Разработка современной автоматизированной системы управления откачной машины

Вычисляем полную мощность электродвигателя:

Определяем номинальный ток двигателя:

Для управления данным электродвигателем выбираем преобразователь модели АТ04-15 исполнения IP21 (Рис. 19).

Номинальная мощность, кВт	20
Номинальная мощность электродвигателя, кВт	15
Номинальный ток нагрузки, Ih, А	30
Масса, кг	22

Определим полную мощность и номинальный ток электродвигателя АИР 160 S2 (насос АВЗ-180). Преобразователь должен быть рассчитан на мощность P = 15 кВт.

Вычисляем полную мощность электродвигателя:

Определяем номинальный ток двигателя:

Для управления данным электродвигателем выбираем преобразователь модели АТ04-22 исполнения IP21 (Рис. 19).

Номинальная мощность, кВт	30
Номинальная мощность электродвигателя, кВт	22
Номинальный ток нагрузки, Ih, А	45
Масса, кг	24

Рис. 19 Габаритные размеры преобразователей ТРИОЛ АТ04 011 … 022 IP21

3.3.2 FAB AF-10MR-A

Логические модули FAB (ARRAY, Тайвань) представляют собой программируемые реле с релейными или транзисторными выходами (Рис. 20). Они достаточно просты и доступны для изучения и эксплуатации, и в тоже время, позволяют создать гибкую систему автоматизации достаточно сложных объектов.

Рис. 20 Логический модуль FAB AF-10MR-A

Особенности модулей FAB:

· Съемный ЖК-дисплей на 4 строки по 10 символов;

· Встроенный календарь и часы реального времени;

· Дистанционное управление и передача речевых сообщений по телефонной линии;

· Возможность коммуникации по RS-485 для удаленного обслуживания и мониторинга. В комплекте идет несложная (бесплатная) SCADA-программа для ПК;

· Высокая нагрузочная способность выходов: реле - до 10А, транзисторы - до 2А;

· Широкий диапазон рабочей температуры окр. среды: -25...+55 грд.С;

· Программирование с ПК или ЖК-панели. Защита доступа к программе с помощью пароля;

· Память программы: 64K;

· Объем программы: 127 функциональных блоков, 127 таймеров, 127 счетчиков, 127 интервалов RTC;

Технические характеристики

Напряжение питания, В	АС: 100 ... 240
Входы	6 дискретных входов АС
Выходы	4 выхода (реле)
Память, Кбайт	64
Объём программы	127 функциональных блока
Язык программирования	FBD
Сопротивление изоляции, МОм	7
Защита	IP20
Температура окружающей среды, оС	-25 ... +55 (без ЖК-панели), -5 ... +55 (с ЖК-панелью),
Температура хранения, оС	-40 ... +70
Сертификация	CE, UL

3.4 Выбор типов линий связи, протоколов, преобразователей интерфейсов

Посредством выбираемых линий связи и преобразователей осуществляется связь устройств друг с другом и с другими уровнями АСУ, образуя таким образом единую технологическую систему.

3.4.1 Modbus, стандарт RS-485

Modbus - открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Протокол был разработан фирмой Modicon, спецификция впервые была опубликована в 1979 г. Применяется для организации удалённой связи между электронными устройствами. Для передачи используются физические стандарты RS-232, RS-422, RS-485.

RS-485 - стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной последовательной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».

Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485:

· До 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети;

· Максимальная длина одного сегмента: 1200 м;

· Только один передатчик активный;

· Максимальное количество узлов в сети -- 256 с учётом магистральных усилителей;

· Скорость передачи зависит от длины линии связи: от 62,5 кбит/с при 1200 м до 10000 кбит/с при 10 м;

· Тип приёмопередатчиков -- дифференциальный, потенциальный. Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от ?7В до +12В (+7В);

· Состояние логической «1»: Ua больше Ub (гистерезис 200мВ) -- MARK, OFF;

· Состояние логического «0»: Ua меньше Ub (гистерезис 200мВ) -- SPACE, ON;

3.4.2 Преобразователь интерфейсов HART 710

Модуль HART-710 позволяет устройству Modbus Master получить доступ к устройствам HART Slave, что даёт возможность пользователям легко интегрировать в сеть Modbus приборы, работающие по HART протоколу. Сеть Modbus может быть построена на основе последовательных интерфейсов RS-232, RS-422 или RS-485. Шлюз HART-710 поддерживает как Modbus RTU, так и Modbus ASCII протоколы.

Преобразователь HART-710 необходим для подключения к линии RS-485 Modbus расходомера Micro Motion (Метран), оснащённого только встроенным HART-протоколом.

Функциональные возможности шлюза HART-710:

· 32-битный процессор 100 МГц;

· Поддержка двух ведущих HART-устройств;

· Возможность работать в режимах «точка-точка» и «точка-мультиточка»;

· До 16 модулей на одной HART-шине;

· Поддержка протоколов Modbus RTU и Modbus ASCII;

· Изолированный универсальный порт COM1: RS-232/422/485;

· Светодиодные индикаторы наличия напряжения питания, ошибки и работы;

· Встроенный сторожевой таймер;

· Монтаж на DIN-рейку;

· Рабочие температуры: от -25 до +75 оC.

Рис. 21 Преобразователь интерфейсов HART-710

Технические характеристики

Процессор	32 бит, 100 МГц
Flash-память	512 кбайт
SRAM-память	64 кбайт
EEPROM-память	16 кбайт
WDT (сторожевой таймер)	Сторожевой таймер IC
ESD-защита	4 кВ класс С
COM 1 коннектор	9-контактный терминальный блок
Скорость передачи данных (кбод)	До 115200
HART-интерфейс	2-контактный терминальный блок
Напряжение питания, В	+10 … +30 VDC
Защита	Защита от переполюсовки напряжения
Потребляемая мощность, Вт	1
Установка	Монтаж на DIN-рейку
Размеры (W Ч L Ч H), мм	72 Ч 33 Ч 122

3.5 Выбор управляющего компьютера и программного обеспечения

В качестве управляющего устройства верхнего уровня целесообразно использовать промышленный компьютер (ПК). Выбираемая машина должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Встроенный процессор Intel Pentium 4 или мощнее

2. Иметь встроенную сетевую карту с поддержкой Ethernet.

3. Наличие по меньшей мере трёх USB-портов для подключения периферийных устройств.

4. Наличие по меньшей мере двух встроенных портов RS-485.

5. Возможность расширения за счёт встраиваемых плат.

