и проверяем выполнение неравенств Re_в Re_max 278239 374901

Re_н Re_min, 85000 209945

Расчет диаметра отверстия диафрагмы при заданных исходных данных невозможен.

Диафрагма с коническим входом.

Выбирается верхний предел измерений по заданному наибольшему измеряемому расходу

= 25

Определяют номинальную потерю давления

= 0,1

Определим вспомогательную величину с:

Находим допустимое значение :

В зависимости в от вб находим приближенное значение в

- определяем значения верхней границы Re_в и нижней границы Re_н диапазона допускаемых значений Re в соответствии с п. 2.2.1.:

- рассчитываем значения верхней границы Re_max и нижней границы Re_min рабочего диапазона значений Re:

;

и проверяем выполнение неравенств

Re_в Re_max

Re_н Re_min,

Вычисляем отношение 0.1/7=0.014<0,5

Подсчитываем отношение по следующей зависимости:

, (5.32)

где - средний расход

Определяем поправочный множитель , учитывая ранее найденные приближенные значения в и

Находим вспомогательную величину :

В зависимости в от вб находим приближенное значение в

Определяем поправочный множитель , учитывая ранее найденные приближенные значения в1 и

Находим вспомогательную величину :

В зависимости в от вб находим приближенное значение в

Проверяем условие -<0,001 0,996-0,996=0<0,001

Принимаем относительный диаметр отверстия диафрагмы: в=в2 = 0,12

Рассчитываем параметры диафрагмы:

Значения температурного коэффициента линейного расширения материала СУ и ИТ могут быть рассчитаны в зависимости от температуры по формуле:

_t = 10^-6 [a₀ + a₁ (t / 1000) + a₂ (t / 1000)²],

где a₀, a₁, a₂ -- постоянные коэффициенты, определяемые в соответствии с приложением 2.

Для стали 20:

Рассчитаем значение температурного коэффициента линейного расширения материала при 20С:

Диаметр отверстия сужающего устройства при t=20 °С :

Рассчитаем значение температурного коэффициента линейного расширения материала при рабочей температуре 30С:

Диаметр отверстия сужающего устройства при рабочей температуре:



Длина цилиндрической части: е = 0,021d = 0,021*17=0,357?0,4.

Глубина скоса J и угол входа определяется в зависимости от по таблице 2.2.

При = 0,12:

d/J = 11,8 J=17/11,8=1,4 мм;

F=45.

Общая толщина Е диафрагмы Е= e+J?Е?0.1D 1,8?Е?5 примем Е=2 мм

5.2 Результаты автоматизированного расчета

Стандартная диафрагма

Максимальное значение числа Рейнольдса: remax= 374901,226292669

Минимальное значение числа Рейнольдса: remin= 209944,686723895

Верхний предел, вв:

bv= 0,2625

Нижний предел, вн:

bn= 0,1

Верхний предел числа Рейнольдса:

rev= 4781250

Нижний предел числа Рейнольдса:

ren= 85000

Вспомогательная величина, А:

A= 0,0254647908947033

Коэффициент скорости входа при _в:

E1= 1,20948631362953

Коэффициент скорости входа при _н:

E2= 1,00005000375031

Коэффициент истечения при Re_max и _в:

C1= 0,510880915308979

Коэффициент истечения при Re_max и _н:

C2= 0,600030102848471

Поправочный коэффициент K_ш1 при Re_max и _в: Kw1= 2,24637

Поправочный коэффициент K_ш2 при Re_max и _н: Kw2= 1,000664

Коэффициент расширения ₁ при _в, p_в, и p: eps1= 0,99463078296926

Коэффициент расширения ₂ при _н, p_в, и p:

eps2= 0,99641075

Вспомогательная величина, В1:

B1=0,780044197916558

Вспомогательная величина, В2:

B2= 0,0059830379178931

Вспомогательная величина, ₁:

sigma1= 29,632264020625

Вспомогательная величина, ₂:

sigma2= -0,7650466503874

Вспомогательная величина, В:

Be= 0,0196232321228986

Вспомогательная величина, :

sigma= -0,22939747653768

Относительный диаметр отверстия диафрагмы:

b= 0,18125

Максимальное значение числа Рейнольдса, remax:

374901,226292669

Минимальное значение числа Рейнольдса, remin:

209944,686723895

Верхний предел числа Рейнольдса:

rev= 279538

Нижний предел числа Рейнольдса:

ren= 85000

Диафрагма с коническим входом

Верхний предел измерений, :

qnom= 25

Номинальная потеря давления, :

pnom= 0,1Вспомогательная величина, С:

с= 0б0284705017366871Вспомогательная величина, в:

betaalfa= 0,0903539352100

Значение в:

beta= 0,11

Верхний предел числа Рейнольдса:

rev= 50000

Нижний предел числа Рейнольдса:

ren= 77,1428571428571

Максимальное значение числа Рейнольдса: remax = 37490,12262926

Минимальное значение числа Рейнольдса: remin = 20994,4686723895

Отношение :

pnom/p = 0,0142857142857

Отношение:

psr= 0,00869142857142857

Вспомогательный множитель, : epsilo1= 0,99644309327914

Значение в1:

beta1= 0,119378686296398

Вспомогательный множитель, : epsilo2= 0,99643287706690

Значение в2:

beta2= 0б119379852088974

Значение-<0,001:

epsilo2-epsilo1= -1,02162122463945E-5

Относительный диаметр отверстия диафрагмы:

b = 0,12

Диаметр при 20С:

d20=1,31209494E-5

Диаметр отверстияпри рабочей температуре: d = 17

Длина цилиндрической части, e:

el= 0,4

Толщина диафрагмы, Е:

Е= 1,8

Глубина скоса, J:

J= 1,4

Угол входа,F:

F= 45

5.3 Сравнительный анализ

Проведя анализ распечатки расчетов приложения автоматизированного проектирования диафрагм и сверив его с проведенным расчетом, видим, что расчетные параметры при ручном расчете и при автоматизированном расчете не отличаются. Исходя из этого можно сделать вывод, что программа работает корректно, ошибок в программировании алгоритмов не выявлено.

