Реконструкция электропривода компрессора животноводческих ферм АОЗТ "Детскосельский" Ленинградской области

Определив момент сопротивления механизма М_с, приравниваем значение среднего момента к моменту холостого хода, то есть М_ср. = М_о.

Зная скорость поступательного движения v можно определить угол поворота рабочего вала (кривошипа) д по формуле:

3) д = v · t, (37)

где t - текущая координата времени;

4) Дале определяем величину равную отношению амплитудного статического момента и среднего момента ч.

ч = М_сА/ М_ср,

Находим эквивалентный момент М_э. по формуле:

М_э = М_ср · ; (38)

Определив такие параметры как ч и отношение моментов М_э / М_ср. По графику М_э / М_ср = f (v · B) представленному на рисунке 14а, видим, как изменяются эквивалентный и средний момент в зависимости от электромеханической постоянной, при синусоидальной нагрузке эквивалентный момент двигателя всегда значительно меньше, чем при пиковой нагрузке с прямоугольным характером пика. С увеличением отношения эквивалентного и среднего моментов снижается электромеханическая постоянная и наоборот.

5) Задаёмся величиной r - радиусом кривошипа.

Радиус кривошипа r = 10 (см) = 0,1 (м).

6) Определим скорость поступательного движения кривошипа ? по формуле:

щ_ном.= щ_ном. · r, (39)

где щ_ном. - номинальная угловая скорость вращения электродвигателя (рад/с),

щ_ном.=101,53 · 0,1 = 10,2 (м/с)

7) Находим величину В - электромеханическая постоянная по формуле:

В = ·М_кр.дв. (40)

В = · 13 72 = 0,027 (Нм).

В дальнейшем определяем величину равную отношению амплитудного статического момента и среднего момента ч по формуле:

ч = 2 · (41)

ч = 2 · = 2,00

Рассчитав · В - произведение скорости движения кривошипа и электромеханической постоянной и ч - отношение амплитудного статического момента и среднего момента.

Затем строим кривую зависимости максимальных значений момента двигателя от электромеханической постоянной, то есть л_м = f (? · B) смотри (рис. 14б).

Примем что М_{с а} » М_ср, тогда эквивалентный момент равен:

М_э = ,(42)

где М_д.А. - амплитудное значение момента двигателя.

М_д.А.= М_кр. = 801,72 (Нм),

М_э. = 801,72/ = 566,9 (Нм).

8) Определяем необходимую перегрузочную способность двигателя л_м, работающего с нагрузкой, изменяющейся по синусоидальному закону.

л_м = М_max/М_ном. (43)

Для этого предположим, что двигатель по нагреву используется полностью, то есть что М_э. = М_ном.= 566,9 (Нм).

Таким образом максимальное значение двигателя М_max будет найдено по формуле (44) согласно М_ср. = М_о = 182,7 (Нм).

М_max = М_ср. + М_д.А.,(44)

Подставляя значения получаем:

М_max = 182,7 + 801,72 = 985 (Нм);

Перегрузочная способность равна л_м:

л_м = 985/566,9 = 1,73 (не должна превосходить ), так как л_м = ;

Анализируя этот расчёт можно сказать, что перегрузочная способность двигателя не превосходит , значит для такого режима проверка на перегрузку имеющих нормально л_м ? 2, не требуется.[3]



Рис. 14.

а. Кривые зависимости эквивалентного и среднего моментов от электромеханической постоянной;

б. Кривые зависимости максимальных значений момента двигателя от электромеханической постоянной.

График зависимости максимальных значений момента двигателя от электромеханической постоянной, то есть л = f (? · B), показывает какую кратность (перегрузочную способность) двигателя необходимо приложить, чтобы преодолеть динамические нагрузки компрессора.

Возвратно - поступательное движение рабочего органа механизмов приводит к появлению периодической пульсирующей нагрузки на валу электродвигателя, а изменение запаса кинетической энергии рабочего органа - к переменному моменту инерции механической части электропривода.

Осуществить выравнивание компрессорной нагрузки можно с помощью двух способов. Если приводимый механизм содержит несколько кривошипношатунных устройств (многоцилиндровый компрессор), то их рабочий процесс разносится по фазе. Одним из вариантов выравнивания компрессорной нагрузки является существенное завышение установленной мощности электродвигателя (невыгодный способ). Другим способом является навеска дополнительных маховых масс-маховиков (более рациональный вариант). В таких электроприводах преодоление пика нагрузки осуществляется за счет кинетической энергии маховика, которая высвобождается в момент пика нагрузки при снижении скорости электропривода. Данную задачу можно рассматривать как квазиустановившуюся, поскольку вполне можно допустить постоянство среднего значения момента сопротивления.

При рассмотрении маховиковых электроприводов можно сделать допущение о постоянстве суммарного приведённого момента инерции системы и переменной составляющей момента инерции можно пренебречь.

Исходной информацией для исследования квазиустановившихся процессов нагружения механизмов с кривошипно-шатунными устройствами являются нагрузочные и инерционные характеристики смотри рис. 15.

Синусоидальная эквивалентная нагрузочная характеристика рис. 16 используется при анализе механизмов с несколькими устройствами с фазовым разнесением процессов.

Нагрузочная характеристика должна быть эквивалентна реальной нагрузочной характеристике по энергетике и динамике. Если выполнить условие равенства периодов нагрузочных характеристик, пиковых моментов, и моментов холостого хода, то отклонение расчётной нагрузочной характеристики электродвигателя от реальной может быть признано допустимым. Следствием этих условий является равенство средних моментов. [8]



Рис. 16. Эквивалентная нагрузочная диаграмма

3.2 Расчет механической характеристики

Расчёт естественной механической характеристики электродвигателя начинаем с определения:

1) Номинальной угловой скорости вращения по формуле:

щ_{ном. дв.} = = 101,53 (рад/с); (1)

2) Номинального момента двигателя по формуле:

М_{ном. дв.} = 364,4 (Нм); (2)

3) Определяем пусковой момент двигателя М_п.дв. по формуле:

М_п.дв. = 1,2 • 364,4 = 437,3 (Нм). (3)

4) Определяем пусковой ток двигателя по формуле: где I_ном = 91(А). (4)

I_п = (5:7) • 91 = 480 (А);

д)Определяем номинальное скольжение по формуле:

где щ? - синхронная скорость об/мин.