Оптимальным решением для управления и диспетчеризации ОМ является использование графических мнемосхем, на которых будут отображаться текущие параметры её состояния (давление, температура, токи и т.д.) в удобной графической форме. Для создания таких мнемосхем целесообразно использование программного пакета LabVIEW, поскольку в ИФВЭ уже накоплен богатый опыт работы с ним.

Исходя из данных требований, выбираем промышленный компьютер Front Compact 162.012. под управлением операционной системы Windows 7 и программную платформу LabNIEW 2012.

3.5.1 Промышленный компьютер Front Compact 162.012

Малогабаритные высокопроизводительные компьютеры Front Compact (Рис. 22) являются оптимальным решением для встраиваемых вычислительно-управляющих систем (банкоматы, платежные терминалы и т.п.), а так же для мобильных бортовых комплексов. Компактные компьютеры характеризуются пониженным энергопотреблением, отсутствием принудительного охлаждения, широким диапазоном входного напряжения электропитания и удобной для встроенного монтажа конструкцией корпуса.

Рис. 22 Промышленный компьютер Front Compact 162.012

Характеристики компьютера Front Compact 162.012

Процессор	Intel Atom D525 1.8/1M
Чипсет	Intel ICH8M
Видеоадаптер	Intel GMA 3150
Сетевой контроллер 10/100/1000 Mbit	2 Ч RJ-45
Объём оперативной памяти (изначально)	2 Gb
Порты USB (всего)	4 Ч USB 2.0
Порты USB (выделено)	4 Ч USB 2.0
Порты RS-232 (всего)	RS-232 4 Ч DB-9, RS-422/485 2 Ч RJ-45
Порты RS-232 (выделено)	RS-232 4 Ч DB-9, RS-422/485 2 Ч RJ-45
Количество слотов расширения PCI	1
Количество слотов расширения PCI-E Ч 4	1 (PCIe Ч1 Signal)
Количество слотов расширения PCI-E Ч 16	1 (PCIe Ч2 Signal)
Накопитель HDD, Гб	250 Gb SATA 2,5"
Сетевой адаптер 10/100 Mbit	2 Ч RJ-45
Мощность блока питания, Вт	90
Размеры (Г Ч Ш Ч В), мм	219 Ч 136 Ч 188

3.5.2 Программная платформа LabVIEW.

LabVIEW - среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments. LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами. Идеологически LabVIEW очень близка к SCADA-системам, но в отличии от них в большей степени ориентирована на решение задач автоматизации научных исследований и экспериментов.

Программа LabVIEW называется и является виртуальным прибором и состоит из двух частей: блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора, и лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора. Виртуальные приборы могут использоваться в качестве составных частей для построения других виртуальных приборов.

LabVIEW поддерживает огромный спектр оборудования различных производителей и имеет в своём составе (либо позволяет добавлять к базовому пакету) многочисленные библиотеки компонентов:

· для подключения внешнего оборудования по наиболее распространённым интерфейсам и протоколам (RS-232, GPIB-488, TCP/IP и пр.);

· для удалённого управления ходом эксперимента;

· для управления роботами и системами машинного зрения;

· для генерации и цифровой обработки сигналов;

· для применения разнообразных математических методов обработки данных;

· для визуализации данных и результатов их обработки (включая 3D-модели);

· для моделирования сложных систем;

· для хранения информации в базах данных и генерации отчетов;

· для взаимодействия с другими приложениями в рамках концепции COM/DCOM/OLE.

3.6 Структура системы управления

Исходя из технических возможностей выбранного оборудования предложена трёхуровневая схема построения АСУ ОМ (Рис. 23):

· Нижний уровень образуют исполнительные (насосы, клапаны) и контрольно-измерительные (датчики, преобразователи) устройства, каналы связи между датчиками и преобразователями.

· Средний уровень состоит из управляющих устройств (преобразователи ТРИОЛ, ПЛК FAB) и двух линий связи с верхним уровнем.

· Верхний уровень включает в себя промышленный ПК, с которого осуществляется управление ОМ и чтение параметров её состояния.

Поскольку преобразователи ТРИОЛ имеют встроенный контроллер управления и аналоговые и дискретные входы/выходы, то целесообразно использовать их помимо управления электродвигателями насосов так же и для управления клапанами соответствующих насосов (клапаны всаса, выхлопа, охлаждающей воды того насоса, чьим двигателем управляет преобразователь). Так же непосредственно к преобразователям подключаются датчики температуры двигателей и степени открытия регулируемых клапанов (только к преобразователям ТРИОЛ АТ04-22).

Управление клапанами переключения коллекторов (труб между всасами) осуществляется контроллером FAB.

Для управления и считывания данных о параметрах ОМ используюься две линии связи RS-485 Modbus. По первой осуществляется программирование преобразователей и ПЛК, считывание с них информации о состоянии оборудования (с преобразователей - напряжение, ток, частота, температура электродвигателей). По второй линии считывается информация с датчиков состояния параметров ОМ (давление гелия, расход, температура теплообменников). Обе линии принимают/передают информацию от компьютера верхнего уровня, выступающего как основной пульт оператора.

Основными параметрами, по которым осуществляется управление, являются температура, давление газообразного гелия, уровень жидкого гелия в дефлекторах. Информация об их значениях поступает через специальную локальную технологическую сеть (Ethernet) КВУ. Таким образом, происходит интеграции АСУ ОМ в общую систему управления и диспетчеризации КВУ.

Рис. 23 Структурная схема системы управления.

3.7 Выбор силовой электроарматуры

Выбираемая в этом подразделе электроарматура служит для внешнего (ручного) управления АСУ и индикации её состояния.

3.7.1 Силовой блок выходного фильтра последовательного включения БФ2М.1

Блок выходного фильтра БФ2М.1 (Рис. 24) предназначен для ограничения перенапряжения на зажимах приводного электродвигателя и защиты изоляции его обмоток от пробоя и ускоренного старения при подключении к шкафу преобразователя ТРИОЛ «длинным кабелем».

Блок БФ2М.1 устанавливается в непосредственной близости (не далее 1 м) от электродвигателя. Перенапряжение на зажимах двигателя обусловлены волновыми явлениями в кабеле при прохождении крутых фронтов импульсов (до 100 нс) выходного напряжения транзисторного (IGBT) преобразователя ТРИОЛ.

Блок БФ2М.1 является слаботочным блоком параллельного подключения и содержит резистивно-ёмкостные цепи для защиты от перенапряжения кабеля и нагрузки -- обмотки двигателя. Блок выполнен в виде компактного шкафа с легкосъёмной передней панелью.