6. Инструкция для пользователя

Инструкция по работе с программой содержит следующие разделы:

- добро пожаловать!

- системные требования;

- интерфейс системы;

- общие сведения о системе;

- приемы работы;

- библиотеки;

- общие термины и определения;

- нормативная документация.

Раздел «Добро пожаловать».

Благодарим Вас за приобретение системы «ДИАФ 2015» и надеемся, что она будет верным и надежным помощником в вашей повседневной работе и позволит значительно расширить круг задач, решаемых на вашем предприятии при помощи САПР.

Основной задачей системы является сокращение времени на проектирование стандартных диафрагм и диафрагм с коническим входом. Это станет возможным благодаря автоматизации расчета диаметра отверстия и автоматического создания рабочего чертежа.

Требования к аппаратным средствам для работы с программным модулем:

Минимально допустимые уровни ОС:

- Windows 2000 SP2,

- Windows XP SP1.

Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и запуска системы:

- процессор - Intel Pentium IV 2 ГГц;

- объем оперативной памяти - 512 Мб;

- свободное пространство на жестком диске не менее 10 Мб;

- манипулятор "мышь".

При получении бумажных копий документов могут использоваться любые модели принтеров и плоттеров, для которых имеются драйверы, разработанные к установленной на вашем компьютере версии Windows.

Требования к аппаратным средствам для работы с системой трехмерного моделирования КОМПАС 3D:

КОМПАС-3D V9 SP1 предназначен для использования на персональных компьютерах типа IBM PC, работающих под управлением русскоязычной (локализованной) либо корректно русифицированной 32- или 64-разрядной версии операционных систем MS Windows 2000/XP/Vista.

Минимально допустимые уровни ОС:

- Windows 2000 SP2,

- Windows XP SP1,

- Windows Vista.

Замечание. Специфика работы КОМПАС-3D V9 SP1 на ПК под управлением Microsoft Windows Vista описана ниже, в разделе Особенности работы КОМПАС-3D V9 на ПК под управлением Microsoft Windows Vista.

Минимально возможная конфигурация компьютера для установки и запуска системы:

- процессор Pentium III с тактовой частотой 800 МГц;

- оперативная память 512 Мб;

- графический адаптер SVGA с видеопамятью 32 Мб;

- привод DVD-ROM;

- свободное пространство на жестком диске не менее 100 Мб;

- манипулятор "мышь".

Раздел «Интерфейс системы».

ДИАФ 2015 - однооконная система, содержащая главное меню и рабочую область.

При работе на экране отображается главное меню, которое содержит основные операции при работе с системой.

«Файл»:

Команда «Сохранить расчеты» осуществляет сохранение произведенных расчетов в текстовый документ.

Команда «Выход» осуществляет завершение работы программы.

«Операции»:

Команда «Выполнить расчет» осуществляет расчет параметров диафрагмы

Команда «Создать КД» осуществляет оформление рабочего чертежа на диафрагмы.

Данные операции можно выполнить из рабочей области с помощью соответствующих кнопок.

«БД»:

«Материал диафрагм» содержит список материалов для изготовления диафрагмы.

«Среды» содержит список газов и жидкостей и соответствующие им плотность и вязкостью

«Материал трубопровода» содержит список видов труб и материал трубопровода, состояний стенки трубопровода и условия эксплуатации, значений эквивалентной шероховатости среднеарифметического отклонения профиля шероховатости и относительной расширенной неопределенности.

«Справка» содержит инструкцию для пользователя по работе с программой «Содержание» и информацию о программе «О программе».

Рабочая область представляет собой поле для ввода исходных данных и поле для отображения результатов расчета.

Раздел «Общие сведения о системе».

Для разработки системы использовалась среда программирования Delphi.

Для создания рабочего чертежа используется система твердотельного моделирования КОМПАС-3D

Типы используемых фалов:

-*.cdw - файлы чертежей

Для создания отчета о результатах - Microsoft Word

Типы используемых файлов:

-*.doc - файлы текстовых документов

Раздел «Приемы работы».

Ввод исходных данных осуществляется с клавиатуры в соответствующие области. Некоторые данные выбираются из выпадающих списков (наименование среды, материалы). Расчет, сохранение отчета и оформление КД осуществляется последовательно: только после произведения расчета можно создать отчет, КД.

Раздел «Библиотеки».

Для расчета параметров диафрагмы необходимо знать материал изготовления, материал трубопровода, наименование среды (газ, жидкость).

Библиотека «Материал диафрагм» содержит список материалов для изготовления диафрагмы.

Библиотека «Среды» содержит список газов и жидкостей и соответствующие им плотность и вязкостью

Библиотека «Материал трубопровода» содержит список видов труб и материал трубопровода, состояний стенки трубопровода и условия эксплуатации, значений эквивалентной шероховатости среднеарифметического отклонения профиля шероховатости и относительной расширенной неопределенности.

Возможен просмотр, редактирование библиотек, занесение новых данных.

Навигацию по таблице можно осуществлять при помощи соответствующих кнопок.

Таблица 6.1

	- переход на первую запись
	- переход на последнюю запись
	- перемещение по записям вверх
	- перемещение по записям вниз
	- добавить запись
	- удалить запись
	- занести изменения
	- отмена
	- обновить

Раздел «Общие термины и определения».

Далее приведены термины и определения объектов проектирования, величин используемых при расчете и др. Термины с соответствующими определениями указаны в соответствии с ГОСТ 15528.

Сужающие устройства

Диафрагма: Тип стандартного сужающего устройства, выполненного в виде тонкого диска с отверстием, имеющим со стороны входа потока острую прямоугольную кромку.

Отверстие стандартного сужающего устройства: Круглое отверстие сужающего устройства, соосное трубопроводу при установке сужающего устройства в трубопровод.

Диаметр отверстия сужающего устройства: Диаметр части отверстия сужающего устройства, имеющей минимальную площадь поперечного сечения.

