Различают следующие виды местной вентиляции:

– воздушные души;

– воздушные завесы;

– вытяжные зонты;

– отсасывающие панели;

– вытяжные шкафы;

Схемы вентиляции рекомендуемые для применения в термическом цех указаны в таблице 5.3.

Необходимый воздухообмен в помещениях термических цехов рассчитывается, из условий ассимиляции тепла, для трех периодов года.

Достаточность воздухообмена для зимнего времени года рекомендуется проверять по разбавлению поступающих в цех вредных веществ, исходя из их содержания в воздушной среде цеха и эффективности применяемых средств защиты.

Таблица 5.3 - Схемы вентиляции, применяемые в термическом цехе

• 5.3 Методы расчета местной вентиляции в термическом цехе
• Расчет необходимого количества воздуха для помещений с тепловыделением производится по избыткам явного тепла; для помещений с тепло и влаговыделениями - по избыткам явного тепла, влаги и скрытного тепловыделения; для помещений с газовыделением - по количеству выделяющихся вредных веществ (из условия обеспечения концентраций ниже предельно допустимых) [13].
• Тепловыделение от электрических печей и ванн определяют по формуле:
• , (5.1)
• значение коэффициента следует принимать 0,3 для электрованн, для печей камерных с подвижным подом - 0.45; с неподвижным подом - 0.5; для щелевых и шахтных печей - 0.4; для электрических печей 0.7. При оборудовании печей местными вытяжными устройствами тепловыделение в помещении должно составлять 30% от рассчитанных по формулам.
• Расчет необходимого количества воздуха производится по следующим зависимостям:
• при расчете по избыткам явного тепла
• , (5.2)
• где - количество воздуха удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, который затрачивается на технологические и иные нужды;
• - избыток явного тепла в помещении,;
• массовая удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 ;
• - плотность поступающего воздуха, равная 1.2 ;
• - температура воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, который используется на технологические и другие нужды,;
• - температура воздуха, подаваемого в помещение,;
• - температура воздуха удаляемого из помещения за пределы рабочей или обслуживаемой зоны;
• при расчете по избыткам полного тепла,
• , (5.3)
• где - теплосодержание воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, который используется на технологические или другие нужды, ;
• , - теплосодержание воздуха, подаваемого в помещение и удаляемого из него за пределы рабочей или обслуживаемой зоны , ; при расчете по избыткам влаги,
• , (5.4)
• где - избыток влаги в помещении, ;
• - влагосодержание воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, который затрачивается на технологические и другие нужды, ;
• - влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, ;
• - влагосодержание воздуха, удаляемого за пределы рабочей или обслуживаемой зоны, ;
• при расчете по количеству выделяющихся вредных веществ,
• , (5.5)
• где - количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения, ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из рабочей или обслуживаемой зоны местными отсосами, который используется на технологические и иные нужды, ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из помещения за пределы рабочей или обслуживаемой зоны, ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение,.
• Параметры воздуха поступающего в приемные отверстия и проемы местных отсосов, технологических и других устройств, которые расположены в рабочей и обслуживаемой зоне помещения, следует принимать в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 [3].
• Для обеспечения воздухообмена помещения термического цеха согласно схеме из таблицы 5.3 используем: воздушные души, зонты - козырьки.
• Для расчета воздушного душирования используют следующие правила [13]:
• 1) ПО СН 245-71 определяют допустимую скорость и температуру воздуха на рабочем месте.
• 2) Определяют скорость выхода воздуха из насадка по формуле:
• , (5.6)
• где и - скорость воздуха в рабочей зоне и на выходе из душирующего патрубка, м/с;
• , и - температура воздуха в помещении, рабочей зоне и приточного воздуха соответственно.
• 3) Используя расчетные зависимости для осесимметричной струи определяют диаметр душирующего патрубка и его площадь:
• , (5.7)
• где - средняя скорость воздуха на расстоянии S, м/с;
• - расстояние от насадка до рабочего места;
• - диаметр душирующего патрубка;
• - коэффициент турбулентной структуры струи, его значение принимается в пределах 0,06 - 0,12 (в зависимости от конструктивных особенностей душирующего патрубка).
• 4) Определяются размеры душирующего факела в зоне рабочего места по формуле:
• , (5.8)
• где - диаметр душирующего факела на расстоянии S от насадка, .
• 5) Определяется количество воздуха на выходе из душирующего патрубка по формуле:
• , (5.9)
• где - площадь сечения на выходе из душирующего патрубка, .
• 6) Вычисляется расход воздуха в душирующем факеле на заданном от
• душирующего патрубка расстоянии по формуле:
• , (5.10)
• где и - расход воздуха на выходе из насадка и на расстоянии S от него.
• 7) Количество эжектируемого струей воздуха вычисляется по формуле:
• , (5.11)
• 8) Составляется уравнение теплового равновесия:
• , (5.12)
• Из уравнения (5.11) определяют и сравнивают его с заданным. Сравниваемые значение не должны сильно отличатся друг от друга, что и свидетельствует о верности вычислений.
• Расчет вытяжных зонтов производится следующим образом:
• Для эффективной работы зонта количество воздуха, удаляемого через него, должно превышать количество воздуха, переносимое конвективной струей, которая образуется над источником тепла на уровне расположения зонта. В соответствии с рекомендацией количество воздуха, подтекающее к зонту с конвективной струей, которая возникает над тепловым источником прямоугольной или круглой формы при отношении сторон источника плане
• , может быть определена по формуле:
• , (5.13)
• где - количество тепла, выделяемого источником путем конвекции, ;
• z - расстояние от нагретой поверхности до воздухоприемного сечения
• зонта, ; F - площадь источника, .
• Значение Q определяют следующим образом:
• , (5.14)
• где - коэффициент конвективной теплоотдачи;
• и - температура поверхности источника и температура окружающего воздуха соответственно, єС.
• Коэффициент конвективной теплоотдачи определим из следующей формуле:
• , (5.15)
• Расход воздуха, удаляемого зонтом, определяется по формуле:
• , (5.16)
• где - площадь сечения зонта;
• - площадь входного сечения зонта, определяемая из условия .
• У загрузочных отверстий печей, сушил и другого оборудования для улавливания продуктов сгорания устанавливаются зонты в виде козырьков.