щ? = 1000 (об/мин). S_ном = = 0,03 (5)

Для расчёта воспользуемся формулой Клосса:

М_п = , (25)

где М_к - кратность максимального момента электродвигателя.

М_к = 2,2;

s - скольжение (текущая координата);

? - угловое ускорение;

U • _{с min} = 0.9 - минимальное напряжение сети в относительных единицах;

М_п = = 1,2 - кратность пускового момента;

S _п = 1 - скольжение при пуске электродвигателя;

М_к = = 2.2 - кратность максимального (критического) момента электродвигателя.

Подставив М_п,М_к, S_п в формулу 25, имеем :

1,2 = ; (26)

Выразим (?), из уравнения (26):

4,4 · (1 + ?) = 1,2 · + 2,4 · ?;

4,4 + 4,4? - - 1,2 · - 2,4 · ? = 0;

Выразив (?), получим:

? = + 0,6 · - 2,2;

2). л_н = ;

л_н = 1 - кратность номинального момента;

Подставив S_н, л_н в формулу Клосса (25) получим :

1 = = ; (27)

Выразим (?) из уравнения 27:

4.4 = (1+ ?) = ;

2,4 · ? = - 4,4;

Выразив (?) получим:

? = + 13,88 · - 1,83; (28)

Приравняем правые части уравнений, получим:

+ 0,6 · - 2,2 = + 13,88 · - 1,83

Приравняем правую часть уравнения к нулю, получим:

- 13,28 · S_k - 0,37 = 0;

Преобразуем это уравнение, умножив левую часть на S_к, получим квадратное уравнение :

13,28 · S_K² + 1.37· S_к - 0,587 = 0;

Решая данное уравнение, получим[15, 23]:

D = b² - 4· а· с = 0,37² + 4 · 13,28 · 0,587 = 31,32

S_K = = = 0,196;

Подставив S_к = 0,196 в формулу (28), получим ? =0,953;

Для того чтобы удостоверится в правильности найденных значений, сделаем проверку подставив ? = 0,953 и S_K = 0,196 в формулы (25) и (27),получим:

1) л_н = ; 2) М_п = ;

1 ? ? 1,002; 1,2 ? ? 1,195;

Расчёт выполнен верно.[15, 16, 28]

Подставляя найденные ? и S_K в формулу (27) и задаваясь различными значениями скольжения, построим механическую характеристику двигателя (рис. 17). Данные расчётов сведены в таблицу 3.2.1

Данные для построения естественной механической характеристики асинхронного двигателя.

Таблица 3.2.1.

S	0	0,01	0,0125	0,03	0,196	0,2	0,5	0,7	0,9	1
M, (Hм)	0	142,12	174,92	364,42	801,72	801,36	645,02	543,71	466,45	433,6
щ,рад/с	104,7	103,6	103,3	101,55	84,17	83,76	52,35	31,41	10,47	0

Рис. 17. Естественная механическая характеристика

3.3 Расчёт энергетических показателей

а) Определение коэффициента полезного действия электродвигателя (с дросселем).

1) Определим коэффициент полезного действия электродвигателя ц по формуле:

? = , (45)

где Р?| - подводимая к двигателю электрическая мощность.

Р? = 37000 (Вт), Р₂ - полезная мощность.

Коэффициент полезного действия электродвигателя ? (без дросселя) был равен: ? = 0,85 %

По характеристике изображенной на рис. 18 (отношение токов ротора в зависимости от напряжения при работе с номинальной частотой и номинальной нагрузкой), определяем кратность напряжения К_u по формуле:

К_u = , (46)

где U - напряжение электродвигателя при включенном дросселе.

U =176 (В);

U_ном - фазное напряжение двигателя.

U_ном = 220 (В);

К_u = 176/220 = 0,8

Далее по этой же графической зависимости определяем отношение токов ротора, то есть I₂? / I₂?_н, согласно кратности максимального момента двигателя.

I₂? / I₂?_н. = 1,4

2) Находим полезную мощность электродвигателя Р₂ (без дросселя) по формуле:

P₂ = Pi· ?, (47)

Р₂ = 37000 · 0,85 = 31450 (Вт) = 31,45 (кВт).

2) Находим полезную мощность электродвигателя Р₂ (с дросселем при пониженном напряжении) по формуле:

Р₂? = Р₂ · I₂?/ I₂?_н.,(48)

Р₂' = 31,45 · 1,4 = 44,03 (кВт)

3) Определяем кратность напряжения К_u по формуле:

К_u = 0,85

4) Определяем ток холостого хода двигателя I_он.дв. по формуле:

I_он.дв. = 0,3 ч 0,4(I_ном.) (49)

I_он.дв. = (27,3 ч 36,4) (А)



Рис. 19. Отношение токов статора в зависимости от напряжения при номинальной частоте и номинальном напряжении при кратности максимального момента

Находим кратность тока холостого хода к номинальному току двигателя по формуле:

К = I_он.дв. / I_он.дв. (50)

К = 27,4/91 = 0,3

5) Но характеристике рис. 19 (отношение токов статора в зависимости от напряжения при работе с номинальной частотой и номинальной нагрузкой при кратности максимального момента) определяем кратность тока статора I₁/ I₁

I₁ / I_1н. = 1,5

6) Определяем полную мощность электродвигателя (с дросселем) Р₁? по формуле:

Р₁? = Р₁ · I₁ / I_1н.(51)

Р₁? = 37000 · 1,5 = 55500 (Вт) = 55,5 (кВт).

7) Определяем коэффициент полезного действия ? (при пониженном напряжении с дросселем) по формуле:

? = Р₂? / Р₁? ,(52), ? = 44030/ 55500 = 0,8

8) Произведём расчёт характеристики ? = f (Q) (рис. 21б) поршневого компрессора но формуле:

? = ,(52.1)

где Q - производительность компрессора (м³/ мин).

Q = 5,3 (м³/ мин).

Q_тeop. - теоретическое значение производительности.

Зная коэффициент полезного действия компрессора ? = 0,85, определяем по формуле 52.1 Q_тeop.