Рис. 24 Габаритно-установочные размеры блока БФ2М.

3.7.2 Кнопка ХВ2-ВА 42

Кнопка ХВ2 (Рис. 25) с номинальным напряжением изоляции 660 В предназначена для встраивания в нормализованные (D = 22 мм) отверстия. Используется в качестве кнопки «АВАРИЙНЫЙ СТОП» для электроприводов.

Рис. 25 Кнопка ХВ2-ВА 42

Номинальное напряжение, В	До 400
Коммутируемый ток, А	До 5
Диаметр толкателя, мм	40
Диаметр монтажного отверстия, мм	22
Рабочее положение	Произвольное

3.7.3 Лампа сигнальная AD22-22DS

Арматура светосигнальная AD22-22DS (Рис. 26) со светодиодной матрицей с номинальным напряжением изоляции 660 В предназначена для встраивания в нормализованные (D = 22 мм) отверстия. Используется для индикации состояния приводов и клапанов.

Рис. 26 Сигнальные лампы AD22-22DS

Номинальное напряжение, В	~220, 50 Гц
Длительный номинальный ток, мА	20
Диаметр монтажного отверстия, мм	22
Диапазон рабочих температур, оС	-5 … +60
Рабочее положение	Произвольное
Цвета	Красный, жёлтый, зелёный и др.

3.7.4 Выбор автоматических выключателей

Коммутацию тока на преобразователи частоты необходимо осуществлять через автоматические выключатели (автоматы) во избежание возможного их выхода из строя из-за скачков тока. Выбор классов автоматов будем осуществлять по мощности нагрузки и номинальному току по таблице, с сайта «выключатель-автоматический.рф». Находим пересечение ближайших больших характеристик по таблице и по имеющейся ссылке выбираем класс автомат.

Рис. 27 Автомат серии ABB SH203L 3P

Выберем автоматический выключатель для коммутация преобразователя ТРИОЛ АТ04-11. Мощность преобразователя Р = 15 кВт, номинальный ток Ih = 22 А. Выбрать нужно трёхфазный автомат, схема подключения - треугольник. Этим параметрам соответствует класс С25 3Р.

Выбираем автоматический выключатель ABB (SH203L C25) 3P 25А (C) 4,5 кА (Рис 27).

Количество полюсов	3Р
Тип характеристики срабатывания	С
Номинальный ток, А	25
Максимальное рабочее напряжение, В	254/440 переменного, 60 постоянного/полюс
Номинальная отключающая способность, кА	4,5
Предельная отключающая способность, кА	4,5
Количество модулей	1
Сечение кабеля, мм	1 … 25
Монтаж	На DIN-рейку

Выберем автоматический выключатель для коммутация преобразователя ТРИОЛ АТ04-15 (Р = 20 кВт, Ih = 30 А, трёхфазный, схема подключения - треугольник). Класс необходимого автомата - С32 3Р.

Выбираем автоматический выключатель ABB (SH203L C32) 3P 32А (C) 4,5 кА.

Количество полюсов	3Р
Тип характеристики срабатывания	С
Номинальный ток, А	32
Максимальное рабочее напряжение, В	254/440 переменного, 60 постоянного/полюс
Номинальная отключающая способность, кА	4,5
Предельная отключающая способность, кА	4,5
Количество модулей	1
Сечение кабеля, мм	1 … 25
Монтаж	На DIN-рейку

Выберем автоматический выключатель для коммутация преобразователя ТРИОЛ АТ04-22 (Р = 30 кВт, Ih = 45 А, трёхфазный, схема подключения - треугольник). Класс необходимого автомата - С50 3Р.

Выбираем автоматический выключатель ABB (SH203L C50) 3P 50А (C) 4,5 кА.

Количество полюсов	3Р
Тип характеристики срабатывания	С
Номинальный ток, А	50
Максимальное рабочее напряжение, В	254/440 переменного, 60 постоянного/полюс
Номинальная отключающая способность, кА	4,5
Предельная отключающая способность, кА	4,5
Количество модулей	1
Сечение кабеля, мм	1 … 25
Монтаж	На DIN-рейку

3.8 Выбор силовых и сигнальных электрокабелей

Определим сечение и тип кабелей, используемых для питания преобразователей частоты и электродвигателей.

Для подключения преобразователя к сети и подключения электродвигателя рекомендуется использовать четырёхжильный (три фазы и нейтраль) медный экранированный кабель или четырёхжильный кабель, проложенный в металлическом корпусе, так как незаэкранированные кабели могут вызвать нежелательные проблемы с электрическими помехами. Сечение жил силовых кабелей выбираются в соответствии ПУЭ (правила устройства электроустановок) и номинальным током электродвигателя. При выборе сечения жил кабеля будем руководствоваться максимально допустимой плотностью тока: для медных жил j = 10 А/мм2.

Для подключения преобразователей частоты и электродвигателей выберем 4-х жильный экранированный силовой кабель FaberKabel, фирмы Klaus Faber AG. Необходимые сечения подбираем по таблице (Рис. 28):



Рис. 28 Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности

Подключение частотных преобразователей:

Для подключения преобразователя ТРИОЛ АТ04-11 (I = 22 А, Р = 15 кВт) выбираем кабель с сечением жилы 2,5 мм :

Число жил/сечение, мм2	4 x 2,5/2,5
Внешний диаметр, мм	15,3
Масса кабеля, кг/м	0,34

Для подключения преобразователя ТРИОЛ АТ04-15 (I = 30 А, Р = 20 кВт) выбираем кабель с сечением жилы 4 мм (превышение допустимой мощности минимально):

Число жил/сечение, мм2	4 x 4/4
Внешний диаметр, мм	17,3
Масса кабеля, кг/м	0,46

Для подключения преобразователя ТРИОЛ АТ04-22 (I = 45 А, Р = 30 кВт) выбираем кабель с сечением жилы 10 мм:

Число жил/сечение, мм2	4 x 10/10
Внешний диаметр, мм	21
Масса кабеля, кг/м	0,765

Подключение электродвигателей:

Для подключения электродвигателя АИР 112 М2 (I = 15,07 А) выбираем кабель с сечением жилы 1,5 мм (превышение допустимой плотности тока минимальное, практически допустимо использовать данный кабель):

Число жил/сечение, мм2	4 x 1,5/1,5
Внешний диаметр, мм	14,2
Масса кабеля, кг/м	0,25

Для подключения электродвигателя АИР 132 М2 (I = 21,1 А) выбираем кабель с сечением жилы 2,5 мм:

Число жил/сечение, мм2	4 x 2,5/2,5
Внешний диаметр, мм	15,3
Масса кабеля, кг/м	0,34

Для подключения электродвигателя АИР 160 S2 (I = 28,8 А) выбираем кабель с сечением жилы 4 мм:

Число жил/сечение, мм2	4 x 4/4
Внешний диаметр, мм	17,3
Масса кабеля, кг/м	0,46

Блок БФ2М.1 подключается к зажимам электродвигателя проводом с сечением не менее 1,5 мм2. Выберем трёхжильный кабель соответствующего сечения:

Число жил/сечение, мм2	3 x 1,5/1,5
Внешний диаметр, мм	13,2
Масса кабеля, кг/м	0,22

Для подключения запорной и светосигнальной арматуры выберем гибкий одножильный медный провод серии ПВ-3 диаметром 0.5 мм с номинальным напряжением до 450 В, частотой до 400 Гц.

