Автоматизация технологического процесса получения детали "Кронштейн" с применением автоматизированной линии штамповки и штампа последовательного действия, использующего заготовку – ленту

6. Экология

6.1 Очистка промышленных выбросов в атмосферу от пыли, туманов, газов

Основное направление работ по удалению загрязнений предполагает создание местных отсосов в зоне их образования, что позволяет более эффективно очищать воздух при меньших энергозатратах. Удаляемый от источников загрязнения воздух, обычно проходит двухступенчатую очистку в сухих и мокрых пылегазоочистителях.

Из аппаратов сухой, инерционной очистки воздуха и газов от пыли наибольшее распространение получили циклоны. Этому способствовала простота конструкции, несложность изготовления, простота обслуживания, компактность установки и надежность работы.

Общим принципом циклонной очистки газов и воздуха от пыли является вращательное или вихреобразное движение двухфазного потока в аппарате круглого сечения, благодаря чему центробежная сила отбрасывает более тяжелые частицы пыли к стенкам аппарата, а более легкая газовая фракция удаляется через нейтральное газоотводное отверстие.

В поисках наиболее рациональной конструкции была создана большая группа различных типов циклонов - более 20 разновидностей, все они основаны на одном и том же принципе.

Циклоны могут применяться как в одиночном, так и в групповом исполнении, при этом они компонуются в два ряда или вкруговую в количествах 2, 4, 6, 8, 10, 12 и т.п. штук.

Эффективность работы циклонов колеблется в широких пределах от 33 до 98%. Это объясняется тем, что циклон эффективно работает только при расчетных скоростях воздуха или газа, а при пониженных - эффективность резко снижается. Учитывая это, в последние годы стали применять двухступенчатую очистку газов. Грубая очистка в циклоне, а в качестве второй ступени используют мокрые аппараты с воздухоочистительными каналами и внутренней циркуляцией воды - "ротоклоны" или "омикроны", которые обеспечивают высокую степень очистки. Однако эти аппараты очень чувствительны к изменениям воздушной нагрузки и требуют тщательного изготовления и установки импеллера строго по уровню.

Учитывая эти особенности работы ротоклонов, в последние года все большее распространение находят гидродинамические аппараты с упрощенной формой воздухоочистительного канала типа ПВМ и ГШ-2М. Эти аппарата хорошо зарекомендовали себя, поэтому их следует использовать для очистки воздуха.

Второй тип ротоклонов - барбатажно-вихревой пылеуловитель типа БВПК, который по сравнению с другими аппаратами мокрой очистки отличается высокой эффективностью, в нем степень улавливания пыли доходит до 98-99%, размеры частиц которой крупнее 5-10 мкм, незначительным расходом воды и компактностью установки. В этом основные преимущества данного аппарата. В зависимости от конфигурации пылеочистительного канала сопротивление системы может составлять от 500 до 2000 Па. Принцип работы пылеуловителя следующий: запыленный воздух или газ, двигаясь вниз, огибает импульсары, касается жидкости, считается от пыли и поворачивается на 180°, после чего выбрасывается в атмосферу. При уровне жидкости "0", когда она касается нижней кромки верхнего импульсора, начинается режим эжекции жидкости газом, диспергация капель жидкости, смачивание частиц пыли водой и их улавливание в пылеочистительном канале и в каплеуловителе. При повышении уровня жидкости выше 100 мм сопротивление резко возрастает, начинается чистое барботирование газа через жидкость, и при подъеме уровня жидкости до 200 мм или даже до 250 мм наблюдается "захлебывание" и запирание аппарата.

Основным недостатком конструкции данного типа аппаратов является то, что уровень жидкости в нем должен быть строго выдержан на высоте 75 мм с пределами отклонения 25 мм, что трудно выполнимо в условиях производства.

Шлам сливается через задвижку в нижней части его днища в транспортируемую металлическую емкость. Слив производят не реже одного раза в сутки.

Аппаратура, применяемая для очистки газов, нагретых до высоких температур, имеет определенные особенности.

Для осаждения наиболее крупных частиц пыли (более 40 мкм) обычно применяют сухие или мокрые инерционные пылеосадители и скрубберы различных конструкций. Наибольшее распространение нашли циклоны и мультициклоны, которые при температурах газов выше 400°С футеруются. В тех цехах, где имеется гидрошламоудаление, применяются для предварительной очистки газов мокрые пылеотделители.

Особенно плохо очищается пыль, имеющая на поверхности частиц пленки органических веществ. Наиболее широко для тонкой очистки пыли используют турбулентные скоростные мокрые пылеуловители, тканевые рукавные пылеуловители, дезинтеграторы, а также сухие и мокрые электрофильтры.