Q_тeop. = Q/ ? ,

Q_тeop. = 5,3 / 0,85 = 6,2 (м³/ мин).

Задаваясь различными значениями Q подставляя в формулу 52.1 определяем значения л и строим зависимость ? = f (Q), при Q_тeop. = const, которая изображена на рис.21б.

Расчётные данные сводим в таблицу 3.3.1.

Таблица 3.3.1.

Данные для построения характеристики ? = f (Q).

?	-	0,16	0,32	0,48	0,65	0,81	0,85
Q	м3/мин	1	2	3	4	5	5,3

Рис. 20. Изменение реактивной мощности при номинальной частоте, в зависимости от напряжения (кривые 1, 3, 5); и при номинальном напряжении в зависимости от частоты (кривая 4); кривая 5 - полная реактивная мощность

Из полученных данных можно сказать, что коэффициент полезного действия ?снизился на 0,05. Это связано с тем, что увеличились потери в роторной цепи, а также снизилась жёсткость характеристики и она стала более мягкой по отношению к естественной.

б) Определяем коэффициент мощности электродвигателя cos ц (с применением дросселя).

cos ц = Р/ S,(53)

где Р - активная мощность кВт,

S - полная мощность кВа,

По формуле 46 определяем кратность напряжения К_u:

1) К_u = 176/ 220 = 0,8

2) По графику изменения реактивной мощности при номинальной частоте в зависимости от напряжения рис.20 кривые 1, 3, 5 и при номинальном напряжении в зависимости от частоты (кривые 2, 4, 6) определяем кратность реактивной мощности Q_кр. (при пониженном напряжении с дросселем) согласно К_u = 0,8:

Q_кр. - 1,2;

3) Находим полную мощность S_ном. (при номинальном напряжении с дросселем) по формуле 53:

Sном. = Р/ cos ц;

S_ном. = 37/ 0,73 = 50,7(кВа);

4) При номинальном напряжении найдем реактивную мощность по формуле:

Q _ном. = ;(54)

Q _ном. = = 34,7 (кВар)

Подставив Q _ном. в формулу 55 определим реактивную мощность электродвигателя (с дросселем) Q

Q = Q _кр. · Q _ном. ,(55)

Q = 1,2 · 34,7 = 41,64 (кВар).

5) Определяем sin ц (отношение реактивной мощности к полной мощности) по формуле:

sin ц = Q / S_ном ;(56)

sin ц = 41,64 / 50,7 = 0,82;

6) Определяем коэффициент мощности cos(p электродвигателя (с дросселем) по формуле:

cos ц = ;(57)

cos ц = = 0,57

Задаваясь различными значениями производительности Q подставляя в формулу определяем значения мощности компрессора Р и строим зависимость Р = f (Q), при давлении р = 7атм.= const, которая изображена на рисунке 21а.

Р = Q · P (58)

Расчётные данные сводим в таблицу 3.3.2.

Таблица 3.3.2.

Данные для построения характеристики ? = f (Q). Таблица 3.3.2.

Q	м3/мин	0	1	2	3	4	5
Р	кВт	0	7	14	21	28	35

Выводы: из расчётов видно, что коэффициент мощности электродвигателя снизился на 0,16 из-за того, что в цепь статора электродвигателя на момент пуска ввели дроссель, тем самым увеличилась реактивная мощность.[7,20]

4. Электрические аппараты и электроснабжение

4.1 Выбор электрических аппаратов

По основным данным делаем расчёт и правильный выбор электрических аппаратов.

а)I_п.дв. = 480 (А); I_ном.дв = 91 (А);

Выбираем трёхполюсный автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем.

I_Э ? 1_,2*I_п.дв.,

где I_э - ток уставки электромагнитного расцепителя.

1_Э ? 1,2 · 480 = 576 (А)

Из справочных данных в соответствии с ПУЭ выбираем автоматический выключатель серии А3710Б. Номинальный ток I_ном. = 160 (А); напряжение U = 380 (В); ток уставки электромагнитного расцепителя I _Э = 600 (А); время отключения t_откл. =0,03 (с); габаритные размеры: 225Ч500Ч190 (мм).

б) Выбираем контактор переменного тока.

Серии КТ 6000; напряжение U = 380 (В); номинальный ток I_ном. = 100 (А); число полюсов - 3; допустимая частота включений 1/час = 1200. Дополнительные сведения: для тяжёлых режимов работы.

в) Из табличных значений выбираем четырёхжильный кабель с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами марки АВВГ - П пониженной горючести с заполнением. Сечение токопроводящей жилы составляет 70 (мм²); I = 140 (А).

г) Выбираем тепловое реле (количество - 2шт.) серии РТТ - 311;.Номинальный ток I_ном.= 125 (A); _уст.I_н = 106,2... 143,7 (А);

д) Выбираем кнопочную станцию типа ПКЕ - 222 - 2УЗ.

е) Среди выбранных электрических аппаратов асинхронный двигатель остаётся тот же самый.

ж) Выбираем реле времени типа РВ - 200 предназначено для переключения нагрузки с регулируемой задержкой времени. Время задержки составляет 0,24 с. Количество внутр. реле / ток контакта, А 1 - 5 ; масса, кг - 0,1 ; габаритные размеры 17Ч90Ч58. [7] Основные параметры электрических аппаратов приведены в нижеуказанных таблицах.[4.1.1. - 4.1.6.]

Таблица 4.1.1.

Основные параметры автоматического выключателя.

Тип	Ток уставки, А	Время отключения, с (tоткл.)	Номинальное напряжение Uном, В	Ток номинальный, А	Габаритные размеры, мм	Число полюсов
А3710Б	600	0,03	380	160	225Ч500Ч190	3

Таблица 4.1.2.

Основные параметры контактора.

Тип	Номинальное напряжение Uном, В	Ток номинальный, А	Число полюсов	Допустимая частота включения 1/час
КТ 6000	440	100	3	1200

Таблица 4.1.3.

Основные параметры теплового реле.

Тип	Ток уставки	Ток номинальный, А
РТТ-311	106,2..143,7	125

Таблица 4.1.4.

Основные параметры кнопочной станции.