Относительный диаметр отверстия сужающего устройства: Отношение диаметра отверстия сужающего устройства к внутреннему диаметру измерительного трубопровода перед сужающим устройством.

Давление среды и перепад давления на сужающем устройстве

Давление среды: Абсолютное давление среды, измеренное до сужающего устройства в месте расположения отверстия для отбора давления. (p, Па)

Перепад давления на сужающем устройстве: Разность между значениями статического давления среды до и после сужающего устройства с учетом разности высоты положения отверстий для отбора давления до и после сужающего устройства. (Дp, Па)

Параметры потока и среды

Среда: Движущаяся по измерительному трубопроводу среда(жидкость или газ, в том числе сухой насыщенный или перегретый пар), расход и (или) количество которой подлежит определению.

Рабочие условия: Давление и температура среды, при которых выполняют измерение ее расхода и (или) количества.

Массовый расход среды: Масса среды, протекающей через отверстие сужающего устройства в единицу времени. (q_m , кг/с)

Число Рейнольдса: Отношение силы инерции к силе вязкости потока. (Re)

Показатель адиабаты (изоэнтропии) газа: Отношение относительного изменения давления к соответствующему относительному изменению плотности газа в процессе изменения его состояния без теплообмена с окружающей средой. ()

Коэффициент истечения: Отношение действительного значения расхода жидкости к его теоретическому значению. (C)

Коэффициент расширения: Поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение плотности газа, обусловленное уменьшением его статического давления после сужающего устройства или в его горловине. ()

Измерительный трубопровод

Измерительный трубопровод: Участок трубопровода, границы и геометрические характеристики которого, а также размещение на нем сужающего устройства, местных сопротивлений, средств измерений нормируются настоящим стандартом ГОСТ 8.586.2 -- ГОСТ 8.586.5.

Среднеарифметическое отклонение профиля шероховатости: Среднеарифметическое из абсолютных значений отклонения профиля от средней линии в пределах базовой длины. (Ra, м)

Эквивалентная шероховатость: Шероховатость, равная равномерной песочной шероховатости, по значению которой вычисляют такой же коэффициент гидравлического сопротивления, как и для фактической шероховатости. (R_ш, м)

Местное сопротивление: Трубопроводная арматура или другой элемент трубопровода, изменяющий кинематическую структуру потока (задвижка, кран, колено, диффузор и т. д.).

Раздел «Нормативная документация».

Все расчеты программа выполняет в соответствии с ГОСТ 8.586.1/2-2014 и РД 50-411-83.

Рисунок 7.1 - Инструкция пользователю

Рисунок 7.2 - Инструкция пользователю

7. Практическая реализация результатов работы

Рисунок 8.1 - Основное окно работы с программой

Рисунок 8.2 - Заполнение исходных данных из раскрывающихся списков



Рисунок 8.3 - Библиотека материалов для изготовления диафрагм

Рисунок 8.4 - Библиотека сред

Рисунок 8.5 - Библиотека материалов трубопроводов и состояний стенки трубопровода



Рисунок 8.6 - форма для заполнения основной надписи

Рисунок 8.7 - Отчет о полученных результатах



Рисунок 8.8 - Рабочий чертеж

8. Раздел организационно-экономический

8.1 Основа расчета эффективности изделий, создаваемых с использованием САПР

Для подтверждения целесообразности внедрения САПР необходимо рассчитать экономический эффект, то есть тот дополнительный доход, который можно получить при внедрении САПР. Этот эффект определяется отношением полученного результата к затратам, вызвавшим этот результат.

В зависимости от степени новизны создаваемой САПР, возможны два варианта:

- создание принципиально новой САПР для объектов, ранее не выпускаемых и не используемых в промышленности;

- создание САПР, заменяющей соответствующий процесс ручного проектирования.

Разрабатываемая в данной работе САПР соответствует второму варианту, то есть процесс ручного проектирования заменяется автоматизированным проектированием. За человеком всё ещё сохраняются определенные операции процесса проектирования, обычно трудно поддающиеся автоматизации, но некоторые функции уже переданы машине.

8.2 Расчет себестоимости программного продукта

Стоимость 1 машинного часа определяется по формуле:

где Э - эксплуатационные годовые затраты (руб.),

Т_ф - количество часов, отработанных всеми машинами в год (час).

Эксплуатационные годовые затраты включают в себя:

Амортизацию оборудования ВЦ ().

Затраты на текущий ремонт оборудования ().

Амортизацию помещений ().

Затраты на текущий ремонт помещений ().

Расходы на электроэнергию и освещение ().

Расходы на отопление и водоснабжение ().

Прочие расходы (почта, телефония и т.д.) ().

Стоимость основного оборудования определяется по формуле:

Где =1,1 - коэффициент, учитывающий транспортировку и монтаж оборудования;

=1 шт - количество компьютеров;

=14590 руб - стоимость одного компьютера.

Стоимость вспомогательного оборудования определяется по формуле как 10% от стоимости основного оборудования:

Тогда общая стоимость оборудования по формуле будет равна:

Амортизация оборудования составляет 25% и 15% от стоимости основного и вспомогательного оборудования соответственно:



Затраты на текущий ремонт оборудования составляют 5% от общей стоимости оборудования:

Стоимость помещения определяется по формуле следующим образом:

,

где = 12 м² - площадь помещения (м²);

= 2000 руб - стоимость аренды за 1м² площади помещения в год.

Амортизация помещения составляет 2,8% от его стоимости:

Затраты на текущий ремонт помещения рассчитываются как 1,6% от его стоимости:

Расходы на электроэнергию складываются из расхода на освещение и расходов на производственное потребление электроэнергии :

где - площадь помещения (12м²);

- усредненный расход энергии, необходимый для освещения 1м² площади помещения в год (50кВт/ м²);

- мощность одного компьютера (); - количество единиц оборудования (1шт);

- коэффициент, учитывающий потери в сети (1,05);

- коэффициент загрузки оборудования (0,9);

- стоимость 1кВт*ч энергии (3,12 руб);

Ф - фонд времени работы оборудования, рассчитывается по формуле:

,

где - затраты времени на разработку (90 дней);

- коэффициент сменности (для односменного режима работы равен 1);

- продолжительность рабочего дня (8 ч.);

- коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт оборудования (0,05).

