Электроснабжение завода по производству огнеупоров

Типичные схемы производства огнеупоров включают предварительную подготовку исходных материалов (огнеупорных глин, каолинов, магнезита, кварцита и др.), их обжиг (кроме кварцитов) для получения спекшегося полуфабриката, его измельчение, добавление связующего компонента (глины в шамотных огнеупорах, известкового молока в динасовых и т.д.), смешивание, формование (на прессах или иными способами) изделий массой обычно 3-25 кг, обжиг при 1300-1750 °С в туннельных и других печах. Изготовляют безобжиговые огнеупорные изделия, в том числе крупноблочные, а также плавленые огнеупоры. В производстве неформованных огнеупоров процесс заканчивается измельчением и смешением компонентов.

Огнеупоры применяют при сооружении тепловых агрегатов, печей для получения и плавки металлов, нагрева полуфабрикатов в металлургических и машиностроительных производствах, получения кокса, обжига цемента, установок высокотемпературных химических процессов, энергетических и других установок. Основное назначение огнеупоров - защита неогнеупорных элементов конструкции, а также внешней среды от воздействия высоких температур, расплавов, горячих газов и т.п. Большую часть огнеупоров (около 60%) потребляет чёрная и цветная металлургия.

При производстве огнеупоров существуют технологические установки, являющиеся шумовыми загрязнителями окружающей среды. К таким установкам можно отнести:

а) цех вращающихся печей;

б) цех подготовки глины;

в) цех помола шамота;

г) механический цех, компрессорная.

В механическом цехе при работе технологического оборудования наблюдаются выделения металлической стружки, пыли, то есть возникает опасность поражения электрическим током.

Рассмотрим некоторые вредные факторы, возникающие при работе в цехе.

На промышленных предприятиях при выполнении разнообразных технологических процессов происходит поступление в воздух рабочих помещений, вредные вещества, а также все возможные шумы. В одних случаях источником их является само технологическое оборудование, в других - вредные выделения образуются при выполнении технологических процессов.

Шум в окружающей человека среде создается многочисленными и разнообразными источниками, к главным из которых можно отнести техническое оборудование промышленных предприятий, вентиляционные, компрессорные установки. Шум, создаваемый промышленными предприятиями, технологическими установками не должен превышать предельно допустимых спектров.

При разработке проектов новых промышленных предприятий производится расчет ожидаемых шумовых полей в местах длительного пребывания людей (акустический расчет).

Таблица 4.1 - Данные по электрическим нагрузкам механического цеха

Причинами шума служат механические станки: токарные станки и автоматы, шлифовальные и сверлильные станки, пресса, прокатные станы.

В механическом цехе при работе технологического оборудования наблюдаются выделения металлической стружки, то есть возникают опасность поражения электрическим током.

Основной мерой защиты от поражения электрическим током в сетях напряжением до 1000 В является зануление.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток короткого замыкания превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя, а для автоматического выключателя с номинальным током более 100А - не менее 1,25.

Также необходимо рассмотреть задачу по обеспечению пожаробезопасности рабочего процесса.

Пожарная профилактика на предприятии имеет большое значение, т.к возникновение пожара повлечет за собой потерю больших материальных ценностей. Рассматривая административный корпус отметим, что его особенностью является небольшая площадь помещений. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окислении и источников зажигания. Горючими компонентами на предприятиях являются: строительные материалы акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, перфокарты и перфоленты, изоляция силовых, сигнальных кабелей, обмотки радиотехнических деталей и т.д. Особенностью корпусов завода является очень высокая плотность расположения элементов электротехники. При прохождении электрического тока по проводам и деталям выделяется тепло, что в условиях их высокой плотности может привести к перегреву, а, следовательно, и к возгоранию.