Тип	Номинальное напряжение Uном, В
ПКЕ-222-2УЗ	400

Таблица 4.1.5.

Основные параметры дросселя.

Ток номинальный, А	Номинальное напряжение Uном, В	Индуктивность катушки L, Гн	Индуктивное сопротивление X, Ом	число витков щ катущки
100	380	0,0003	0,09	11

Основные параметры реле времени. Таблица 4.1.6.

Тип	Время отключения	Ток номинальный, А	Номинальное напряжение Uном, В	Габаритные размеры
PB-200	0,24	1-5	220	17Ч 90Ч58

4.2 Электроснабжение

Основными задачами сельского электроснабжения являются - обеспечение требуемых качеств электроэнергии, надёжности и экономичности электроснабжения.

Изменение частоты в пределах нескольких процентов номинальной в основном влияет на работу асинхронных двигателей. При снижении частоты тока соответственно уменьшается частота вращения электродвигателей, несколько увеличиваются ток, максимальный момент и нагрев двигателя, а при увеличении частоты - наоборот.

Электроэнергия от генерирующей станции на напряжение 110 кВ передаётся по линии электропередач (ЛЭП) на главную понизительную подстанцию (ГПП) комплекса “Детскосельский”, на которой напряжение снижается до 10 - 35 кВ. От распределительного устройства (ГПП) это напряжение по кабельной ЛЭП (фидерам) передаётся к трансформаторным подстанциям ТП, расположенным в непосредственной близости от электропотребителей. На трансформаторных подстанциях величина напряжения снижается до 0,4 кВ и по воздушной или кабельной линиям поступает непосредственно к потребителю электроэнергии (животноводческие фермы, производственные помещения и объекты). Линии электропередач имеют четвёртый (нулевой) провод, позволяющий получить фазное напряжение 220В, а также обеспечивать защиту электроустановок.

Схема электроснабжения относится ко второй категории по надежности обеспечения электроэнергией. Электроприёмники второй категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из них допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. Допускается питание электроприёмников второй категории по одной линии и от одного трансформатора, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта линии или замена повредившегося трансформатора за время не более одних суток.[2, 7]

5. Безопасность и экология

5.1 Анализ условий и безопасности труда на проектируемом объекте, обоснование путей профилактики травматизма

Охрана труда осуществляется в соответствии с положением о работе по охране труда на предприятиях, организациях и учреждениях [1].

Микроклимат в производственном помещении и на рабочем месте оказывает существенное влияние на самочувствие работающего.

На данном объекте фактическое состояние условий труда на рабочем месте приведено в таблице 6.1.

Таблица 6.1.

Фактическое состояние условий труда на рабочих местах

Показатель	Нормируемое	Фактическое
	значение	значение
Категория работ	средней тяжести	средней тяжести
Температура, °С	18…20	10
Относительная влажность, %	60...40	80
Скорость движения воздуха, м/с	0,2	0,2
Освещённость, лк	100	100
Уровень звукового давления при частоте 1000 Гц, дБ	80	83

Данные таблицы свидетельствуют о неблагоприятных условиях. Температура окружающего воздуха ниже нормы. А влажность - выше. Уровень звукового давления также превышает норму. Это все приводит к снижению производительности труда и повышению уровня травматизма на рабочих местах.

Категории работ производимые на объекте персоналом приведена в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Категории работ производимые на объекте штатным персоналом

Показатели	Фактические значения
Физическая динамическая нагрузка (кг м): региональная - перемещение груза до 1 м общая нагрузка: перемещение груза - от 1 до 5 м - более 5 м	3520
Масса поднимаемого и перемещаемого вручную груза (кг): при чередовании с другой работой постоянно в течение смены суммарная масса за каждый час смены: - с рабочей поверхности - с пола	0,8 550
Стереотипные рабочие движения (кол-во)
локальная нагрузка
региональная нагрузка	21000
Статическая нагрузка (кгс х с): одной рукой двумя руками с участием мышц корпуса и ног	6600 13200
Рабочая поза	стоя до 80%
Наклоны корпуса (количество за смену)	200
Перемещение в пространстве (км) по горизонтали по вертикали	1,5

Из таблицы видно, что по показателям тяжести трудового процесса дежурного персонала компрессорной станции относится к категории тяжести труда 2а.

Должностные обязанности инженера по охране труда. Осуществляет контроль за соблюдением в подразделениях предприятия законодательных и иных нормативных правовых актов по охране труда, за предоставлением работникам установленных льгот и компенсаций по условиям труда. Изучает условия труда на рабочих местах, подготавливает и вносит предложения о разработке и внедрении более совершенных конструкций оградительной техники, предохранительных и блокировочных устройств, других средств защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов. Участвует в проведении проверок, обследований технического состояния зданий, сооружений, оборудования, машин и механизмов, эффективности работы вентиляционных систем, состояния санитарно-технических устройств, санитарно-бытовых помещений, средств коллективной и индивидуальной защиты работников, определении их соответствия требованиям нормативных правовых актов по охране труда и при выявлении нарушений, которые создают угрозу жизни и здоровью работников или могут привести к аварии, принимает меры по прекращению эксплуатации машин, оборудования и производства работ в цехах, на участках, на работах местах. Совместно с другими подразделениями предприятия проводит работу по аттестации и сертификации рабочих мест и производственного оборудования на соответствие требованиям охраны труда. Участвует в разработке мероприятий по предупреждению профессиональных заболеваний и несчастных случаев на производстве, по улучшению условий труда и доведению их до требований нормативных правовых актов по охране труда, а также оказывает организационную помощь по выполнению разработанных мероприятий. Контролирует своевременность проведения соответствующими службами необходимых испытаний и технических освидетельствований состояния оборудования, машин и механизмов, соблюдение графиков замеров параметров опасных и вредных производственных факторов, выполнение предписаний органов государственного надзора и контроля за соблюдением действующих норм, правил и инструкций по охране труда, стандартов безопасности труда в процессе производства, а также в проектах новых и реконструируемых производственных объектов, участвует в приемке их в эксплуатацию. Участвует в рассмотрении вопроса о возмещении работодателем вреда, причиненного работникам увечьем, профессиональным заболеванием или другим повреждением здоровья, связанными с выполнением ими трудовых обязанностей. Проводит вводные инструктажи по охране труда со всеми вновь принимаемыми на работу, командированными, учащимися и студентами, прибывшими на производственное обучение или практику.