Для подключения цепей управления рекомендуется использовать многожильные экранированные кабели с сечением жилы 0,5 … 1 мм2.

Для подключения датчиков температуры двигателя и степени открытия клапана выберем экранированный кабель FRAF с двумя жилами сечением 0,75 мм2.

Число жил/сечение, мм2	2 x 0,75
Внешний диаметр, мм	5,4 ± 0,2
Масса кабеля, кг/м	0,056
Минимальный радиус изгиба, мм	54
Соответствует стандартам	IEC 60332-3 Cat. C; CEI 20-22/II

Для создания промышленной сети RS-485 Modbus выберем однопарный кабель КИПаЭВт 2 x 0,78.

Число пар в кабеле	1
Электрическое сопротивление жилы постоянному току при температуре 20 °C, не более, Ом/100м	5,9
Волновое сопротивление на частоте 1 МГц, Ом	120 ± 12
Электрическая ёмкость пары, не более, пФ/м	42
Коэффициент затухания при частоте 1 МГц при температуре 20 °C, не более, дБ/100м	1,65
Наружный размер кабеля, D, не более, мм	7,3
Минимальный радиус изгиба кабеля, мм	73
Масса кабеля, кг/м	0,05
Диапазон рабочих температур, оС	-40 … +70

3.9 Монтаж системы управления

Монтаж (внешние подключения) силовых и сигнальных кабелей устройств АСУ осуществляется посредством клеммных зажимов и разъёмных соединений.

По функциональному назначению и электрическим свойствам внешние соединители преобразователей ТРИОЛ АТ04 делятся на две группы: клеммные зажимы для подключения внешних цепей управления, а также клеммные зажимы и разъёмные соединения для подключения силовых цепей. Для подключения внешних цепей управления и силовых цепей необходимо снять верхние крышки (кожух) шкафа преобразователя.

3.9.1 Подключение силовых цепей преобразователей ТРИОЛ

Для подключения силовых цепей в преобразователях ТРИОЛ АТ04 предназначены клеммники XT6 (A, B, C, N, U, V, W, Rd+, Rd-). Конструктивно клеммники выполнены в керамических (пластмассовых) корпусах, узел крепления токопроводящей жилы кабеля выполнен с зажимом «под винт».

Порядок подключения силовых кабелей:

· Заземлите шкаф преобразователя проводником минимальной длины, подключённым к болту заземления (при использовании изолированной нейтрали снимите перемычку между зажимом «Нейтраль» и корпусом преобразователя);

· Соедините экраны (трубы) кабелей с заземляющим болтом шкафа преобразователя;

· Фазы электродвигателя соедините с выходными зажимами шкафа преобразователя;

· Фазы питающей сети переменного тока соедините с входными зажимами шкафа преобразователя (чередование фаз не имеет значения);

· Дополнительные силовые блоки подключите согласно схеме.

Назначение клемм клеммника ХТ6

Цепи питающей сети	Клеммы 1, 2, 3
Линия нейтрали	Клемма 4
Цепи электродвигателя	Клеммы 5, 6, 7
Цепи блока тормозных резисторов	Клеммы 8 (+), 9 (-)

3.9.2 Подключение сигнальных цепей преобразователей ТРИОЛ

Для подключения цепей ввода и вывода сигналов в преобразователях ТРИОЛ АТ04 предназначены клеммники XT1, XT2, XT3, XT5 (клеммники XT1, XT3, XT5 конструктивно выполнены в корпусе, совмещённом с разъёмным соеденителем). Клеммники XT15, XT16 используются для подключения дополнительных блоков.

Назначение клеммников цепей управления

ХТ1	Предназначен для подключения внешних дискретных сигналов (6 дискретных входов Rвх = 2 кОм, 1 - 10 … 20 мА).
ХТ2	5 программируемых дискретных выходов (250 В, 3А).
ХТ3	Многофункциональный клеммник, предназначенный для подключения внешних устройств, в его сотав входят клеммы: 1. Питание 24 В, 0,5 А для датчика технологического параметра, дистанционного пульта и т. п. (0 - 5 мА, 0(4) - 20 мА, 0 - 10 В). 2. 2 гальванически не связанных программируемых аналоговых входов. 3. Клеммы подключения внешней кнопки «АВАРИЙНЫЙ СТОП»
ХТ5	1 дискретный выход «Электропривод включён» (250 В, 3 А) и 1 программируемый дискретный выход (250 В, 3 А).
ХТ15 ХТ16	Клеммники, используемые при установке дополнительных блоков. Клеммники ХТ15, ХТ16 устанавливаются при наличии следующих блоков расширений: 1. Субблок интерфейса RS-485. 2. Субблок аналоговых выходов (2 программируемых аналоговых выхода 1 - 5 мА, 0(4) - 20 мА, 0 -10 В). 3. Субблок аналоговых входов (2 гальванически не связанных программирумых аналоговых входа 1 - 5 мА, 0(4) - 20 мА, 0 - 10 В). 4. Субблок аналоговых входов (4 гальванически связанных программируемых аналоговых входа 0 - 5 мА, 0(4) - 20 мА, 0 - 10 В). 5. Субмодуль технологический.

Назначим клеммы для подключения внешних цепей для каждого преобразователя (электропривода).