Рассчитываем затраты на электроэнергию:

Расходы на отопление, водоснабжение и т.д. рассчитываются исходя из стоимости отопления рублей на м² в месяц, а водоснабжения из расчета рублей за человека в месяц, т.е.:

,

где - плата за отопление 1 м² помещения в месяц (16,83 руб.);

- площадь помещения (12 м²);

- плата за водоснабжение на 1 человека в месяц (73,19 руб.);

- количество рабочих мест в помещении (1 шт).

Прочие расходы составляют 10% от суммы расходов по предыдущим пунктам. Таким образом, эксплуатационные годовые затраты составляют:

Количество часов, отработанных всеми машинами в год равно:

,

Где - количество единиц оборудования (шт.);

- фонд времени работы оборудования (час.).

Таким образом, стоимость одного машинного часа:

8.2.1 Затраты времени ЭВМ на внедрение и отладку

Затраты времени на данной стадии 18 часов.

Коэффициент для определения времени работы ЭВМ при отладке и внедрении программ комплексов задач равен К_об = 1,00.

Время работы ЭВМ при отладке и внедрении проекта составит:

Т_{внедр и отл.}= К_об*Н_вр = 1,00*18= 18 час,

в том числе на внедрение 4 часа (20%).

8.2.2 Расчёт себестоимости программного продукта

Себестоимость программного продукта определяем по формуле:

где T_дн - затраты времени на разработку (90 дней по техническому заданию на разработку автоматизированной системы);

- среднемесячная заработная плата с начислениями (ЕСН) (руб.) - примем З_мес = 9000 руб. (из сравнения зарплат работников IT сферы на рынке труда Тульской области без стажа работы);

n_дн. - количество рабочих дней в месяце (22 дня);

- затраты машинного времени на отладку и внедрение (час.);

- стоимость машинного часа (руб.).

8.2.3 Обоснование цены прикладной программы

Особенность разработки программного продукта состоит в том, что затраты на разработку носят разовый характер и не зависят от предполагаемого объёма продаж. Поэтому максимальную цену разработки прикладной программы рассчитываем по формуле:

где - себестоимость программного продукта (руб.);

r - коэффициент рентабельности (в долях) - принимаем r = 0,3;

k_НДС - коэффициент, учитывающий НДС (0,18);

Данный программный продукт предполагает внедрение его на следующих объектах: предприятия или институты, выполняющие проектные работы для различных производств; примем число объектов n равное 20 и определим цену одной копии программы по формуле:

где - себестоимость по внедрению программного продукта на каждом объекте. Данная величина включает в себя расходы на носители информации , тех.поддержку по установке программы , а также затраты на документацию по использованию и установке программного продукта Отсюда:

Тогда:

8.3 Расчёт экономического эффекта от внедрения программного продукта

Экономический эффект от внедрения программного продукта образовывается за счёт следующих факторов:

1) сокращение времени, затрачиваемого на решение задачи;

2) экономия затрат на решение той же самой задачи за счёт резкого сокращения трудоемкости решения этой задачи;

3) количество проектов, разрабатываемых за год с использованием САПР, превышает количество проектов при ручном проектировании за счет снижения трудоемкости разработки одного проекта.

1. Сокращение времени на решение задачи.

Проектирование диафрагмы до внедрения программного продукта составляло 7 дней при средней заработной плате 10000 руб. В год - 36 проектов. После внедрения ПО срок проектирования сократился на 5 дней и составил 2 дня. В год - 125 проектов.

2. Экономия затрат на решение той же самой задачи за счёт резкого сокращения трудоемкости решения этой задачи

Затраты на ручное проектирование определяется по формуле:

где - трудоёмкость, дни (всего на проектирование диафрагмы затрачивается - 7 дней);

- средний месячный оклад работников (с учётом отчислений на социальные нужды в размере 26 %), руб.

В итоге получаем, что стоимость ручного труда составляет:

Затраты на автоматизированном проектировании определяется по формуле:

где - трудоёмкость, дни (2 дня).

- средний месячный оклад инженера (с учётом отчисления на социальные нужды в размере 26 %), руб

Получаем, что

3. Количество проектов, разрабатываемых за год с использованием САПР, превышает количество проектов при ручном проектировании за счет снижения трудоемкости разработки одного проекта.

Стоимость реализованных проектов рассчитывается по формуле:

Где Ц_ПР - цена проекта, руб.;

N - количество реализуемых проектов в год, шт.

При ручном моделировании в год выполняется 36 проектов. Цена одного проекта - 20 000 руб. (по данным с предприятия):

Определим цену проекта после внедрения программного продукта. Новая цена проекта будет складываться из затрат на персонал по работе с программой, затрат на водоснабжение, отопление, освещение, помещение и оборудование необходимых для работы по отношению к количеству проектов, выполняемых предприятием в год.

,

где З_з - затраты на зарплату работников (с учетом отчислений на социальные нужды в размере 26%), руб.;

- затраты на отопление и водоснабжение, руб.;

З_э.осв - затраты на электроэнергию и освещение, руб.;

- затраты на текущий ремонт помещений, руб.;

З_рто - затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования, руб.;

- амортизация оборудования, руб.;

- амортизация помещения, руб;

- прочие затраты

36 - количество проектов в год.

1. Затраты на зарплату работников (с учетом отчислений на социальные нужды в размере 26%), руб.

,

где О_{мес i} - месячный оклад работника i-й квалификации, руб.;

Ч_i - численность работников i-й квалификации, чел.;

12 - число месяцев в году;

К_сс - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату (отчисления на социальные нужды), равный 1,26.