При проектировании новых или реконструкции старых зданий необходимо соблюдать мероприятия пожарной профилактики, руководствуясь при этом СН 512-78 "Инструкции по проектированию административных зданий и помещений" и СНиП 11-2-80 "Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений", в которых изложены основные требования к огнеопасности зданий и сооружений, противопожарным преградам, эвакуации людей из зданий и помещений.

Согласно СНиП 11-90-81 "Производственные здания промышленных предприятий" все производства подразделяются на 6 категорий. Для большинства технологических процессов в помещениях установлена категория пожарной опасности 13 (в производстве обращаются твердые сгораемые вещества и материалы), и относятся к "Д" категории. В зданиях 1 и 2 степеней огнеопасности при категории пожарной безопасности производства в СНиП 11-90-81 установлены обязательные размеры эвакуационных путей и выходов из помещений, размеры коридоров и выходов из коридора наружу или на лестничную площадку.

К первичным средствам тушения пожаров, предназначенным для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т.п.

Для того чтобы быстро локализовать и ликвидировать пожар на предприятии, сохранить при этом по возможности больше дорогостоящего оборудования целесообразнее воспользоваться порошковой системой пожаротушения.

4.2 Акустический расчет механического цеха

Рисунок 4.2 - Принципиальная схема сети переменного тока с занулением. А - аппарат защиты (предохранитель или автоматический выключатель); R_{о -} заземление нейтрали.

Рисунок 4.3 - Полная расчетная схема соединения зануления

Поскольку R₀ и R_п, как правило, велики по сравнению с другими элементами цепи, параллельная ветвь образованная ими создает незначительное увеличение тока короткого замыкания, что позволяет пренебречь им. В то же время такое допущение ужесточает требования к занулению и значительно упрощает расчетную схему, представленную на рисунке 4.4

Рисунок 4.4 - Упрощенная схема зануления

В этом случае выражение короткого замыкания I_{кз (}А) в комплексной форме будет:

I_кз = U_ф / (Z_м / 3 + Z_ф + Z_н +jХ_n), (4.5)

где U_ф - фазное напряжение сети, В

Z_т - комплекс полного сопротивления обмоток трехфазного источника тока (трансформатора), Ом

Z_ф = R_ф + jХ_n-комплекс полного сопротивления фазного провода, Ом

Z_н = R_н + jХ_n - комплекс полного сопротивления нулевого защитного проводника, Ом

R_ф и R_н - активное сопротивление фазного и нулевого защитного проводников, Ом

X_ф и Х_н - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого защитного проводников, Ом

Х_п - внешнее индуктивное сопротивление контура (петли) фазный проводник - нулевой защитный проводник (петля - фаза - нуль), Ом

Z_п =Z_ф +Z_н + jХ_n - комплекс полного сопротивления петли фаза - нуль, Ом.

С учетом последнего:

I_кз = U_ф / (Z_м / 3 + Z_n) (4.6)

При расчете зануления принято применять допущения, при котором для вычисления действительного значения (модуля) тока короткого замыкания I_кз модули сопротивления обмоток трансформатора и петли фаза - нуль Z_т / 3 и Z_п складываются арифметически. Это допущение также ужесточает требования безопасности и поэтому считается допустимым, хотя и вносит некоторую неточность (5%).

Полное сопротивление петли фаза - нуль в действительной форме определяется из выражения:

Z_n = Ц (R_ф + R_н) ² + (X_ф +Х_н + Х_п) ², Ом(4.7)

Формула для проверочного расчета определяется из и с учетом коэффициента кратности К тока короткого замыкания определяемого требованиями к занулению:

К Ч I_н Ј U_ф / (Z_т/3 + Ц (R_ф + R_н) ² + (Х_ф + Х_н + Х_п) ²⁾

Значение коэффициента К принимается равным К3 в случае если электроустановка защищается предохранителями и автоматическими выключателями имеющими обратнозависимую характеристику от тока. В случае если электроустановка защищается автоматическим выключателем имеющим только электромагнитный расцепитель (отсечку), то для автоматов с I_н до 100 А, К=1,4, а для автоматов с I_н>100 А, К=1,25.