Расход воздуха поступающего из открытого проема печи под зонт козырек, может быть рассчитан по формуле:

, (5.17)

где м - коэффициент расхода, принимаемый обычно равным 0.65;

F - площадь проема, ;

Дс - избыточное давление под влиянием которого газы выходят из печи,

Па;

с - плотность газовой среды в печи, .

Вылет зонта следует принимать равным примерно удвоенной высоте проема печи, а ширину зонта - равной ширине проема плюс по 0.1 с каждой его стороны.

Среднее избыточное давление определяется следующим образом:

• , (5.18)
• где св - плотность воздуха в помещении, ;
• h - высота проема печи, м;
• g - ширина проема печи, м.
• 5.4 Расчет вентиляции цеха
• В цехе располагается 25 электротермических линии. На каждую линию потребуется два воздушных зонта (для загрузочных проемов печей) и воздушный душ для рабочего места оператора.
• Произведем расчет для одной линии.
• Энергия выделяемая одной линией вычислим по формуле (5.1):
• .
• Расчет будем производить для летнего периода. Рассчитаем необходимое количество воздуха по избыткам явного тепла применим формулу (5.2):
• ;
• Рассчитаем необходимое количество воздуха по выделению вредных веществ (формула 5.5):
• , ;
• Для дальнейших расчетов выберем большее значение, то есть L1.
• Определим скорость воздуха на выходе из душирующего патрубка, используем для этого формулу (5.6):
• , м/с
• Из формулы (5.7) определи диаметр душирующего патрубка:
• , м
• тогда площадь сечения на выходе:
• ,.
• Расход воздуха на выходе из патрубка согласно (5.9):
• .
• Расход воздуха в душирующем факеле в рабочей зоне (формула 5.10):
• ,.
• Количество эжектируемого струей воздуха:
• ,.

Составим уравнение теплового баланса душирующего факела и из него:

, єС;

что близко к заданному значению 24єС, следовательно расчет произведен верно.

Произведем расчет для зонтов линии:

Примем вылет зонта равным 1.4 м, а ширину 1.2 м. Из формул (5.17 и 5.18) определим :

для отпускной печи:

, Па;

, ;

для закалочной печи:

, Па,

, .

Таким образом, в данном разделе дипломного проекта автором рассмотрены вопросы безопасности труда в термическом цехе, основные опасные и вредные факторы, возникающие в процессе производства и методы борьбы с ними.

При анализе производства с точки зрения безопасности жизнедеятельности особо опасной является химико-термическая обработка. В ходе процессов выделяются вредные вещества: аэрозоли кислот, аэрозоли щелочей, цианистые соединения, а так же пары масла. Для их улавливания используется местная вентиляция.

В результате работы над разделом:

– была рассмотрена схема вентиляции термического цеха;

– определено тепловыделение в рассматриваемом цехе;

– произведен расчет местной приточной и вытяжной вентиляции (воздушные души и зонты).