Скоростные мокрые пылеуловители с трубами Вентури, имеющие к.п.д. 97-98% и остаточную концентрацию пыли П = 0,1-0,06 Г/м3, состоят из коагулятора мелких частиц пыли, каплеосадителя и газодувки (дымососа). Вода подается в горловину трубы Вентури. Газовый поток, движущийся со скоростью 80-200 м/с, дробит воду на мелкие капли, обеспечивает хорошее перемешивание газов с каплями воды и осаждение на каплях мельчайших частиц пыли. Пыль, скоагулировавшаяся на каплях воды, улавливается в каплеосадителях инерционного типа (циклоны, скрубберы и т.п.). Высокая степень очистки достигается при скорости газового потока в горловине, равной 150-200 м/с; при этом гидравлическое сопротивление пылеуловителя, преодолеваемое за счет газодувки, составляет 1500 - 2000 мм рт.ст).

Преимущества этих пылеуловителей: простота эксплуатации, небольшие габаритные размеры, низкая стоимость сооружения. Недостатки: большие затраты электроэнергии, польщенная трудоемкость и малая надежность работы газодувки, опасность образования хлопков и взрывов в системе газоочистки из-за подсоса воздуха.

Мокрые пылеуловители с эжекторными трубами Вентури, имевшие к.п.д. 80%~97% и Пост. = 0,15-0,10 Г/м3, состоят из коагулятора мелких частиц пыли, каплеосадителя и водных насосов высокого давления. Газы проходят через горловину трубы Вентури с невысокой скоростью (10-15 м/с) в направлении перемещения газов. Подаются вода с большой скоростью (40-150 м/с). За счет разности скоростей воды и газов обеспечивается коагуляция пыли на каплях воды и эжекция газового потока. Преимущества этого пылеуловителя: высокая надежность, простота эксплуатации, отсутствие разряжения в системе газоочистки. Недостатки: ограниченные возможности из-за преодоления значительного гидравлического сопротивления устройств, обеспечивающих дожигание и утилизацию тепла газов.

Тканиевые фильтры, имеющие к.п.д. = 99% и П ост.= 0,05-0,07 Г/м3,
состоят из пучка матерчатых труб или мешков, размещенных в герметичном металлическом каркасе, имеющем в нижней части бункер для сбора пыли. Запыленные газы через бункерную часть каркаса проходят внутрь труб или мешков, фильтруются через ткань и выходят из фильтра через клапан чистого газа. Ткань очищается от пыли за счет периодического встряхивания или обратной продувки воздухом. При температурах газов 100-300% применятют синтетические волокна или стекло-ткань. Преимущества тканиевых фильтров: высокая степень очистки, низкий расход электроэнергии, низкое гидравлическое сопротивление. Недостатки: большие капитальные затраты и габариты; температура очищаемых газов ограничена 70-300°С

Дезинтеграторы, имеющие к.п.д. = 85-98% и П ост. = 0,5-0,05 Г/м3, состоят из улиткообразного корпуса, ротора с разбрызгивателем и лопатками шламоотстойника и каплеосадителя. Газы подаются в центральную часть корпуса за счет вращения ротора с лопатками и неподвижных прутьев, укрепленных в корпусе, перемешиваются с водой, подаваемой через разбрызгиватель. Центробежной силой капли воды, насыщенные пылью, отбрасываются на стенки корпуса и по ним стекают в шламоотстойник. Окончательное осаждение пыли производится в каплеотстойнике инерционного типа. Преимущества этих пылеуловителей: небольшие габаритные размеры, совмещение в одном аппарате коагулятора пыли и дымососа, возможность регулирования степени очистки за счет изменения мощности двигателя. Недостатки: сложность и высокая точность изготовления и ремонта, высокое разряжение, создаваемое в системе газоочистки и связанная с этим опасность подсоса воздуха, вызывающего хлопки и взрывы.

Электрофильтры, имеющие к.п.д. = 99% и П. ост. = 0,03-0,05 Г/м3, представляют собой каналы, стенки которых соединены с положительным полюсом высокого напряжения. Внутри каналов располагаются электроды, соединенные с отрицательным полюсом. Частицы пыли, проходя по каналам, ионизируются, приобретают электрический заряд и под его влиянием оседают на электродах. Для очистки газов применяют как сухие, так и мокрые электрофильтры. Преимущества электрофильтров: очень высокая степень очистки низкий расход электроэнергии и низкое гидравлическое сопротивление. Недостатки: большие габариты и высокая Стоимость сооружения, опасность возникновения хлопков и взрывов при очистке газов, содержащих окись углерода. [13]

6.2 Циклоны

Циклоны - устройства для отделения твердых частиц от газа; центробежные пылеуловители, конструктивные элементы которых обеспечивают вращательно - поступательное движение газового потока.