Значение полного сопротивления масляного трансформатора во многом определяется его мощностью, напряжением первичной обмотки, конструкцией трансформатора.

Расчет зануления производится для электрооборудования механического цеха.

Исходные данные:

напряжение сети - 0,38 кВ;

мощность трансформатора - 1000 кВА;

мощность наиболее удаленного электроприемника (станок) Р=11,6 кВт;

длина кабеля от ТП до ШРА-1, L₁=55 м;

длина провода от ШРА-1 до станка, L₂=8 м.

Схема замещения приведена на рисунке 4.5

Рисунок 4.5

Определим токи нагрузки и выбор аппаратов защиты:

(4.8)

(4.9)

I_нпв=80 А; I_на=100 А.

Определим полные сопротивления элементов цепи:

а) сопротивление трансформатора для группы соединения D/У₀ - 11 Z_т=0,027 Ом.

б) сопротивление кабеля, при сечении фазной жилы 70 мм² и нулевой 50 мм² Z_пфо=1,8 Ом/км.

Z_п= Z_пфоЧ L₁=1,8Ч0,055 = 0,099 Ом; (4.10)

в) сопротивление провода при сечении фазной жилы 35 мм² и нулевой 25 мм² Z_пфо=2,54 Ом/км

Z_п= Z_пфоЧ L₂= 2,54Ч 0,008 = 0,02 Ом

Определим токи КЗ:

(4.11)

Определим кратность тока

кА(4.12), кА

условие I_кз I_нЧК, где К_а=1,25; К_пв=3,то 2030 А >100Ч3=300 А и 850 А>3Ч80=240 А

Определение времени срабатывания аппарата защиты: плавкой вставки определяется по защитной характеристике плавкой вставки, а для автомата принимается из справочника.

Время отключения автоматического выключателя - 0,2 секунды.

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

U_к1=I_кзЧZ_н1=2,03Ч0,044=89,3В,

где Z_н1 - сопротивление нулевой жилы кабеля, Z_н1=R_н1, так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Х_н1 алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

где r - удельное сопротивление алюминиевой жилы принимается равной 0,028 ОмЧмм²/м; S - сечение жилы, мм²; L - длина проводника, м.

U_к2 = I_кзЧ Z_н2 = 1,71 Ч0,008 = 13,6 В

где, где Z_н2 - сопротивление нулевого провода, Z_н2 = R_н2

Ток, проходящий через тело человека, равен:

(4.13)

Согласно ПУЭ такие величины тока являются допустимыми при времени воздействия 0,2 секунды, т.е. время срабатывания автоматического выключателя не превышает допустимых величин.

4.3 Обеспечение пожаробезопасности рабочего процесса

4.3.1 Расчет количества огнетушителей

В установке применен порошок ПСБ - бикарбонат натрия с 1-2% кремнеземистого высокодисперсного наполнителя АМ-1-300 и 10% талька. Для выбора порошка применяют дефекторные распылители с диаметрами выходных отверстий 10,12,15, и 25 мм. Определяют массовые расходы порошка

;(4.14) кг/с,

где кг/м²Ч с - требуемый удельный массовый расход порошка;

F - площадь защищаемого помещения = 400 м^2. Запас порошка определяют по наибольшему расходу.

;(4.15)

кг.

где время тушения, с.

В применяемой установке УСП-500 объем сосуда для порошка л.

По номограмме определяем диаметры трубопроводов: мм.

На основании данных проектирования установок порошкового пожаротушения принимаем суммарную площадь сечения выпускных насадок:

F_мас = (0,6ё0,8) ?Чd, (4.16)

F_мас =0,7Ч30=21 мм,

Таким образом, применяем две насадки диаметром по 10 мм.

Определяем число баллонов и узлов транспортирующего газа:

N=G_пЧP_атм/P_бЧр_оЧV_в, (4.17)

N=1200Ч10⁵/125Ч10⁶Ч123Ч0,3=13,0356.