Периодичность проведения инструктажей приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3.

Периодичность проведения инструктажей

Вид инструктажа	Должность инструктирующего	Регистрация
Вводный инструктаж	Инженер по Охране Труда	В личной карточке; в заявление по приёме на работу; в журнале вводных инструктажей.
Внеплановый инструктаж	Инженер по Охране Труда	Журнал первичных инструктажей, журнал внеплановых инструктажей
Целевой инструктаж	Производитель работ	В наряде, или в журнале нарядов допусков

Из таблицы 6.3. видно, что на компрессорной станции проводятся данные виды инструктажей в соответствии с требованиями стандарта. На данном объекте проводятся все необходимые мероприятия по охране труда.

Кроме этого инженер по ОТ осуществляет контроль за организацией хранения, выдачи, стирки, сушки одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, состоянием предохранительных приспособлений и защитных устройств, а также правильным расходованием в подразделениях предприятия средств, выделенных на выполнение мероприятий по охране труда. Составляет отчетность по охране труда по установленным формам и в соответствующие сроки.

Эксплуатируемое электрооборудование соответствует требованиям ПУЭ, ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей. Своевременно проводятся осмотры, испытания электрооборудования; проверяется обеспеченность элекгрозащитньтми средствами, их укомплектованность, содержание и профилактические испытания этих средств.

Техническое обслуживание, а также текущий ремонт электрооборудования проводится в соответствии с системой планового - предупредительного ремонта (ППРс.х).

5.2 Организационно - технические мероприятия по обеспечению безопасного производства работ в электроустановках

Согласно ПТБ, «Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ» следует обеспечивать следующие организационные мероприятия:

· оформление работы нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

· допуск к работе;

· оформление перерыва в работе, переводов на другое рабочее место, окончание работы.

Для работы со снятым напряжением выполняются следующие мероприятия:

· производим необходимые отключения и принимаем меры, препятствующие подаче напряжения на место работы, вследствие ошибочного или самопроизвольного включения коммутирующей аппаратуры.

· на приводах ручного и ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой вывешиваем запрещающие плакаты «Не включать - работают люди», «Не включать - работа на линии».

· проверяем отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения электрическим током. Замеры напряжения осуществляем указателем напряжения либо вольтметром.

· налагаем заземление в следующем порядке: сначала заземляющий провод присоединяем к системе заземления, затем закорачиваем проводники - к каждой фазе электроустановки.

· вывешиваем предупреждающие и предписывающие плакаты, ограждаем при необходимости рабочие места и оставшиеся под напряжением токоведущие части. Вывешиваем плакаты: «Работать здесь», «Заземлено», «Стой - напряжение».

5.3 Инженерно - технические решения. Заземление

Для обеспечения безопасности персонала необходимо чёткое соблюдение техники безопасности на рабочем месте, а также, при проектировании установки, предусмотреть ряд защитных мер для предотвращения поражения электрическим током. Для защиты от пробоя изоляции на корпус в электроустановках с напряжением переменного тока 380В и выше необходимо выполнять заземление токоведущих частей.

Каждый заземляемый элемент электроустановки присоединяется к заземлителю посредством отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий провод нескольких заземляемых частей электроустановки запрещается. Для эффективной защиты электроустановки при удельном сопротивлении грунта до 100 Ом, сопротивление заземлителя не должно превышать 30 Ом [5].

Рассчитаем сопротивление заземлителя при следующих исходных данных:

одиночный вертикальный заземлитель выполнен из угловой стали (равносторонний уголок 50Ч50Ч5мм, длинной L = 2,5м), t = 0,7 м, h = 1,6 м, р? = 1800мм, р₂, = 800м·м. [6]. Заземлитель соединён с заземляющим устройством стальной полосой (40 Ч 4 мм, длиной 1 = 5 м).



Рис. 22. Одиночный вертикальный заземлитель в двухслойном грунте.

Сопротивление вертикального заземлителя, выполненного из угловой стали, определяется по формуле 5.1,

R_в = · ( 1n + 0,5 1n ) ·K_CEЗ.., (6.1)

где, ??_э - эквивалентное удельное электрическое сопротивление грунта. Ом м,

b - ширина полки уголка, м.

K_CEЗ. - коэффициент сезонности, учитывает промерзание и увлажнение грунта, в нашей зоне, для вертикального заземлителя равен 1,8[5]

t_в. = + t.,

Эквивалентное электрическое сопротивление земли ??_э рассчитывается по формуле 6.2,

??_э = ., (6.2)

где, L, h - размеры указанные в соответствие с рисунком 22,

t? = 0,7 + L = 0,7 + 0,5 · 2,5 = 1,95 м.,

??э = = 36,З6 Ом·м.,

По формуле 6.1. имеем,

R_В = · ( 1n + 0,51n ) · 1,8 = 40,6 Ом.,

t_в. = + t. = + 0,7 = 3,2 м

Определим число вертикальных заземлите лей, по формуле 6.3,

N_в. = ., (6.3)

где, R_H. - нормируемое сопротивление, 30 Ом. [6]

- коэффициент использования вертикальных электродов, размещённых в ряд, 0,7, таблица 8.2 [1].

В соответствии с формулой 6.3,

N_в. = = 1,93 шт.

Принимаем число вертикальных электродов 2.

Сопротивление горизонтального заземлителя, выполненного из полосовой стали, определяется по формуле 6.4,

R_r = 1n · K_СЕЗ.., (6.4)

где, а - ширина стальной полоски, 4 см;

L - длинна стальной полоски, в соответствие с планом компрессорной станции 5 м.

K_СЕЗ.. -коэффициент сезонности, в нашей зоне для горизонтальной, протяженной полосы равен 4,5[6].

По формуле 6.4 имеем,

R_r = 1n · 4,5 = 293,9 Ом

Уточняем число вертикальных электродов с учётом сопротивления горизонтальной полосы, по формуле 6.5,

N = · ( - ).