ТРИОЛ АТ04-022 (насос АВЗ-180)

Клапан T-GP 103 ДУ 15 (охлаждающая вода)	Клеммник ХТ2, клеммы 1, 2, 3
Регулирующий клапан КЗР-Аргонавт (всас насоса)	Клеммник ХТ2, клеммы 4, 5, 6
Клапан КВМ-25 (шунтирующий клапан)	Клеммник ХТ2, клеммы 6, 7, 9
Датчик температуры ДТС (температура масла двигателя)	Клеммник ХТ3, клеммы 3 (+), 4 (-)
Датчик степени открытия клапана КЗР-Аргонавт	Клеммник ХТ3, клеммы 5 (+), 6 (-)
Кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»	Клеммник ХТ3, клеммы 9, 10
Сигнальные лампы «Насос включен», «Насос выключен»	Клеммник ХТ5, клеммы 1, 2, 3
Интерфейс RS-485	Клеммник ХТ15, клеммы 2, 4, 6

ТРИОЛ АТ04-011 (насос 2ДВН-500)

Клапан КВМ-63 (клапан всаса)	Клеммник ХТ2, клеммы 1, 2, 3
Клапан КВМ-63 (клапан выхлопа)	Клеммник ХТ2, клеммы 4, 5, 6
Датчик температуры ДТС (температура масла двигателя)	Клеммник ХТ3, клеммы 3 (+), 4 (-)
Кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»	Клеммник ХТ5, клеммы 9, 10
Сигнальные лампы «Насос включен», «Насос выключен»	Клеммник ХТ3, клеммы 1, 2, 3
Интерфейс RS-485	Клеммник ХТ15, клеммы 2, 4, 6

ТРИОЛ АТ04-015 (насос 2ДВН-1500)

Клапан T-GP 103 ДУ 15 (охлаждающая вода)	Клеммник ХТ2, клеммы 1, 2, 3
Клапан КВМ-63 (клапан всаса)	Клеммник ХТ2, клеммы 4, 5, 6
Клапан КВМ-63 (клапан выхлопа)	Клеммник ХТ2, клеммы 7, 8, 9
Датчик температуры ДТС (температура масла двигателя)	Клеммник ХТ3, клеммы 3 (+), 4 (-)
Кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»	Клеммник ХТ3, клеммы 9, 10
Сигнальные лампы «Насос включен», «Насос выключен»	Клеммник ХТ5, клеммы 5 (+), 6 (-)
Интерфейс RS-485	Клеммник ХТ15, клеммы 2, 4, 6

3.10 Режимы работы откачной машиной, управление

В процессе эксплуатации откачной машины можно выделить три режима её работы: пуск ОМ, рабочий режим, остановка. На каждом из этих этапов применяются разные алгоритмы управления.

Перед запуском ОМ необходимо убедиться в исправности всех входящих в её состав устройств и электропроводки во избежания аварий и несчастных случаев. В случае обнаружения неисправностей остановить все работы и сообщить о них ответственному лицу.

До начала программного управления ОМ включить электропитание всех исполнительных и измеряющих элементов, устройств управления. Включить и настроить управляющий компьютер, преобразователи ТРИОЛ.

3.10.1 Алгоритм пуска ОМ

1. Проводится инициализация, программа опрашивает все датчики и преобразователи частоты для проверки их состояния и начальных значений.

2. Если все устройства работают исправно, оператору посылается соответствующее уведомление. При неисправности каких либо элементов система должна уведомить оператора о них.

3. Если какие либо параметры ОМ не соответствуют начальным условиям, производится их коррекция.

4. Если система полностью готова к работе, то она предлагает оператору инициировать пуск и переходит в режим ожидания.

5. Оператор инициирует пуск ОМ.

6. Включается привода насосов АВЗ-180, одновременно открываются клапаны подачи охлаждающей воды к ним.

7. Через 30 секунд система открывает оба клапана, соединяющие коллекторные трубы ОМ.

8. Система начинает открытие регулируемых клапанов на всасах насосов АВЗ-180 для регулирования прокачки и давления.

9. При достижении давления 14 -- 15 кПа на всасах насосов АВЗ-180 открытие клапанов всаса останавливается.

10. При падении давления на всасах насосов АВЗ-180 до 4 кПа соответствующие клапаны вновь начинают открываться до достижения прежнего (14 -- 15 кПа) значения давления.

11. Цикл повторяется до полного открытия клапанов всаса и установления значения давления 4 кПа.

12. При получении сигнала о достижении первого промежуточного состояния дефлекторов открыть клапаны выхлопов насосов 2ДВН-500.

13. ерез 30 секунд включается привода насосов 2ДВН-500.

14. Через 30 секунд открываются клапаны всасов насосов 2ДВН-500 и закрывается клапан между коллекторами 150 и 100.

15. При получении сигнала о достижении второго промежуточного состояния дефлекторов открыть клапаны выхлопов насосов 2ДВН-1500, одновременно открыть клапаны подачи охлаждающей воды к ним.

16. Через 30 секунд включается привода насосов 2ДВН-1500.

17. Через 30 секунд открываются клапаны всасов насосов 2ДВН-1500 и закрывается клапан между коллекторами 200 и 150.

18. При достижении конечного состояния дефлекторов система уведомляет оператора о завершении цикла пуска ОМ.

Графическое изображение алгоритма пуска ОМ приведено на рисунке (Рис. 29).



Рис. 29 Алгоритм пуска откачной ячейки

3.10.2 Динамическое регулирование параметров дефлекторов

В основном рабочем режиме (выйдя на заданную температуру) необходимо поддерживать неизменную температуру и уровень жидкого гелия не ниже верхней точки (грани) дефлекторов. Алгоритм регулирования в этом режиме определяется требованиями к основным техническим параметрами.

Температура гелия регулируется работой насосов. Для точного регулирования в узком диапазоне применяется частотное управление (изменение прокачки управлением частотой оборотов электродвигателей), при более грубом (в более широком диапазоне) возможно отключение/подключение отдельных насосов или даже целых ячеек.

Уровень гелия контролируется при помощи уровнемера. Если уровень упал ниже допустимого («оголил» дефлектор) необходимо уменьшить прокачку для снижения испарения и подать соответствующий сигнал на систему управления КВУ для увеличения прямого потока жидкого гелия (в случае, если это позволяют резервы установки).

3.10.3 Остановка ОМ

Наиболее простой режим, в нём производится одновременная остановка всех насосов и закрытие клапанов всасов и выхлопов (клапаны всасов всех насосов закрываются сразу, клапаны выхлопов - с задержкой 30 сек.). Одновременно открываются коллекторные клапаны. В случае необходимости, открывается клапаны «поста смены атмосферы» (насос, подключенный к общей коллекторной трубе) и с его помощью производится выравнивание давления газообразного гелия во всех частях ОМ.

