари при температурі t=25°C

Відносна вологість у частках одиниці ?=0,89

Відносна вологість у робочому стані ?=0,95

Коефіцієнт стискальності К=1

Проміжна величина для визначення ?=387

Щільність сухої частини газу в робочому стані рс г=0,950кг/м3

Щільність вологого газу в робочому стані ?=0,970кг/м3

Показник адіабати - 1,355

Динамічна в'язкість µ=1,241*105Па/з

Число Рейнольдса Re=304664,2

Середнє число Рейнольдса Reср=201078,37

Аркуш вихідних даних

Загальні дані

Середній барометричний тиск місцевості Рб=101325Па

Трубопровід

1. Внутрішній діаметр D20=700мм

2. Матеріал - сталь 12Х18Н9Т

Вимірюване середовище

1. Найменування: газ

2. Годинна витрата:

мах Qмmax=3200м³/год

середній Qмср= 2300м³/год

мін: Qм хв= 1500м³/год

3. Середня температура t=32°С

4. Середній надлишковий тиск Ри=5,0*10??мпа

5. Припустимі втрати тиску Рпд=0,5кпа

Розрахунок пристрою

Середній барометричний тиск місцевості (100000 - 101325 )Па

Рб=101325Па

Матеріал пристрою й ділянок трубопроводу, між якими встановлюється пристрій для води, газу, пари й гарячого повітря: сталь 12Х18Н9Т.

O трубопроводу при 20°С D20 вибираємо по припустимій швидкості речовини в трубопроводі.

Швидкість пари в робочих умовах V=10м/с. По обраній швидкості знаходимо o трубопроводу



Де: Qmax - максимальна витрата речовини в робочих умовах

337,1мм

Знайдену величину округляємо до стандартного значення D=400мм

Розрахунковий мах витрата Qпр, що є верхньою межею виміру дифманометра, вибирають зі стандартного ряду (1;1,25;1,6;2;2,5;3,2;4;5;6,3;8) 10?.

У цьому випадку:

Qпр=4000м3/год

Середня витрата становить:

Qмср=(1/2-2/3) Qм np

Qм порівн=2/3*4000=2666,6 м3/год

Мінімальна витрата:

Qм хв.=(1/4-1/3) Qм np

Qм хв=1/4*4000=1000м3/год

За умовою температура пари t=32°С. В інтервалі температур (0°С - 450°С) коефіцієнт на теплове розширення дорівнює:

Kt=1+?t*(t-20),

Де ?t=(1.38-1.74)*10??

Kt=1+1.56*10??*(320-20)=1.00468

Середня абсолютна температура:

Т=t=273

T=303K

Середній абсолютний тиск:

Ра=Ри+Рб

Де Ри - надлишковий тиск,

Рб - барометричний тиск.

Ра=5000000+101325=5101325 Па.

Розрахункова припустима втрата тиску:

Рпд=Рпд'*(Qм ін/Qmax)?

Де Рпд' - припустима втрата тиску;

Рпд=4500*(4000/3200)=5625Па

Щільність газу в нормальних умовах знаходимо з таблиці

Рн=0.8362кг/м3.

Показник адіабати для газу

?=0.8362-0.0001*t

Де t - температура пари

?=0.8227

Динамічну в'язкість газу знаходжу по таблиці:

µ=1.241*10??Па*с. Кг/м3

число Рейнольдса знаходимо по формулі:

Re=0.354*Qм ін/D*µ

Де D - діаметр трубопроводу;

Qм - максимальна витрата;

µ- динамічна в'язкість.

Re=0.354*3200/300*1.241*10??=4,2

Середнє число Рейнольдса:

Reср= Re*Qм порівн/Qм ін

Де Qм ін- максимальна витрата;

Qм порівн- середня витрата.

Re порівн=2,79

Використовуючи отримані дані, приступаю до розрахунку діафрагми. Для цього використовую наступні залежності:

1). о =1-(0.41+0.35м?)*

Де ?- показник адіабати

м-м- модуль пристрою.

2). ,

Де: Re - число Рейнольдса для витрати Qм ін.

3) Граничне число Рейнольдса Re_mm вибирають залежно від m:

Для 0.05

для

для 0.59

4) Втрата тиску Рп, Па

Рn=(1-1,035m) P

Розрахунок пристрою полягає у визначенні його діаметра d при обов'язковому виконанні наступних умов:

- стандартний максимальний перепад тиску повинен бути обраний як можна більший, тому що при цьому забезпечується сталість коефіцієнта витрати;

(a=const, якщо Reср (Remin)гр),

- стандартний максимальний перепад тиску повинен бути обраний як можна менший, тому що зі збільшенням перепаду тиску зростають безповоротні втрати тиску; перепад тиску варто вибирати з ряду: (1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3;)*10ⁿ ;

- тобто, перепад тиску потрібно вибирати з умов, що задовольняють цим вимогам; якщо втрата тиску не лімітована, стандартний максимальний перепад вибирають таким , щоб m = 0,2 (при цьому довжини прямих ділянок трубопроводу до й після пристрої виходять мінімальними);

- погрішність розрахунків не повинна перевищувати + 0.1

Таким чином, результат розрахунку діаметра пристрою вважається остаточним, якщо

Де Q_м - значення масової витрати, отримане в результаті розрахунку по формулі:

.