где, з_r. - коэффициент использования соединительной полосы в ряду, 0,8 таблица 8.8 [2]

N = · ( - ) = 1,77 шт

В соответствие с формулой 6.5 принимаем два вертикальных электрода. Общее сопротивление горизонтального и вертикального заземлителей, определяется по формуле 6.6,

R_общ. = = = 26,87 Ом

Если ??_э. больше 100 Ом·м, то R_общ. должно быть равно 0,3 ·??_э.,но не более десятикратного значения допустимой величины R_доп. = 30 Ом.

5.4 Противопожарная профилактика при эксплуатации электроустановок

Помещение компрессорной станции относят к категории В - пожароопасные производства. По степени пожароопасности относится к классу П-Па.

Для систем вентиляции и отопления обеспечения надежности работы вся аппаратура управления находится в электрощитовой, пожарный щит оборудован: пенным огнетушителем огнетушитель ОП-5 или ОУ-2-1 1шт; багром - 1шт; топорами - 2 шт; лопатой - 1 шт; ведрами- 2 шт.

Здесь же находится ящик с песком и приставная лестница. В случае пожара внутри помещения используем для тушения и внутренний водопровод. Пожарный инвентарь размещается на видных местах и имеет свободный доступ. Кроме этого существуют свободные подъезды для машин пожарных расчётов, в случае возникновения пожарной ситуации.

Запрещается пользоваться пенными огнетушителями для тушения загоревшихся электропроводов электрооборудования, находящегося под напряжением. В данном случае тушение пожара может производиться только после обесточивания электроустановки.

Оповещение о пожаре на данном объекте осуществляется с помощью телефона.

При невозможности отключения тока пользоваться для тушения можно только сухим песком или углекислотными огнетушителями.

5.5 Экология

Загрязнение водных объектов. Под загрязнением водных объектов понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдаются отклонения от норм при увеличении нормируемых вредных компонентов. Основное нормативное требование качества - это соблюдение ПДК (предельно - допустимая концентрация).

Предельно - допустимая концентрация для водного объекта, такая концентрация, при увеличении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. Значение ПДК pH кислотно - щелочного баланса равно 7 мл/л; ПДК хлора равно 1,2мл/л; ПДК угарного газа СО = 7924 мл/м³.

Основным вопросом раздела “загрязнение воды”, является принятие организационно - технических мер, для наименьшего сброса загрязняющих веществ во все водные объекты.

Инженерные способы защиты воды

Главным и наиболее эффективным являются современные технологии производства, при котором можно полностью исключить сброс отходов в сточные воды. Жидкие фазы - заменяют в газовые. Воду заменяют другими растворителями (охладителями), применяются безводные процессы полимеризации, например, при производстве каучука (синтетическая резина) раньше использовали воду для эмульсионной полимеризации.

Актуально на сегодняшний день применение в целях экономии воды - оборотный цикл.

Большое значение имеет разработка локальных методов очистки стоков по месту их возникновения. В основе положены различные химические и физические методы очистки или их сочетание.

Широко используется биохимическая очистка промышленных стоков, в которых содержится большое количество органических веществ. Очистка основана на использовании микроорганизмов в процессе их жизнедеятельности и различных органических и минеральных соединений. Данный метод эффективен для пищевой промышленности, а также на предприятиях АПК. Недостатки метода - высокая стоимость и массогабаритные размеры.

Загрязнение почвы

Почва - верхний слой земли, который образуется и развивается в результате совместного воздействия воздуха и воды, климатических условий и живых организмов.

Важным свойством почвы является - плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений.

Очень велико значение леса в охране водных ресурсов. Нельзя допускать загрязнение почвы с помощью различных жидкостей содержащих вредные вещества. Для этого существующую систему канализации дополняют установкой гидрофильтров и отстойников, позволяющих снизить уровень содержания вредных веществ до допустимых норм.

Все горюче - смазочные материалы и другие вредные вещества собираются в ёмкости и вывозятся для угилизации. При случайных разливах этих веществ их собирают при помощи опилок, которые в последствии также утилизируют.

Загрязнение атмосферы

Для участка компрессорной станции предлагается: не допускать загрязнения атмосферы, для чего установить в системе местной вентиляции ценгробежный ротационный пылеуловитель типа ЦРП, а в системе местной вентиляции установить для электростатической очистки воздушной среды от масляного аэрозоля в виде двухзонного электрофильтра позволяющего улавливать туман маслянистых жидкостей.

Шум и вибрация стали одним из загрязнителей окружающей среды. Шумы высокой интенсивности отрицательно действуют на организм человека.

5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

В данной дипломной работе проводим оценку химической обстановки для компрессорной станции сельскохозяйственного производственного комплекса, “Детскосельский”, при аварии в холодильных помещениях, так как она является наиболее реальным и опасным источником химического заражения. На территории холодильного помещения находится обвалованная ёмкость, содержащая 0,8 тонн хлора. Учтём, что расстояние между холодильным помещением и компрессорной станции составляет 2 км.

Исходные данные для расчета:

1) авария на территории холодильного помещения; выброс 0,8 тонн хлора; емкость обвалована.

2) Расстояние от холодильного помещения до компрессорной станции - 2 км.

3) Открытая местность.

Находим глубину распространения заражённого воздуха с поражающей концентрацией хлора при скорости ветра 1 м / с по таблице 21 из [1]

· при инверсии Г=6 км

· при изотермии Г~ 1,2 км

· при конвекции Г= 0,3 км

Если скорость ветра больше 1 м / с, то при определении глубины учитываем поправочные коэффициенты, которые приведены в табл.1. [1]

Поправочные коэффициенты для учёта влияния скорости ветра на глубину распространения заражённого воздуха.

Таблица 1.

Состояние приземного Слоя воздуха	Скорость ветра ?, м/с.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Инверсия	1	0,6	0,5	0,4	-	-	-	-	-	-
Изотермня	1	0,7	0,55	0,5	0,45	0,4	0,38	0,36	0,34	0,32
Конвекция	1	0,7	0,62	0,55	-	-	-	-	-	-

Далее ведём расчёт для инверсии, так как в остальных случаях (изотермия и конвекция) заражённый воздух с поражающей концентрацией не доходит до объекта.