3.11 Выводы

В данном разделе указаны проблемы и недостатки существующей системы управления и предложен вариант её развития и совершенствования. Была описана структура автоматизированной системы управления, выбрано необходимое для её построения контрольно-измерительное, управляющее оборудование, программное обеспечение. Выбрана необходимая электроарматура, определены типы и сечения соединительных кабелей. Были описаны режимы работы ОМ, разработаны алгоритмы, необходимые для её управления.

4. Безопасность жизнедеятельности

В данном разделе рассматриваются опасные и вредные факторы, присутствующие при работе на ОМ, и соответствующие им нормы и правила безопасности.

4.1 Электробезопаность

4.1.1 Общие правила

Среди энергоносителей, используемых технологическим оборудованием в машиностроении, электрическая энергия используется каждой единицей оборудования. Природный горючий газ, водяной пар, как правило, только дополняют энергоносители в соответствии с технологическим процессом. Поэтому электрическая безопасность эксплуатации технологического оборудования имеет первостепенное значение.

В соответствии с требованием ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.», защитное заземление или зануление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Защитное заземление следует выполнять преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с "землей" или ее эквивалентом. Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевого защитного проводника. Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.

Защитное заземление или зануление электроустановок следует выполнять во всех случаях при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и при 440 В и выше постоянного тока. При работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных работах по ГОСТ 12.1.013-78 и ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.», защитное заземление или зануление электроустановок следует выполнять при номинальном напряжении переменного тока от 42 В до 380 В и от 110 В до 440 В постоянного тока.

В качестве заземляющих устройств электроустановок в первую очередь должны быть использованы естественные заземлители. Допустимые напряжения прикосновения и сопротивления заземляющих устройств должны быть обеспечены в любое время года. В качестве заземляющих и нулевых защитных проводников следует использовать специально предназначенные для этой цели проводники. Материал, конструкция и размеры заземлителей, заземляющих и нулевых защитных проводников должны обеспечивать устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям на весь период эксплуатации. Зануление должно быть выполнено в стационарных электроустановках трехфазного тока в сети с заземленной нейтралью, а также с заземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока.

При занулении фазные и нулевые защитные проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник, возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление плавкой вставки ближайшего предохранителя. В цепи нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. Если они одновременно служат для целей зануления, допускается применение разъединительных приспособлений, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают также все проводники, находящиеся под напряжением.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов, трансформаторов или выводы однофазного источника питания электроэнергией, с учетом естественных заземлителей и повторных заземлителей нулевого провода должно быть не более 2,4 Ом при междуфазных напряжениях 660, 380 и 220В трехфазного источника питания. Для однофазного источника питания при 380, 220 и 127В не более 8 Ом.

В электроустановках переменного тока в сетях с изолированной нейтралью или изолированными выводами однофазного источника питания электроэнергией защитное заземление должно быть выполнено в сочетании с контролем сопротивления изоляции. Сопротивление заземляющего устройства в стационарных сетях должно быть не более 10 Ом. Площадь сечения защитных проводников регламентируется «Правилами устройства электроустановок» утвержденного Министерством энергетики РФ и выбирается из следующих соображений.

В случае, когда сечение фазных проводников - S не более 16 мм2 , сечение защитных проводников должно быть не менее сечения фазных проводников. Если сечение фазных проводников 16 < S ? 35, то сечение защитных проводников должно быть не менее 16 мм2 . При большой мощности потребляемой станком, когда S > 35 мм2 , сечение защитных проводов берется как S / 2. Предельно допустимое электрическое сопротивление защитного заземления при мощности оборудования до 100 кВА и U ? 1000 В не должно превышать 10 Ом.

4.1.2 Защитное заземления

Заземляющее устройство состоит из системы глубинных заземлителей, представляющих собой металлические штыри диаметром 15 мм и длиной 1,5 - 2 м забитых в грунт ниже поверхности земли. Их располагают по периметру здания на расстоянии друг от друга не более 1,5м и не менее глубины их погружения. Верхняя часть заземлителей соединяется проводниками, которые образуют заземляющий контур. От него заземляющие проводники вводятся в здание для присоединения к технологическому оборудованию. В искусственных заземляющих устройствах расположенных за пределами производственного здания, заземлители располагают по схеме сетки, также соединив их вершины заземляющими проводниками.

При многоэлектродной конфигурации заземлителя на итоговое сопротивление заземления оказывает влияние расстояние между заземляющими электродами. В формулах расчета заземления этот фактор как раз и учитывается величиной "коэффициента использования" - Ки. При соблюдении расстояния между заземляющими электродами не менее глубины их погружения, величина этого коэффициента равна 1. В таблице приведены величины удельного электрического сопротивления грунтов, которые характерны для региона Московской области.

Грунт	Удельное сопротивление, (Ом*м)
Мелкий щебень/крупный песок	5 500
Известняк поверхностный	3 000 - 5 000
Щебень мокрый / сухой	3 000 / 5 000
Песок сухой	1 000 - 4 000
Песок влажный	130 - 400
Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 - 60
Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами	10 - 60
Торф	25

Электрическое удельное сопротивление грунта является основным параметром для расчета заземления. Чем меньший размер имеет эта величина, тем меньше будет сопротивление заземления смонтированного устройства. Это величина, зависит от состава грунта, размеров и плотности прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ - солей, кислотных и щелочных остатков.

Для соединения глубинных заземлителей между собой и с заземляемым технологическим оборудованием, в качестве заземляющего проводника используется медная катанка или стальная полоса. Сечение проводника выбирается -70 ммІ для меди и - 160 ммІ для стали.

Расчёт защитного заземления.

Общее сопротивление заземляющего устройства будет представлять собой сумму из сопротивления заземляющих проводников Rп и результирующего сопротивления параллельно соединенных глубинных заземлителей Rз. Заземляющие проводники стальные, сечение 160 мм2, общая длина - 200 м.

Rзу = Rп + Rз = Rп +

Rзу =(0,137Ч200/160) + Rз = 8 Ом

Rз = 7,84 Ом

Электрическое сопротивление одиночного глубинного заземлителя, изготовленного из круглого металлического стержня, расчитывается по формуле:

Где R1 - сопротивление одиночного глубинного заземлителя, Ом; с -удельное сопротивление грунта, Ом*м; L - длина заземлителя, м; d - диаметр заземлителя, м; T - заглубление заземлителя, расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м.

Используем стальные заземлителительные штыри длиной 1,51 м и диаметром 14 мм, заглубленные на 1,5 м. Грунт - суглинок.



Необходимое число глубинных заземлителей рассчитываем по формуле:

Где Rзу - необходимое сопротивление многоэлектродного заземляющего устойства, Ом, R1 - сопротивление одиночного глубинного заземлителя, Ом, Ки =1 - коэффициент использования.