Якщо хоча б одне з обмежень не виконується, то розрахунок потрібно скорегувати.

Алгоритм розрахунків

1. підраховуємо додаткову величину З по формулі:

З=

C=8.3861

2. для m=0.2

3. Перевіряю умову (1.17). Тому що воно виконується, задаємося перепадом тиску ? Р<

?Р=63000 Па

4. По формулі (1.14) визначаємо ?1=0.99426

5. Обчислюємо допоміжну величину (m?)1:

(mб)=З/ е1* (1.21)

(m?)=0.0336

6. По формулі (1.15) визначаємо =0.6094.

7. Уточнюємо значення модуля m:

m=(m?)/?

m=0.055

8. Підраховуємо по формулі втрати тиску Рп. І порівнюємо із припустимими Рп.д

Рп.=49959 Па

Умова виконується з обраним перепадом.

9. Визначаємо значення ?2=0.99443, що відповідає модулю m2

Тому що різниця між ?1 і ?2 не перевищує 0.0005, тоді значення m1 і ?1 уважаємо остаточними.

10. Визначаємо діаметр пристрою по формулі:

мм

11. По формулі обчислюємо витрата

кг/год

По формулі обчислюємо погрішність обчислення

,

при цьому виконалася умова

Після розрахунку пристрою знаходимо нижню робочу ділянку шкали дифманометра Q_{м пр}^min, на якому :

Q_{м пр}^min= .

Висновок

Порівняльний аналіз технологічних параметрів отриманих у період досвідченої експлуатації й базовим варіантом приводиться в таблиці 2.

Приклад розрахунку параметрів процесу:

Витрата газу

Період випалу

Час реверсії

Об'єм повітря на горіння

Об'єм повітря на охолодження

Маса завантаження

Маса що вивантажується вапна

507 нм/цикл 840 сек

31000 нм³/година 18000нм³/година 9,600 кг/цикл 5,452кг/цикл

Добова продуктивність; 86400*5,4527(840+ 100)-500т вапна в добу

Витрата тепла: 507нмВ цикл* 36043кДж/м³ 5,452кг/вапна в цикл

Надлишок повітря на горіння: 31000 нм у год.*840сек/3600___________ 507нм³/цикл*36043кДж/м³*1,Н/4200нм³/кДж =3352 кДж/кг вапна(800 ккал/кг вапна) =1,45

Таблиця 2.

Показники технологічного процесу	Розмірність	Прототип	Серія №1	Серія №2	Серія №3	Серія №4	Серія №5
Вид палива	Природний газ
Витрата умовного палива	кг/т	170	111	112	113	114	120
Теплота згоряння	КДжм*	35300	36043	36043	36043	36043	36043
Коефіцієнт надлишку повітря		1,2	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6
Температура в перехідному каналі	°З	1200	940	950	1100	1170	1200
Температура газів, що відходять	°с	315	70	75	110	120	150
Характеристика вапна СаО+М§О ППП Час гасіння	мін	85-95 2+5 3+5	85+93 3+7 4+8	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5	92+95 2+5 3+5
Питома витрата газу	нм3/т	149	97	98.5	99,2	100	105

Подачу вапняку на випал роблять порціями по 4,7т через 780+100 нм/т сек у кожну шахту одночасно. Аналіз отриманих даних свідчить, що оптимальні теплотехнічні параметри роботи ГШР печі досягаються при питомій витраті газу в межах 98,5+100 нм/т вапна й коефіцієнті співвідношення газ-повітря 1, 3-І ,5 димових газів забезпечують, що температуру -, у перехідному каналі°950+1170 С и°75+120 С на виході з печі.

Підвищення витрати газу понад 100 нм/т вапна не поліпшує характеристик отриманого вапна, а зменшення витрати газу менш 98,5 нм /т вапна приводить до погіршення якості продукції.

Список літератури

1. Виробництво вапна в шахтної печі. Технологічна інструкція ТИ 13-2002. Розроблена І. Н. Фентисовим, О. М. Шебаниц. - К., 2002

2. О.В.Монастирів, О.В.Олександров. Печі для виробництва вапна. - К., 2003

3. Олійник О.В. Технологічна інструкція 81. - К., 2002