Глубина распространения заражённого воздуха при инверсии в зависимости от ветра будет составлять:

При V=1 м/сГi=6 км

V=2 м/сГ 2=3,6 км

V=3 м/сГз=2,7 км

V=4 м/сГ4=2,3 км [l]

Далее производим расчёт на примере следующих случаев:

1. V₁ = 1 м/с

2. V₂=2m/c

3. V₃=3m/c

При V = 4 м/с инверсия наблюдается крайне редко, так как для этого необходимо, чтобы разность температур на расстоянии 50 см и 200 см от земли была равна ± 1,6 °С [1];

Определяем ширину зоны химического поражения для инверсии в выше перечисленных случаев по формуле:

Ш=0,03 · Г,[1]

тогда Ш₁ = 0,03 Г₁=0,03 · 6 = 0,2 км

Ш₂ = 0,03 Г₂=0,03 ·3,6 = 0,11 км

Ш₃ = 0,03 Г₃=0,03 · 2,7 = 0,1 км

Высоту зоны химического поражения определяем по формуле:

Н = 0,01 · Г₁[2}

тогда Н₁ = 0,01· Г₁ = 0,01 · 6 = 0,06 км

Н₂ = 0,01 · Г₂ = 0,01 · 3,6=0,04 км

Н ₃= 0,01 · Г3 = 0,01 · 2,7=0,03 км

Определяем площадь зоны химического поражения по формуле:

S = [3]

тогда S₁ = · Г₁ · Ш₁ = · 6 · 0,2 = 0,6 кмІ

S₂ = · Г₂ · Ш₂ = · 3,6 · 0,11 = 0,2 кмІ

S₃ = · Г₃· Ш₃ = · 2,7 · 0,08 = 0,1 кмІ

Определяем время подхода заражённого воздуха к компрессорной станции, по формуле:

Т_подх. = [4]

где R- расстояние до мастерских (R=2 км)

U - средняя скорость переноса ОЗВ (при V=1 м/с, U=2 м/с; при V=2 м/с, U=4 м/с; при V=3 м/с, U=6 м/с;)

тогда Т_{подх. 1} = = 17 мин;

Т_{подх. 2} = = 8 мин;

Т_{подх. 3} = = 6 мин;

В течение этого времени создаётся угроза поражения людей в компрессорной станции.

Время испарения хлора из обвалованной ёмкости при U=1 м/с находим по таблицам t₁=l,3 часа ? 78 мин.,; при U₂=2 м/с поправочный коэффициент - 0,70 t₂ = 1,3 · 0,7 = 0,91 часа ? 55 мин.,; при U₃ = 3 м/с поправочный коэффициент - 0,55 t₃ = 0.55 · 1.3=0,715 часа?42 мин.

Таким образом, при аварии на территории холодильных помещений создаётся угроза для жизни и здоровья людей.

Поэтому предусматривается организовать место для хранения противогазов и других средств индивидуальной защиты, которые позволяют в чрезвычайной ситуации сохранить жизнь и здоровье людей, работающих на этом предприятии.

С учётом 5 рабочих объекта и стоимости противогазов типа ГП - 5 = 800 рублей, затраты составят 4000 рублей. Данные расходы необходимо предусмотреть в смете в реальное время.

6. Технико-экономическое обоснование

Затраты, связанные с разработкой и внедрением проекта, складываются из затрат на создание проекта и затрат на модернизацию.

1) Затраты на создание проекта:

а) затраты труда - 6000 рублей;

б) материальные затраты - 500 рублей;

в) амортизация оборудования - 726 рубля.

Затраты на создание проекта - 7226 рублей.

2) Затраты на модернизацию:

а) затраты труда - 10000 рублей;

б) материальные затраты - 4000 рублей;

в) амортизация оборудования - не упитывается.

Затраты на модернизацию - 14000 рублей.

Общая сумма затрат равна - 21226 рублей.

Определим экономические показатели до реконструкции, и после реконструкции.

До реконструкции.

Произведём расчет, учитывая следующее допущения, срок окупаемости вновь введённого оборудования должен составлять не больше срока его эксплуатации, допустим по каким либо причинам оборудование будет эксплуатироваться 7 лет.

Основным критерием экономической целесообразности проекта является величина приведенных затрат, определяемая по формуле 6.1,

3=(И+Е_н.· К)·а.(7.1)

где, И- эксплуатационные издержки, руб.,

К - капитальные вложения, руб.,

Е - нормативный коэффициент капитальных вложений, принимается 0,1,

а - коэффициент дисконтирования, учитывает величину обесценивания денег, определяется по формуле 7.2,

а = . (7.2)

где, Е_н. нормативный постоянный коэффициент, 0,1

t - временные интервалы, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 лет.

Расчёт начнём с расчёта эксплуатационных издержек. Величину эксплуатационных издержек определяем по формуле 7.3, как сумму затрат на техническое обслуживание и технический ремонт, затрат на амортизационные отчисления и затрат на электрическую энергию.

И = Зто. + За. + Зэл.эн. (7.3)

Амортизационные отчисления определяются по формуле 7.4 в процентах от балансовой стоимости используемого оборудования.

За = Бб · На, (7.4)

где, Б_б - балансовая стоимость оборудования, руб.

Н_а - норма амортизационных отчислений, 10%.

Балансовая стоимость оборудования, определяемая по формуле 7.5,

Б_б = Ц · (1 + ). (7.5)

где, Ц- общая стоимость оборудования, руб.;

Ннац. - снабженческо-бытовая наценка, 11%;

Нм. - наценка на строительно-монтажные и пусконаладочные работы, 18%;

Нд - наценка предприятий на доставку техники, 7%;

Общая стоимость оборудования используемого на сегодняшний день на компрессорной станции составляет ориентировочно около 150000 руб.

Тогда балансовая стоимость оборудования на основе формулы 7.5:

Бб = 150000 · (1 + ) = 204000 руб.

Определим амортизационные отчисления на оборудование электропривода компрессора, согласно формулы 7.4,

ЗА. = 204000 * 0,1 = 20400руб.