Таким образом для тушения пожара в данном помещении хватит 13 баллонов со сжатым газом.

Рисунок 3.5 - Схема расположения огнетушителей

В соответствии с "Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий", залы (или подобные им помещения) необходимо оборудовать дымовыми пожарными извещателями.

В случае возникновения очага пожара следует немедленно сообщить об этом в городскую пожарную часть, руководству предприятия.

4.3.2 Разработка вопросов пожарной безопасности в цехах

Определение массы огнетушащего средства:

(4.18)

где q_расч=КЧ q_н ЧW_пом - расчетная масса огнетушащего средства (кг);

К- коэффициент не учитываемых потерь принимаемый по СН 75-76 1,07ё1,25 в зависимости от категорий пожарной опасности производства в защищаемом помещении и степени его герметичности;

q_н - массовая огнетушащая концентрация огнетушащего средства (0,637-0,768 кг/м³ для СО₂);

W_пом - объём защищаемого помещения м³;

К₂ - коэффициент, учитывающий остаток огнетушащего средства в системе, по СН 75-76 принимается 0,1ё0,4 в зависимости от вида огнетушащего средства диаметра и длины трубопроводов.

q_расч=КЧ q_н ЧW_пом= 1,25 Ч 0,768 Ч 100 = 96

(4.19)

Определение числа баллонов:

(4.20)

где 2- коэффициент, учитывающий 100% - запас огнетушащего средства (по СН 75-76);

q_бал - масса огнетушащего средства в баллоне

Определение диаметров трубопроводов (мм)

магистрального:

d_м=d_с Ч=12=37,947, (4.21)

распределительного:

d_р=d_сЧЦq_р/q_м=37,947=53125,

где d_с - диаметр сифонной трубки в рабочем баллоне

n_одн - число баллонов разряжаемых в данном направлений

q_р,q_м - количества огнетушащего средства, подаваемого соответственно по распределительному и магистральному трубопроводам.

Определение требуемого числа выпускных насадок.

,(4.22)

где d_н -диаметр насадка (мм).

Определение расчётного времени выпуска огнетушащего средства в защищаемое помещение (с)

,(4.23)

где q_тр - массовый расход огнетушащего средства через трубопровод данного направления (кг/с), принимаемый по СН 75-76 в зависимости от расчётной длины трубопровода t_н - нормативное время тушения -120с.

Углекислый газ, поступая в зону горения, производит охлаждающее и изолирующее действие. При испарении в воздухе 1 кг жидкой углекислоты образуется 500 л углекислого газа.

К аппаратам газового пожаротушения относится подвижной углекислотный огнетушитель типа УП-2М, который предназначен для тушения горящих твердых материалов, нефтепродуктов и электрических установок, где нежелательно применение воды. Огнетушитель оборудован двумя стальными баллонами, установленными на ручной тележке. Их емкость по 40 л, они заполняются углекислотой (под давлением 6 мПа, масса углекислоты в каждом баллоне 25 кг). Эффект тушения пожара достигается за счет охлаждения горючего вещества и за счет разбавления воздуха углекислым газом. Время действия одного баллона 120 с, дальность струи 3-3,5 м.

Возможно применение стационарной установки газового пожаротушения типа К431.

Кроме того, тушение небольших загорании производится ручными углекислотными огнетушителями типа ОУ-2,5,8, дающими струю снегообразной углекислоты 30-40 секунд на расстояние до 2 м, или углекислотно-бромэтиловыми огнетушителями типа ОУБ-7, дающими туманообразное облако, дальность его действия 4-5 м, время действия 40 с.

Согласно классификаций производств, механический цех с металлорежущим оборудованием, в данном случае сверлильно - фрезерно-расточныйстанок690МФ4, относится к категорий Д (наличие только несгораемых веществ я материалов в холодном виде)

4.3.3 Пожарная сигнализация