Принципиально циклоны работает по следующей схеме (рисунок 5.1). Обеспыливаемый газ поступает в образующую кольцевое пространство аппарата цилиндрическая часть, где движется по спирали с возрастающей скоростью от периферии к центру, спускается по наружной спирали, затем поднимается по внутренней спирали и выходит через выхлопную трубу. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенке циклоны и вместе с частью газа попадают в бункер. Часть освободившегося от пыли газа возвращается из бункера в циклоны через центр пылеотводящего отверстия, давая начало внутреннему вихрю.

Отделение частиц от попавшего в бункер газа происходит при перемене направления их движения на 180° под действием сил инерции. По мере движения данной части газа в сторону выхлопной трубы к ним присоединяются порции газа, не попавшего в бункер. Это не вызывает существ. увеличения выноса пыли в трубу, т. к. распределенное на довольно большом отрезке длины циклоны перетекание газа происходит со скоростью, недостаточной для противодействия движению частиц к периферии аппарата. Значительно большее влияние на полноту пылеулавливания оказывает движение газа в области пылеотводящего отверстия периферии аппарата.

1, 4 - входной и отводящий патрубки; 2 - корпус; 3 - пылевой бункер.

Рисунок 5.1- Схема течения газовых потоков в циклоне

Значительно большее влияние на полноту пылеулавливания оказывает движение газа в области пылеотводящего отверстия. Поэтому частицы чрезвычайно чувствительны к подсосам газа через бункер из-за увеличения объема потока, движущегося навстречу улавливаемой пыли. Отсюда видна важная роль бункера при осаждении частиц пыли в циклоны; использование таких аппаратов без бункеров или с бункерами уменьшенных размеров приводит к снижению эффективности пылеулавливания.

Конструкции циклоны весьма разнообразны. На рисунке 5.2 представлены основные виды циклонных пылеуловителей циклоны различаются по способу подвода газа, который может быть спиральным (рисунок 5.2,а), тангенциальным, или обычным (рисунок 5.2,б), винтообразным (рисунок 5.2,в) и осевым; циклоны с осевым (розеточным) подводом газа работает как с возвратом газа вверх в часть аппарата (рисунок 5.2,г), так и без него (рисунок 5.2,д). Аппараты последнего типа отличаются низким гидравлическим сопротивлением и меньшей по сравнению с циклонами иных типов эффективностью пылеулавливания. Простота конструкции прямоточных циклоны облегчает нанесение на них футеровки, что позволяет применять эти аппараты для осаждения крупных абразивных частиц пыли.

а - спиральный; б - тангенциальный; в -винтообразный; г - розеточный с возвратом газа; д - розеточный прямоточный.

Рисунок 5.2 - Основные виды циклонов

Групповые циклоны при больших расходах очищаемого газа применяют групповую компоновку аппаратов. Это позволяет не увеличивать диаметр циклонов и повышать эффективность пылеулавливания. Группа циклонов, составленная обычно из цилиндрических аппаратов, имеет общие коллектор загрязненного газа, сборник очищенного газа и пылевой бункер. Отвод обеспыленного газа от циклонной группы осуществляют либо через специальные устройства (улитки), устанавливаемые на каждом аппарате и объединяемые общим коллектором, либо непосредственно через него. Использование улиток уменьшает общую высоту группы. При равной производительности цилиндрические и конические аппараты отличаются большими габаритами и поэтому в групповом исполнении не применяются.

Батарейные циклоны (рисунок 5.3). Из выражения следует, что эффективность очистки газа в циклонах можно повысить путем увеличения скорости газа или уменьшения диаметра аппарата. Однако возрастание скорости связано со значительным увеличением гидравлического сопротивления. Поэтому для повышения эффективности работы циклонов желательны уменьшение их диаметра и замена одного аппарата несколькими малого диаметра. Такой принцип положен в основу устройства батарейного циклона (рис. 5.3,а). Последний состоит из многих (несколько десятков) параллельно работающих элементов (рис. 5.3,б) - циклоны небольшого диаметра, смонтированных в общем корпусе. Поступая в него, запыленный газ входит в газораспределительную камеру, ограниченную трубными решетками, в которыхр герметично укреплены циклонные элементы. Обеспыленный газ удаляется через выхлопные трубы элементов в общую камеру, а пыль собирается в коническое днище (пылесборнике).

Однако эффективность очистки в батарейном циклоне, как правило, на 20-25% меньше той, которая может быть достигнута в эквивалентном по диаметру обычном циклоне. Это объясняется перетоком газа из элементов с большим гидравлическим сопротивлением в элементы с меньшим сопротивлением.

Поэтому, а также из-за возможности образования отложений циклонные элементы должны иметь диаметр не менее 0,3 м. Каждый элемент отличается от обычного циклона преимущественно способом ввода запыленного газа, который поступает в элемент не по касательной, а сверху через кольцевое пространство между корпусом и выхлопной трубой. В этом пространстве на входе газа в каждый элемент установлен направляющий аппарат (винт или розетка с наклонными лопатками), сообщающий потоку газа вращательное движение. В отличие от обычных, батарейные циклоны сложнее в изготовлении, но имеют значительно меньшие габариты.