Таблица 8.1 - Таблица штатного расписания подразделения

Профессия	Численность, чел.	Оклад, руб.
Оператор	2	8000
Системный администратор	1	6000
Итого	3	22000

З_з = 12*1,26*(2*8000 + 6000) = 332640 руб.

2. Затраты на отопление, водоснабжение рассчитываются исходя из стоимости отопления рублей на м² в месяц, а водоснабжения из расчета рублей за человека в месяц, т.е.:

,

где - плата за отопление 1 м² помещения в месяц (16,83 руб.);

- площадь помещения (16 м²);

- плата за водоснабжение на 1 человека в месяц (72,19 руб.);

- количество рабочих мест в помещении (3 шт).

3. Расходы на электроэнергию складываются из расхода на освещение и расходов на производственное потребление электроэнергии :

где - площадь помещения (16м²);

- усредненный расход энергии, необходимый для освещения 1м² площади помещения в год (50кВт/ м²);

- мощность одного компьютера (); - количество единиц оборудования (2 шт);

- коэффициент, учитывающий потери в сети (1,05);

- коэффициент загрузки оборудования (0,9);

- стоимость 1кВт*ч энергии (3,12 руб);

Ф - годовой фонд времени работы оборудования, рассчитывается по формуле:

,

где - число дней в году (365 дней);

- число выходных дней в году (104 дня);

- число праздничных дней в году (11 дней);

- коэффициент сменности (для односменного режима работы равен 1);

- продолжительность рабочего дня (8 ч.);

- коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт оборудования (0,05).

Рассчитываем затраты на электроэнергию:

4. Стоимость помещения определяется по формуле следующим образом:

,

где = 16 м² - площадь помещения (м²);

= 2500 руб - стоимость аренды за 1м² площади помещения в год.

Затраты на текущий ремонт и амортизацию помещения составят:

5. Затраты на текущий ремонт оборудования и амортизацию оборудования.

Стоимость основного оборудования определяется по формуле:



где =1,1 - коэффициент, учитывающий транспортировку и монтаж оборудования;

- количество компьютеров (2 шт);

- стоимость одного компьютера (17500 руб.);

- количество принтеров (1 шт);

- стоимость принтера (2990 руб.).

Стоимость вспомогательного оборудования определяется по формуле как 10% от стоимости основного оборудования:

Тогда общая стоимость оборудования по формуле будет равна:

Амортизация оборудования составляет 25% и 15% от стоимости основного и вспомогательного оборудования соответственно:

Затраты на текущий ремонт оборудования составляют 5% от общей стоимости оборудования:

Таким образом, цена проекта с учетом прочих расходов получится:

При автоматизированном проектировании в год выполняется 125 проектов. Цена одного проекта - 10 000 руб. (по данным с предприятия):

Экономический эффект

Эффект получим с учетом прибыли на один проект.

где И_г1, И_г2 - годовые затраты до и после внедрения графической подсистемы САПР, соответственно, руб.;

С_ПР1, С_ПР2 - годовой результат (стоимость реализованных проектов) до и после внедрения подсистемы, соответственно, руб.

Годовые издержки определяются по формуле:

где З - затраты на проектирования (ручного/автоматизированного), руб.;

N - число проектов, шт.

Годовые затраты до внедрения ПО:

Годовые затраты после внедрения ПО:

Тогда получим эффект:

руб.

9. Раздел по охране труда и окружающей среды

9.1 Описание объекта проектирования

Одним из наиболее распространенных средств измерений расхода жидкостей и газо (паров), протекающих по трубопроводам, являются расходомеры переменного перепада давления, состоящие из стандартного сужающего устройства (СУ), дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект расходомерного устройства также входят прямые участки трубопроводов до и после сужающего устройства с местными сопротивлениями.

Сужающее устройство расходомера является первичным измерительным преобразователем расхода, в котором в результате сужения сечения потока измеряемой среды (жидкости, газа, пара) образуется перепад (разность) давления, зависящий от расхода. В качестве стандартных (нормализованных) сужающих устройств применяются измерительные диафрагмы, сопла, сопла Вентури и трубы-Вентури. Наиболее распространенным и часто используемым видом сужающего устройства является стандартная диафрагма, достоинством которой заключается в простоте в изготовлении и монтаже и применении в широком диапазоне чисел Рейнольдса.

В рамках дипломного проекта разрабатывается программное обеспечение по автоматизации проектирования диафрагм.

9.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов

В настоящее время компьютерная техника широко применяется во всех областях деятельности человека. Работа конструкторов производится при помощи компьютеров.

К основным вредным и опасным производственным фактором относятся: электрический ток, недопустимые уровни шума, вибрация, инфра- и ультразвуки, недостаточная освещенность, ионизирующие излучения, микро- и макроклимат, и т.д.

При работе с компьютером человек подвергается воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов: электромагнитных полей (диапазон радиочастот: ВЧ, УВЧ и СВЧ), инфракрасного и ионизирующего излучений, шума и вибрации, статического электричества и др.

9.3 Мероприятия по устранению и уменьшению действия опасных и вредных производственных факторов

9.3.1 Производственное помещение и размещение оборудования

Необходимо, чтобы планировка рабочего места удовлетворяла требованиям эргономичности, экономии энергии и времени работающего, рационального использования производственных помещений и удобства обслуживания ЭВМ. В соответствии с СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03 "Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы" (далее по тексту 2.2.2./2.4.1340-03) площадь на одно рабочее место в помещениях, оборудованных ПЭВМ, должна быть не менее 6 м², а объем не менее 20 м³.

В кабинете находятся два стола, четыре стула, шкаф для хранения вспомогательного оборудования и необходимой документации. Размер кабинета составляет 7х5х3 м. В кабинете работают два человека, еще два стола предназначены для размещения вспомогательного оборудования. Таким образом, площадь на одного человека:

S=(7*5)/2=17,5 м².

Объем на человека:

V=(7*5*3)/2=52,5 м³.

Полученные площадь и объем помещения соответствуют санитарным нормам. Размещение оборудования показано на рисунке 9.1.