Полученный результат округляем в большую сторону. Вклад электрического сопротивления соединительного заземляющего проводника здесь не учитывается.

N = 4

4.2 Основы радиационной безопасности

Радиационная безопасность - научно-практическая дисциплина, решающая комплекс теоретических и практических задач, связанных с уменьшением возможности возникновения аварийных ситуаций и несчастных случаев на радиационно-опасных объектах.

4.2.1 Ионизирующее излучение

Излучение, взаимодействие которого со средой вызывает образование электрических зарядов называется ионизирующим. Ионизирующее излучение представляет собой поток частиц, обладающих дискретным или непрерывным спектром энергии. Данные частицы могут иметь(б - частицы и в - электроны) или не иметь(г - кванты, нейтроны) электрического заряда.

При прохождении через вещество заряженных частиц происходит передача ими своей энергии, расходующейся на возбуждение и ионизацию атомов и молекул. Для количественного определения переданной веществу энергии вводят понятие линейной передачи энергии S:

S = dE/dl

где dE-энергия, теряемая заряженной частицей в среде при прохождении элемента пути dl.

Заряженные частицы проходят разное расстояние в веществе в зависимости от их энергии и свойств мишени. В мягкой биоткани пробег б - частиц составляет несколько десятков микрон, а электронов 0.02 … 1.9 см. г -кванты при прохождении через вещество способны взаимодействовать с ним тремя путями: за счёт фотоэффекта, комптоновского рассеяния, образования электронно-позитронных пар (для высокоэнергетических квантов). Нейтроны, проходя через вещество вызывают ядерные реакции так, что в конечном итоге образуются заряженные частицы. Можно утверждать, что все виды перечисленных видов излучения являются ионизирующими.

4.2.2 Облучение организма

Облучение организма можно подразделить на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение возникает в результате попадания потока частиц в организм извне. Такое облучение могут создавать технологические установки, содержащие радиоактивные изотопы или ускорители частиц. Воздействие источника внешнего облучения на организм зависит от той энергии, которую несут частицы, величины их свободного пробега, расстояния от источника и его активности, а также времени облучения. Наибольшую опасность представляют источники нейтронного и г-излучения, так как нейтроны и г-кванты обладают наибольшей проникающей способностью.

Внутренне облучение вызывается попавшими в организм радиоактивными веществами. Наибольшую опасность представляют собой a- радиоактивные источники, поскольку вся энергия излучения поглощается в непосредственной близости от местонахождения источника, принося наибольший вред.

Ионизирующее излучение в основном носит вред тем, что под его воздействием происходит разрушение генетического аппарата клеток, что приводит либо к их гибели, либо, что хуже для организма в целом, к трансформации с утраченной дифференцировкой. Такие клетки могут образовать злокачественную опухоль, прорастающую в органы и нарушающие их работу. При получении определенной дозы облучения возникает так называемая лучевая болезнь, которая характеризуется поражением кроветворной системы, поражением слизистой оболочки тонкой кишки, нервной системы.

4.2.3 Дозиметрия

Для определения меры той части энергии, которая поглощена веществом при облучении ионизирующим излучением используют понятие поглощенной дозы:

D = dE/dm

где dE - энергия, поглощаемая элементом вещества массой dm. Единица дозы - Гр (грей) равна 1 Дж/кг. Поглощенную дозу чаще всего выражают, используя внесистемную единицу “рад”:

1 рад = 0,01 Дж/кг

Мощность дозы Р выражает дозу, полученную в единицу времени:

Р = D/t

где t - время облучения. Эту величину измеряют в рад/с или рад/ч:

1 рад/с = 0,01 Вт/кг

Для измерения поглощённой дозы г-излучения используют непосредственно измеряемую величину экспозиционной дозы Dэ, которая выражает ту часть энергии потока г -квантов, которая пошла на образование фотоэлектронов, комптоновских электронов и электрон-позитронных пар. Единица измерения в системе СИ-Кл/кг. Чаще измеряют экспозиционную дозу в рентгенах: Р = 2,58Ч10-4 Кл/кг

Мощность экспозиционной дозы обычно измеряют в мкР/ч.

Можно показать, что, приближенно, поглощенная биологической тканью доза г - излучения численно равна экспозиционной дозе в воздухе. Для этого необходимо соблюдения в системе “электронного равновесия" - условия, при котором все электроны, образующиеся в результате взаимодействия g-излучения со средой, полностью в ней поглощаются, что, по всей вероятности, и происходит в действительности.

4.2.4 Биологический эквивалент рада

Различные виды ионизирующего излучения по-разному воздействуют на биологическую ткань. Для введения количественной характеристики биологического воздействия на организм вводят так называемый “коэффициент качества излучения”, который зависит от величины линейной передачи энергии. Эта зависимость приведена в таблице:

Линейная передача энергии, мэВ/мкм воды	Коэффициент качества излучения
3,5 и меньше	1
7	2
23	5
53	10
175	20

Биологический эквивалент рада - доза любого излучения, обладающая тем же биологическим действием, что доза в 1 рад г - излучения. Коэффициенты качества приведены в таблице:

Виды излучения	Коэффициент качества излучения
г - излучение	1
в - излучение	1
б - излучение	10

Эквивалентная доза излучения сложного состава определяется по формуле:

Где Dэкв - эквивалентная поглощенная доза, бэр; Dп,i и KKi поглощенные дозы в радах и коэффициенты качества соответствующих компонент излучения.

4.2.5 Предельно допустимые дозы облучения

Приведённые ниже значения предельных доз облучения, согласно НРБ определяются, как не наносящие вреда здоровью, при наблюдении современными методами за облучаемыми, при равномерном накоплении в течение 50-и лет.

Группа органов	Доза, бэр/год
Всё тело, костный мозг	5
Лёгкие, желудочно-кишечный тракт	15
Костная ткань, щитовидная железа	30
Кисти рук	75

В свете представленных данных необходимо проведение постоянного сравнения доз, получаемых работниками в сфере атомной энергетики, с предельными с целью защиты их от поражения радиацией.

4.2.6 Расчёт защитных экранов от г - излучения

Предположим, что имеется источник г - излучения сложного состава, создающий дозу D0,i для каждой компоненты и полную дозу D0 без защитного экрана, и известна предельная доза облучения Dпр, по данным НРБ, то сначала рассчитывают так называемую кратность ослабления ki для i-ой компоненты:

а затем по таблице находят необходимую толщину защиты для имеющегося в наличие материала, выбирают максимальную и к ней прибавляют толщину слоя при k=2 для данной компоненты. Таким образом, можно вычислить толщину экрана для защиты от г - излучения из ряда доступных материалов (свинец, чугун, бетон).