Благодаря невысокой стоимости, простоте устройства и обслуживания, сравнительно небольшому гидравлическому сопротивлению и высокой производительности циклоны являются наиболее распространенным типом сухих мехеханических пылеуловителей. [13]

1 - корпус; 2, 4 - камеры газораспределительные и для обеспыленного газа; 3 - циклонные элементы; 5 - пылесборник.

Рисунок 5.3 - Батарейный циклон (а) и его элемент (б)

6.3 Выводы

Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален.

В настоящее время определилось несколько основных направлений охраны биосферы, которые в конечном счете ведут к созданию безотходных технологий:

1) разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов;

2) создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе наиболее эффективных методов очистки сточных вод;

3) переработка отходов производства и потребления в качестве вторичного сырья;

4) создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материльных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов, является основным направлением технического прогресса.

Заключение

Подводя итоги, хочется ещё раз подчеркнуть проблемы, получившие современное решение в данном дипломном проекте после подробного анализа неблагоприятных факторов, которые в силу стечения обстоятельств сложились на АМО «ЗИЛ».

Нерациональность использования оборудования, устаревшие технологические подходы к анализу производства, а так же беспечно оставленная без внимания проблема экологии, и уж совсем, на мой взгляд, забытая тема безопасности жизни и здоровья должны быть исключены.

В данном дипломе мною были разработаны: рациональный технологический процесс изготовления детали «корпус инструментального ящика», состоящий из автоматизированной линии подачи заготовки - ленты, штампа последовательного действия и агрегативной малогабаритной компоновкой данного оборудования на производственной площади. Были учтены нежелательные для здоровья факторы, имеющие место в листоштамповочном цехе, а в частности подсчитан допустимый уровень шума, рассмотрены методы борьбы с ним, как в коллективном, так и в индивидуальном исполнении. Так же приведен обзор аппаратов для качественной очистки от пыли и других загрязняющих воздух веществ, широко распространенных на рынках и уже не раз примененных на отечественных и зарубежных производствах.

Литература

1. Катков В.Ф. Оборудование и средства автоматизации и механизации штамповочных цехов: учеб. пособие - М.: Машиностроение, 1985. - 384 с., ил.

2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке: учеб. пособие - М., Машиностроение, 1971. - 782 с.

3. Корсаков В.Д. Справочник мастера по штампам: учеб. пособие - М.: Машиностроение, 1972. - 192 с., ил.

4. Норицын И.А., Власов В.И. Автоматизация и механизация технологических процессов ковки и штамповки: учеб. пособие - М.: Машиностроение, 1967. - 388 с., ил.

5. Пейсахов А.М., Кучер А.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: 3-е изд., учеб. пособие - СПБ.: Михайлова В.А., 2005. - 416 с.

6. Банкетов А.Н., Бочаров Ю.А., Добринский Н.С., Ланской Е.Н, Трофимов И.Д. Кузнечно-штамповочное оборудование: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 576 с., ил.

7. Скворцов Г.Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки: подготовительные работы: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1970. - 318с., ил.

8. Оськин Ю.Ф., Буйлова З.Ф. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Организация производства» для студентов специальности 1204 «Машины и обработка металлов давлением»: М.: МГТУ «МАМИ», 1997. - 40 с.

9. Норицын И.А., Шехтер В.Я. Проектирование кузнечных и холодноштамповочных цехов и заводов: учеб. пособие - М.: Высшая школа, 1977. - 379 с., ил.

10. Барон Н.М., Квят Э.И., Подгорная Е. А., Пономарёва А.М., Равдель А, А., Тимофеева З.Н. Краткий справочник химико-физических величин: 4-ое изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1965. - 159 с.

11. Шатерина М.А. Технология конструкционных материалов: учеб. пособие для вузов - СПБ.: Политехника, 2005. - 597 с., ил.

12. Дыбаль С.В. Финансовый анализ: теория и практика: Учеб. пособие - СПБ.: «Бизнес-пресса», 2004. - 304 с.

13. Русанова А.А. Очистка промышленных газов от пыли: 2-ое изд. - М.: Высшая школа, 1981. - 376 с.

14. Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей: учеб. пособие - М.: Машиностроение, 1973. - 240 с.

15. Резчиков Е.А., Носов В.Б., Пышкина Э.П., Щербак Е.Г. Безопастность жизнедеятельности: учеб. пособие - М.: МГИУ, 1998. - 374с.

16. Айрбабамян С.А., Графкина М.В., Иванов К.С. Методические указания к лаб. раб. №2 «Измерение шума на рабочих местах» - М.: МГТУ «МАМИ», 2006.

Размещено на Allbest.ru