Рисунок 9.1 - Схема размещения оборудования: 1- вспомогательный стол, 2- стол для ПЭВМ, 3- шкаф, 4-шкаф с документацией, 5-мусорное ведро.

9.3.2 Микроклимат воздуха

В процессе автоматизированного труда в помещении с ПК рабочий находится под влиянием определенных метеорологических условий, или микроклимата. К основным нормируемым показателям микроклимата воздуха рабочей зоны относятся температура (t, °С), относительная влажность (, %), скорость движения воздуха (V, м/с). Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность теплового излучения (I, Вт/м²) различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в помещении.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей среды» работа, проводимая оператором за ПЭВМ относится к легким категориям работ Iа, характеризующейся сидячим видом работы с незначительным физическим напряжением (энергозатраты 120 ккал/ч). Оператором является взрослый человек, поэтому в соответствии с действующими нормами СанПиН для нормальной работы в помещении поддерживаются следующие допустимые макроклиматические параметры. Параметры микроклимата в производственном помещении приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1

Параметры микроклимата	Значения параметров
	Зимой	Летом
1. Температура, °C	22-24	23-25
2. Скорость воздушных масс, м/с	0,1	0,1-0,2
3. Относительная влажность, %	40-60	40-60

В помещении ежедневно проводится влажная уборка (в начале рабочего дня), а также сквозное проветривание в обеденный перерыв.

Для поддержания необходимых температуры и влажности рабочее помещение оборудовано системой отопления и кондиционером.

Расчёт вентиляции

Целью расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха в помещении является определение количества воздуха, необходимого для проветривания помещения, и выбор на этой основе вентиляторов и кондиционеров.

Для этого необходимо рассчитать теплоизбытки в помещении с персональным компьютером. Рассмотрим определение отдельных составляющих теплоизбытков.

Выделение тепла от оборудования, потребляющего электроэнергию, можно определить по формуле

где ₁ - коэффициент использования установочной мощности (₁=0,95);

₂ - коэффициент одновременности работы (₂=1);

N - суммарная установочная мощность оборудования, кВт.

Выделение тепла от людей приближенно можно определить по формуле

,

где n - количество людей, одновременно работающих в машинном зале;

q - количество тепла, выделяемое одним человеком (q=545 кДж/ч).

Поступление тепла от электрического освещения рассчитывается по формуле:

где N - суммарная установочная мощность светильников, кВт;

к₁к₂ - коэффициенты, учитывающие способ установки светильников и особенности светильников (для встроенных в подвесной потолок светильников с люминесцентными лампами к₁=0,25…..0,45 и к₂=1,3).

Поступление тепла через наружные ограждающие конструкции от солнечной радиации можно определить по формуле

где q` - удельные теплопоступления от солнечной радиации, кДж/(м²ч), определяемый в зависимости от ориентации окон по отношению к сторонам света и типа окон и рам (300 кДж/( м²ч));

S - суммарная площадь окон (одно окно 1,5 х 1,68 м), м².

Теплопоступления через наружные ограждения вследствие разности температур определяются по формуле

где К - коэффициент теплоотдачи (16,2 кДж/(м²ч⁰С));

F - суммарная площадь ограждающих конструкций (наружных стен), м² - составляет 5 х 3 м;

t_н t_в - температура наружного и внутреннего воздуха (температуру воздуха, удаляемого из помещения, определяют по формуле t_в = t_рз +Дt(Н-2), где t_рз - температура в рабочей зоне, Дt = 0,5 .. 1,5⁰С. А температура приточного воздуха берётся в среднем на 5 - 8⁰ С ниже температуры воздуха в рабочей зоне, Н - расстояние от пола до центра вытяжных проемов, Н=2,5 м.

Теперь теплоизбытки в помещении можно определить по формуле:

,

где Q_обор - выделение тепла от оборудования;

Q_л - поступление тепла от людей;

Q_осв - выделение тепла от электрического освещения;

Q_рад - поступление тепла от солнечной радиации;

Q_огр.к. - теплопоступления через наружные ограждающие конструкции.

Расход воздуха для проветривания определяется из условия ассимиляции теплоизбытков:

где L - объем приточного воздуха, м³/ч;

Q - избыточные тепловыделения, кДж/ч;

с - теплоемкость воздуха (1,005 кДж/кг ⁰С)

- плотность приточного воздуха (1,205 кг/м³);

t_у t_п - температура уходящего и приточного воздуха, ⁰С.

Полученный воздухообмен может обеспечить настенный кондиционер мощностью 600.

Кратность воздухообмена составляет раз

9.3.3 Производственное освещение

В кабинете выполняются работы за дисплеями ПЭВМ, работа с документами. Эти работы можно отнести к работам высокой зрительной точности. Примем подразряд зрительных работ - г, разряд зрительной работы - 3. Величина освещенности на поверхности стола в зоне размещения документов для выполнения таких работ, согласно СанПин 2.2.2.542-96, «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ» (далее по тексту СанПин 2.2.2.542-96) должна быть 300-500 лк.

Расчет освещения

Для освещения помещения, в котором работает оператор, используется смешанное освещение, т.е. сочетание естественного и искусственного освещения.

Естественное освещение - осуществляется через окна.

Искусственное освещение - используется при недостаточном естественном освещении и осуществляется с помощью системы общего освещения. Для помещения, где находится рабочее место оператора, используется система общего освещения.

Нормами для данных работ установлена необходимая освещённость рабочего места Е_Н=300 лк в соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности будем использовать метод светового потока, учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен. Световой поток лампы Ф_л (лм) при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывается по формуле:

,

где Е_н - нормированная минимальная освещенность, равная 300 лк;

S - площадь освещаемого помещения, равная 35 м²;

z - коэффициент минимальной освещенности, равный 1,1;

k - коэффициент запаса, равный 1,5;

- коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от коэффициента отражения потолка =70% и стен =50%, высоты подвеса светильников и показателя помещения i.