Материал защиты	Слой половинного ослабления, см	Плотность, г/см3	Масса 1 см2 слоя половинного ослабления
Свинец	1,8	11,3	20
Сталь	2,5	7,86	20
Бетон	6,1	3,33	20
Слежавшийся грунт	9,1	1,99	18
Вода	18	1,00	18
Воздух	15 000	0,0012	18
Древесина	29	0,56	16
Обеднённый уран	0,2	19,1	3,9

4.2.7 Правила радиационной безопасности при работе на ОМ

Откачная машина территориально расположена на территории здания ВП1. Источниками радиационной опасности (излучения) являются каналы вывода частиц из ускорителя (здание построено впритык к галерее каналов вывода) и экспериментальная установка СВД (находится в соседнем с ОМ зале ПК). Поэтому при работе на ОМ необходимо неукоснительно соблюдать следующие правила:

1. К работе оператора ОМ допускаются лица старше 18 лет, прошедшие медицинское обследование с тщательным обследованием на пригодность работы в радиационных условиях.

2. Оператор обязан пройти инструктаж по радиационной безопасности, прежде чем приступать к работе.

3. Работа на ОМ организуется посменно, поэтому не рекомендуется находиться в её помещениях в нерабочее время (не в свою смену) без необходимости.

4. Во время работы оператор должен постоянно иметь при себе специальную кассету с фотоплёнкой, по состоянию которой (кассету выдают перед началом сеанса и изымают по его окончании) можно судить о полученной за период работы дозе излучения.

5. Оператор ОМ должен проходить медицинское обследование не реже одного раза в год. Без предоставления соответствующего документа он не будет допущен до работы.

6. В помещении операторской должен постоянно находиться дозиметр для оперативного измерения уровня излучения. В случае превышения допустимого радиационного фона немедленно покинуть помещение и сообщить об этом начальнику смены в ОРИ (отдел радиационных исследований).

7. Во время сеанса не рекомендуется без надобности подходить близко к ограждению установки СВД. При зажженной сигнальной лампе «радиация» проход за ограждение запрещён категорически (частицы летят в атмосфере).

8. При перемещении по территории зданий ВП1 и ПК необходимо выбирать маршруты, проходящие в стороне от каналов вывода частиц и установки СВД.

4.3 Обеспечение комфортных условий окружающей среды на рабочем месте оператора ОМ

Метеорологические условия, или микроклимат, в производственных условиях определяются следующими параметрами: температурой воздуха, относительной влажностью и скоростью движения воздуха на рабочем месте. При воздействии высокой температуры воздуха, возможен перегрев организма, который характеризуется повышением температуры тела, обильным выделением пота, учащением пульса и дыхания, резкой слабостью, головокружением и в тяжелых случаях - появлением судорог и возникновением теплового удара. Особенно неблагоприятные условия возникают в том случае, когда наряду с высокой температурой в помещении наблюдается повышенная влажность, ускоряющая возникновение перегрева организма. Вследствие резких колебаний температуры в помещении, обдувания холодным воздухом (сквозняки) на производстве имеют место простудные заболевания.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" устанавливаются оптимальные и допустимые метеорологические условия для рабочей зоны помещения, при выборе которых учитываются:

- время года - холодный и переходный периоды со среднесуточной температурой наружного воздуха ниже 10°С и теплый период с температурой 10°С и выше;

- легкие физические работы с энергозатратами до 172 Дж/с (100 ккал/ч);

- физические работы средней тяжести с энергозатратами 172-293 Дж/с (150-250 ккал/ч);

- тяжелые физические работы с энергозатратами более 293 Дж/с.

Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая человеком, составляет 0,2 м/с. В зимнее время года скорость движения воздуха в производственных помещениях не должна превышать 0,6 м/с, а летом - 1,0 м/с. В горячих цехах допускается увеличение скорости обдува рабочих до 3,5 м/с.

Все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явной теплоты, приходящиеся на 1 м3 объема помещения - 23,2 Дж/м3с и менее, и со значительными избытками - более 23,2 Дж/м3с. Явная теплота - это теплота, поступающая в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и оказывающая влияние на температуру воздуха в этом помещении. Так, для легкой работы, выполняемой в помещениях с незначительными избытками явной теплоты в холодный период года, допустимые параметры следующие: температура 19-25°С, относительная влажность не более 75%, скорость движения воздуха не более 0,2 м/с.

Естественное и искусственное освещение производственных помещений должно соответствовать утвержденным нормам проектирования естественного и искусственного освещения: СНиП 23-05-095 «Естественное и искусственное освещение». В помещениях с недостаточным естественным светом и без естественного света должны применяться установки искусственного ультрафиолетового облучения в соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий и Указаниями к проектированию установок искусственного ультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях, ГОСТ ИСО 8995-2002 «Освещение рабочих систем внутри помещений».

При искусственном освещении нормируемая величина освещенности 150лк должна быть обеспечена системой общего освещения. В механических, в помещениях с кондиционированной атмосферой и подготовительных помещениях цехах следует применять систему комбинированного освещения (общее и местное), в котором общее освещение должно составлять не менее 300 лк. В рабочей зоне должна быть обеспечена освещенность 1500 лк. При наладке, ремонте и устранении сбоев освещенность должна быть 2500 лк. При использовании люминесцентного освещения должна быть исключена возможность возникновения стробоскопического эффекта.

Чистка стекол, оконных проемов и световых фонарей должна производиться не реже 2 раз в год. Чистка ламп и осветительной арматуры должна производиться: в механических цехах станкостроительных заводов, в цехах с кондиционированной воздушной атмосферой и заготовительных цехах не реже 4 раз в год; в механических цехах инструментальных заводов и инструментальных цехах - не реже 2 раз в год.

4.4 Выводы

Были выявлены основные вредные и опасные факторы при работе с откачной машиной: высокие токи и напряжения преобразователей и электродвигателей, повышенный радиационный фон. Обозначены необходимые меры для снижения риска получения ущерба (травм, заболеваний, осложнений): наличие защитного заземления, радиационных экранов, необходимость контроля радиационного фона в помещениях, регулярный медосмотр сотрудников, работающих на ОМ.

5. Исследовательский раздел

В этом разделе приводится описание криогенного уровнемера Model LM-500, методы и результаты исследования его азотного датчика.

5.1 Уровнемер Model LM-500 Liquid Cryogen Level Monitor