Заключение

В дипломном проекте разработана АСУ электротермической линии ЭЛТА 8/45 предназначенная для управления процессом закалки металических изделий автомобильной промышленности.

В проекте произведен анализ проблемной ситуации, анализ технологического процесса как объекта управления, разработана структура АСУ и составлено техническое задание. Были проанализированы тепловые процессы, протекающие в печах электротермической линии. В разделе техническое предложение были выбраны принципы управления устройствами электротермической линии, управления температурой в печах и управления скоростями конвейеров электротермической линии, а также техническое и программное обеспечение для их реализации. Произведен синтез алгоритмов логического управления устройствами линии, реализована система визуализации технологического процесса в SCADA WinCC 6.0. Результаты разработки системы соответствуют требованиям ТЗ.

В разделе технико-экономическое обоснование внедрения АСУ ЭЛТА, сравниваются экономические показатели эксплуатации электротермической линии ЭЛТА 8/45, на которой применена АСУ ЭЛТА, и её аналога термоагрегата СКЗА 6-30. Определен коэффициент экономической эффективности внедрения АСУ ЭЛТА.

В ходе работы над разделом безопасность и экологичность проекта произведен анализ вредных и опасных факторов термического цеха, рассчитаны необходимый воздухообмен в термическом цехе и параметры местной вентиляции, требуемые для обеспечения безопасных условий труда в термическом цехе.

В работе использованы следующие программные пакеты: MicroSoft Word, MicroSoft Excel, AutoCad 2004, MatLab 7.03, Simatic Step 7, Scada WinCC 6.0. Для технической реализации применено оборудование производства компании

Siemens. Результаты проекта применены в проекте АСУ ЭЛТА 425270.003 разрабатываемом в инженерно-производственной фирме «АСУПРОМ».

Список литературы.

1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. Отд-ние, 1982.-392 с.

2. Бергер Г. Автоматизация посредством Step 7 с применением SCL и STL и программируемых контроллеров Siemens - 2001г.- 421 c.

3. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для средних специальных учебных заведений. Под общей редакцией С.В. Белова. - 3-е издание исправленное и дополненное - М.: Высшая школа, 2003. - 357 с.

4. Геворкян - Карасева Г.Д. Экономика и организация производства в дипломных проектах на технических специальностях - М.: Высшая школа, 1997.-328 с.

5. Ицкевич Э. Трапезников В.А Как выбирать контроллерные средства// ТСА

2004. №3 - с. 16-21.

6. Крючков В.Г. Построение информационных портретов объектов программного управления / Автоматизированные технологические и мехатронные системы в машиностроении. . Сб. науч. трудов/ УГАТУ. Уфа, 1997, 78 c.

7. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы специалиста для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств». Требования к составу и содержанию выпускной квалификационной работы. Правила оформления пояснительной записки/ Уфимск. Гос. Авиац. Техн. Ун-т; Сост Крючков В.Г., Никин А.Д., Чугунова О.И., 2000. - 25 с.

8. Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы специалиста для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств». Организация выполнения и защиты выпускной квалификационной работы / Уфимск. Гос. Авиац. Техн. Ун-т; Сост Крючков В.Г., Никин А.Д., Чугунова О.И., 2000. - 33 с.

9. Методические указания по оформлению графической части курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств»./ Уфимск. Гос. Авиац. Техн. Ун-т; Сост Крючков В.Г., Никин А.Д., Чугунова О.И., 2000. - 31 с.

10. Михайлов О.П., Стоколов В.Е. Электрические аппараты и средства автоматизации. Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1982. - 183 с.

11. Родштейн Л.Л., Электрические аппараты: Учебник для техникумов -четвертое издание переработанное и дополненное. Л. Энергоатомиздат, 1989.- 304 с.

12. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем - М. Высшая школа, 1985. - 372 с.

13. Справочная книга по охране труда в машиностроении. Под ред. Русакова О.Н. - Л.: Машиностроение, 1989. - 541 с.

14. Теория автоматического управления. Под ред. Нетушила А.В.. Изд.2-е. - М. Высшая школа, 1976. - 486 с.

15. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В.. Выполнение электрических схем по ЕСКД - М. Издательство стандартов, 1992. - 172 с.

16. Чикуров Н.Г.. Курс лекций по дисциплине «Моделирование систем управления» - учебное пособие. Уфа. УГАТУ, 2001- 146 с.

17. Чикуров Н.Г. Логический синтез дискретных систем управления - учебное пособие. Уфа. УГАТУ,2003 -132 с.