Показатель помещения рассчитывается по формуле:

где А и В - два характерных размера помещения, 5 м и 7 м;

Н_р - высота светильников над рабочей поверхностью, 2,25 м.

По таблице потока определяем коэффициент использования светового потока ламп =55.

Определяем световой поток лампы:

В качестве источников света выберем люминесцентные лампы типа ЛДЦ-80 с величиной светового потока 3740 лм.

Следовательно, для получения светового потока F_общ=31500лм необходимо N ламп, число которых можно определить по формуле:

Подставим значения, полученные выше:

ламп.

Итак, для обеспечения нормальных условий работы оператора ПК, в соответствии с нормативными требованиями, необходимо установить 4 светильника ЛДЦ-80 с 2 лампами мощностью 80Вт.

Светильники с люминесцентными лампами размещаются рядами, параллельно стене с окнами, схема размещения светильников представлена на рисунке. Колпаки светильников выбираем из светорассеивающего материала с коэффициентом пропускания не менее 0,7.

Рисунок 9.2 - План размещения светильников в помещении.

9.3.4 Шум

Эксплуатация современной компьютерной техники сопровождается шумом и вибрацией, негативно влияющих на состояние здоровья работающих. С точки зрения безопасности труда шум и вибрация -- одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут выступать как опасные производственные факторы. Кроме шумового и вибрационного воздействия, вредное влияние на человека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ультразвуковые колебания.

Таблица 9.2. Допустимые уровни шума (фрагмент таблицы из ГОСТ 12.003-83 «Шум. Общие требования безопасности» (далее по тексту ГОСТ 12.003-83)).

Рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (Гц)	Уровни звука и эквивалентные уровни звука (дБа)
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Помещения конструкторских бюро, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки экспериментальных данных, приема больных, в здравпунктах	71	61	54	49	45	42	40	38	50

Расчёт уровня шума

Вопросы борьбы с шумом в настоящее время имеют большое значение во всех областях производства. Утомление операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

Искомый уровень интенсивности (дБ) при одновременной работе всех источников шума

где L_i - уровень интенсивности i-го источника шума;

n - количество источников шума.

В таблице представлены возможные источники шума, действующие на оператора ПЭВМ, и соответственно уровни шума (дБ), производимые ими:

Таблица 9.3 Уровни интенсивности источников шума, действующих на оператора ПЭВМ

Источник шума	Уровень шума, производимый одним источником	Кол-во источников шума	Общий уровень шума
Монитор	17	2	34
Клавиатура	9	2	18
Жёсткий диск	32	2	64
Вентилятор	27	2	54
Принтер	45	1	45

В итоге искомый уровень интенсивности всех источников шума будет равен:

L_?=10·lg(10^3,4+10^1,8+10^6,4+10^5,4+10^4,5)=65 дБ

А ГОСТ 12.1.003-83 устанавливает допустимое значение для уровня шума, равное 50 дБ. Получаем, что расчётное значение интенсивности уровня шума превышает нормативное.

В качестве мероприятий по снижению уровня шума в помещениях, где установлены компьютеры можно выделить:

- облицовка стен и потолков звукопоглощающими материалами;

- снижение шума в источнике (в наше время можно приобрести более быстрые и менее шумные комплектующие для ЭВМ. Например, установка вентиляторов Silent);

- правильная планировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора.

Проведем перерасчет шума после применения вентиляторов типа Silent, облицовка стен снизит шум на 10-15дБ:

Таблица 9.4 Уровни интенсивности источников шума, действующих на оператора ПЭВМ

Источник шума	Уровень шума, производимый одним источником	Кол-во источников шума	Общий уровень шума
Монитор	17	2	34
Клавиатура	9	2	18
Жёсткий диск	32	2	64
Принтер	45	1	45

L_?=10·lg(10^3,4+10^1,8+10^6,4+10^4,5)-15=49 дБ

Таким образом уровень шума не превышает допустимый.

9.3.5 Эргономика организации рабочего места и режима труда

Таблица 9.5 Организация рабочего места оператора ПЭВМ

Высота стола с клавиатурой	62 - 88 см над уровнем стола
Высота экрана (над полом)	90 - 128 см
Наклон экрана	от - 15 до + 20° по отношению к нормальному его положению
Расстояние от экрана до края стола	40 - 115 см
Наклон тела назад, обусловленный положением спинки кресла	97 - 121°

Клавиатуру следует делать отдельно он экрана и подвижной. Усилие нажима на клавиши должно лежать в пределах 0,25 - 1,5 Н, а ход клавишей - 1 - 5 мм.

Для качественной и эффективной работы на компьютере следует учитывать размеры знаков, плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана. При расстоянии от глаз оператора до экрана дисплея 60 - 80 см высота знака должна быть не менее 3 мм, а расстояние между знаками 15 - 20 % их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов - от 1 : 2 - 1 : 5 до 1 : 10 - 1 : 15.

Рисунок 9.3 - Схема посадки человека при палочковой структуре, вид сбоку.

Рисунок 9.4 - Схема рабочего места оператора, вид сбоку

Сведения о регламентированных перерывах, которые необходимо делать при работе на компьютере, в зависимости от продолжительности рабочей смены, видов и категорий трудовой деятельности с ПЭВМ (в соответствии с СанПиН 2.2.2 542-96) представлены в таблице 9.6.

Таблица 9.6 Время регламентированных перерывов при работе на компьютере

Категория работы с ПЭВМ	Уровень нагрузки в смену при видах работы с ПЭВМ	Суммарное время регламентированных перерывов, мин.
	Группа А, кол-во знаков	Группа Б, кол-во знаков	Группа В, час	При 8-часовой смене	При 12-часовой смене
I	до 20 000	до 15 000	до 2,0	30	70
II	до 40 000	до 30 000	до 4,0	50	90
III	до 60 000	до 40 000	до 6,0	70	120

Примечание: время перерывов дано при соблюдении указанных Санитарных правил и норм. При несоответствии фактических условий труда требованиям Санитарных правил и норм время регламентированных перерывов следует увеличить на 30 %.