Определим затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание, по формуле 7.6,

З_то. = Б_б · Нто. (7.6)

где, Нто. - нормативные отчисления на проведение текущего ремонта и технического ремонта, 8 %;

Зто. = 204000-0,08 = 36320руб.

Затраты на электроэнергию определяются по формуле 7.7,

З_эл.эн. = W · Ц_эл. · Т_исп. (7.7)

где, W - установленная мощность электрооборудования, кВт;

Ц_эл. - стоимость электроэнергии, 1кВтч;

Т_исп. - время использования оборудования в году, час.

Расход электрической энергии составляет около 40500 кВтч, если учесть, что 1 кВтч стоит около 1,25 рубля, то стоимость потребляемой энергии составляет 50625 рублей.

Определим сумму годовых эксплуатационных расходов по формуле 7.3,

И = 16320 + 20400 + 50625 - 87345руб.

Определим в соответствии с формулой 7.2 коэффициент дисконтирования, для первого года, расчет для остальных годов аналогичен, результат запишем в таблицу 7.1.1.

Таблица 7.1.1.

Приведённые затраты до реконструкции.

а	0,91	0,83	0,75	0,7	0,63	0,56	0,47
t, год	1	2	3	4	5	6	7
Зд.р., руб.	93133,95	84946,35	76758,75	71641,5	64477,35	57313,2	48102,15

а = = 0,91

Вычислим приведённые затраты по формуле 7.1,

Зд.р. = (87345 + 0,1-150000)-0,91 = 93133,95руб.

После реконструкции.

Балансовая стоимость оборудования составит по формуле 7.5,

Бб = 171226 · (1 + ) = 61641,36 руб.

Амортизационные отчисления по формуле 7.4,

За = 61641,3 · 0,1 = 6164,13 руб.

Затраты на техническое обслуживание и технический ремонт в год снизились за счет снижения расходов на приобретение запасных частей (муфт).

Зто.= 16320 - 1200=15120 руб.

Затраты на электроэнергию остаются прежними:

З_эл.эн. = 50625 руб.

Годовые эксплуатационные издержки по формуле 7.3,

И = 6164,13 +15120 + 50625 = 71909,13руб.

Определим приведённые затраты в соответствии с формулой 7.1, результаты по остальным значениям а запишем в таблицу 7.1.2.

ЗП.Р. = (71909,13 + 0,1-171226)-0,91 = 81018,8 руб.

Таблица 7.1.2.

Приведённые затраты после реконструкции.

а	0,91	0,83	0,75	0,7	0,63	0,56	0,47
t, год	1	2	3	4	5	6	7
ЗП.Р., руб.	81018,8	73896,34	66773,8	62322,21	56090	49857,77	41844,91

Годовой экономический эффект от проведённой реконструкции.

Определим годовой экономический эффект по формуле 7.8, для значения а = 0,91, результаты для остальных значений а запишем в таблицу 7.1.3.

Э = ЗдР - 3П Р.(7.8)

где, Зд_Р - затраты до реконструкции, 93133,95 рублей

3_{П Р}. - затраты после реконструкции, 81018,8 рублей

Тогда, согласно формулы 7.8,

Э = 93133,95 - 81018,8 = 12115,15руб.

Данные по остальным значениям а запишем в таблицу 7.1.3.

Таблица 7.1.3.

Расчёт экономического эффекта.

а	0,91	0,83	0,75	0,7	0,63	0,56	0,47
t, год	1	2	3	4	5	6	7
Э, руб.	12115,15	11050,01	9984,95	9319,29	8387,35	7455,43	6257,24

Определим срок окупаемости по формуле 7.9,

Т_о = . (7.9)

где, Ц - общая стоимость оборудования, 171226 рублей

Э - суммарный экономический эффект за 7 лет, полученный на основе формулы 7.8 и таблицы 7.1.3, 64569,42 рублей.

Тогда на основе формулы 7.9 получим,

Т_о = = 2,6 года

Выводы

В результате расчетов установлено, что за 2,6 года капиталовложения 171226 рублей окупятся по сравнению с базовыми приведенными затратами к капиталовложениями, что является вполне допустимой нормой.

Заключение

В моей дипломной работе в соответствии с заданием на дипломное проектирование была произведена реконструкция электропривода компрессора с целью обеспечения пусковых режимов без чрезмерных динамических нагрузок. При написании дипломной работы было выполнено:

1) рациональный выбор плавного пуска электродвигателя, для данных условий компрессорной станции;

2) рассчитаны основные параметры дросселя;

3) построена пусковая диаграмма с применением дросселя;

4) рассмотрены механические характеристики электродвигателя и приводимого механизма (компрессора);

5) выбрана коммутирующая и защитная аппаратура;

6) предложены меры направленные на экономию затрат на техническое обслуживание и технический ремонт за счёт снижения расходов на приобретение запасных частей;

7) проработаны вопросы по технике безопасности и экологии.

Технико-экономический расчёт показал целесообразность использования на данной компрессорной станции, дроссельный пуск. Годовой экономический эффект составил 64569,42 рубля. Срок окупаемости равен 2,6 года.

Список использованной литературы

1. Аграрная экономика: Учебник 2-е изд., Под ред. Малыша М.Н. - СПб.: Издательство Лань, 2002. - 688 с.

2. Акимов Н.Н., Ильин В.Г. Гражданская оборона на объектах сельскохозяйственного производства. - М.: Колос, 1984. - 335 с.

3. Алиев И.И. Электротехнический справочник. - М.: ИП РадиоСофт, 2002.

- 384 с.

4. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. - М., Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 722 с.

5. Атаманюк В. Г. и др. Гражданская оборона. - М.: Высш. шк., 1986. - 207 с.

6. Баранов А.Ф., Бизюкин Д.Д. Технический справочник железнодорожника.

- М., Государственное транспортное железнодорожное издательство,

1950.-795с.

7. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 1973. - 752с.

8. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.. Агропромиздат, 1990. - 496 с.

9. Видякин Ю.А., Кондратьева Т.Ф. и др. Колебания и вибрации в поршневых компрессорах. - Л.: Машиностроение, 1972. - 224 с.

10. Епифанов А.П. Электро-механические преобразователи. - СПб.: Издательство “Лань”, 2004. - 208 с.