18. Simatic. Комплексная автоматизация производства. - М.: Каталог Siemens, 2005. - 436 с.

19. Simatic HMI. WinCC 6.0 Начало работы: Руководство пользователя, 2005.- 108 с.

20. Harel D. Statechart: A VISUAL FORMALISM FOR COMPLEX SISTEMS

1986. - 273 c.

Приложение А

(рекомендуемое)

Технические данные частотных преобразователей MicroMaster

Основные особенности

– простой пуск в эксплуатацию;

– бесшумная работа двигателя благодаря высокой частоте импульсов;

– полная защита двигателя и преобразователя;

Опции (обзор)

– фильтры EMC, в том числе для использования в жилых зданиях;

– дроссели коммутации сети;

– выходные дроссели;

– защитные кожухи;

– базовая панель оператора Basic Operator Panel (BOP) для параметрирования преобразователя;

– комфортная панель оператора Advanced Operator Panel (AOP) с индикацией текстов на нескольких языках;

– модуль коммуникаций PROFIBUS-DP.

Режимы управления

– высококачественное векторное управление, в том числе с использованием импульсного датчика скорости;

– регулирование прямым током (FCC) для наилучших динамических характеристик и оптимального управления двигателем

– U/f-управление линейное, квадратичное, параметрируемое;

– управление моментом;

– режим низкого потребления энергии;

– "подхват на ходу" - замена вышедшего из строя преобразователя, другим включенным параллельно без остановки двигателя;

– компенсация скольжения;

– автоматический повторный запуск при пропадании сети или нарушениях режима работы;

– высококачественный PID контроллер (с авто- настройкой) для простого управления производственными процессами;

– параметрируемое время разгона и торможения в пределах 0 … 650 секунд;

– быстродействующее токоограничение (FCL) для безаварийной работы;

– точный ввод заданного значения благодаря 10-битному аналоговому входу;

– комбинированный тормоз для контролируемого быстрого останова;

– 4 частоты пропускания.

Преобразователь MicroMaster 410 выпускается на однофазное напряжение 220 В, и трехфазное 200, 380 ,500В. Отличается большим диапазоном сетевого напряжения.

Основные технические характеристики:

– Напряжение питания: 1АС 200 В…240 10 %, 1АС 100 В…120В 10 %;

– Частота сети 47 Гц…63 Гц MicroMaster 410;

– Выходная частота 0 Гц…650 Гц;

Диапазон мощностей 0,12 кВт…0,75 кВт 1АС 200 В…240 10 % 0,12 кВт…0,55 кВт 1АС 100 В…120В 10 %;

Преобразователь MicroMaster 420 выпускается на однофазное напряжение 220 В и трехфазное 200 и 380 В. Отличается высокой производительностью и удобством использования. Пульт управления и модули PROFIBUS могут быть заменены без применения, какого либо инструмента.

Основные технические характеристики:

– напряжение питания: 1АС 200 В…240 10 %, 3АС 200 В…240 В 10 %, 3АС 380…480 В 10%;

– частота сети 47 Гц…63 Гц MICROMASTER 410;

– Выходная частота 0 Гц…650 Гц;

– Диапазон мощностей 0,12 кВт…3 кВт 1АС 200 В…240 10 % 0,12 кВт…5,5 кВт 3АС 200 В…240 В 10 % 0,37 кВт…11 кВт 3АС 380…480 В 10%;

Входы/Выходы

Преобразователь MicroMaster 440 выпускается на однофазное напряжение 220 В, и трехфазное 200, 380 ,500В . Отличается большим диапазоном сетевого напряжения.

Основные технические характеристики:

– сетевое напряжение и диапазон мощностей:

СТ VT

1АС 200 …240В10 %0,12 кВт…3 кВт -

3АС 200 …240 В10 %0,12 кВт…45 кВт 5,5 кВт…45 кВт

3АС 380…480 В 10%0,37 кВт…200 кВт 7,5 кВт…250 кВт

3АС 500…600 В10%, 0,75 кВт…75 кВт 1,5 кВт…90 кВт;

– частота сети: 47 Гц…63 Гц;

– выходная частота: 0 Гц…650 Гц;

– цифровые входы: 6 параметрируемые, потенциально развязанные, переключаемые PNP/NPN;

– аналоговый вход: 2, вход 0…10 В, 0…20мА и -10 В…+10 В , вход 0…10 В и 0…20 мА;

– аналоговый выход: 1, параметрируемый (0…20мА);

– релейный выход: 1, программируемый DC 30 V5/ А (омическая нагрузка), АС 250 V/2 A(индуктивная нагрузка).

Размещено на Allbest.ru