Работа с программным обеспечением, разработанным в данном дипломном проекте, относится к категории работ группы Б (работа по вводу информации и считыванию её с экрана ПЭВМ).

Эффективность перерывов повышается при их сочетании с производственной гимнастикой.

9.3.6 Защита от электромагнитных полей, статического электричества, излучений

При работе средств вычислительной техники возникают различные техногенные излучения, которые оказывают непосредственное воздействие на человека.

К основным видам излучения относятся:

- электростатическое поле монитора, возникающее из-за конструкции ЭЛТ, которая является основным компонентом монитора;

- рентгеновское излучение;

- ближнее ультрафиолетовое излучение люминофора ЭЛТ;

- электромагнитные поля, создаваемые ПЭВМ.

Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 (далее СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03) предъявляет следующие требования к уровням ЭМП, создаваемым ПЭВМ на рабочем месте, приведенные в таблице 9.6.

Таблица 9.6. Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах

Наименование параметров	ВДУ
Напряженность электрического поля	в диапазоне частот 5 Гц-2 кГц	25 В/м
	в диапазоне частот 2 кГц-400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока	в диапазоне частот 5 Гц-2 кГц	250 нТл
	в диапазоне частот 2 кГц-400 кГц	25 нТл
Напряженность электростатического поля	15 кВ/м

Основным источником излучений в данном случае является монитор. Однако в помещении установлены жидкокристаллические мониторы Samsung. Мониторы удовлетворяют требованиям стандарта ТСО`03, регламентирующего взаимодействие ПЭВМ с окружающей средой и направленного на уменьшение вредного влияния излучений до технически возможного уровня. Данный стандарт устанавливает более жесткие требования, нежели СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

В связи с особенностями конструкции жидкокристаллических мониторов при их работе практически отсутствуют электромагнитные поля, характерные для электронно-лучевых трубок. По той же причине полностью отсутствует рентгеновское излучение от монитора. Отсюда следует, что установленные мониторы удовлетворяют требованиям безопасности, поэтому никаких дополнительных мер защиты не предусматривается.

Системные блоки располагаются в специальных отсеках рабочих столов, что уменьшает воздействие на работающего создаваемых ими ЭМП.

9.3.6 Электробезопасность

Электроустановки и электрооборудование условно разделяют на 2 группы:

с напряжением до 1000 В;

с напряжением выше 1000 В.

Установки с напряжением более 1000 В обслуживаются только специалистами.

Действие электрического тока на организм человека своеобразно и носит всесторонний характер. Проходя через тело человека электричество оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие на различные жизненно важные органы человека (мозг, сердце, легкие). Существуют следующие воздействия:

1. электрические травмы (ожоги, металлизация кожи, механические повреждения);

2. электрические удары.

Последствия воздействия электрического тока по своей тяжести воздействия делятся на:

судорожное сокращение мышц без потери сознания;

судорожное сокращение мышц с потерей сознания;

потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыхания;

клиническая смерть (отсутствие дыхания и кровообращения от 4-5 до 8-10 минут).

В настоящее время из имеющихся технических мер защиты у нас в стране в той или иной степени для быта применяется система зануления для мощных бытовых электроприборов, а также двойная или усиленная изоляция. Существуют также защитные заземления и защитное отключение.

Зануление - преднамеренное электрическое соединение элементов электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, но могущих в процессе эксплуатации оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтрально источника питания с помощью нулевого рабочего или защитного провода.

Такое электрическое соединение, будучи надежно выполненным, всякое замыкание токоведущих частей на указанные металлические части электроустановки превышает в однофазное к.з. с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защит (предохранители, автоматические выключатели и т.п.) и отключение поврежденной установки от сети.

Повторное заземление нулевого провода обеспечивает заземление металлических корпусов электрооборудования при случайном обрыве нулевого проводника. Это очень важно для длинных воздушных линий.

Использование металлических деталей водопровода, отопительной и канализационной сети систем для зануления металлических корпусов электроприборов запрещается. Занулению также подлежат трубы электрических проводок, металлические корпуса электрооборудования и части электропроводок, расположенных в подвалах, технических подпольях.

В электроустановках до 1000 В с глухим заземлением нейтрали для автоматического отклонения аварийного участка зануляющие проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой провод возникал ток к.з., кратность которого по отношению к номинальному току плавкой вставки ближайшего предохранителя или расцепителя автоматического выключателя должна быть не меньше трех.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Под защитным заземлением понимают совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Различают искусственные и естественные заземлители. В качестве естественных заземлителей используют стальные трубопроводы, металлические оболочки кабелей, железобетонные фундаменты и т.д. Искусственные же выполняются из горизонтальных или вертикальных проводников.

Для правильной организации искусственного заземлителя проведем расчеты защитного заземления.

Согласно «Правилам устройства электроустановок», в электроустановках напряжением до 1000 В и мощностью менее 100 кВА сопротивление заземлительного устройства должно быть не более 10 Ом.

Для организации группового искусственного заземлителя будем применять металлические трубы длиной 3 м и диаметром 0,03 м. При этом используем заглубленное размещение заземлителя на глубину 0,8 м.

Определим сопротивление вертикального электрода:

,

где - удельное электрическое сопротивление грунта, равное 150 (для Тулы: 2 климатическая зона, тип грунта - суглинок, размещение - вертикальное);

l - длина электрода, равная 3 м;

d - диаметр электрода, равный 0,03 м;

t - расстояние от поверхности грунта до центра электрода, равное 2,3м.

.

Число вертикальных электродов определим из формулы:

,

где - количество вертикальных электродов;

- коэффициент использования вертикальных электродов;

R_доп - допустимое сопротивление группового искусственного заземлителя, равное 10 Ом (выбирается по ПУЭ, W_трансф100кВА).

.

Из расчета соотношения расстояния между электродами (а=6м) к их длине (l=3м), равного a/l=2 и размещения электродов по контуру здания выбираем из таблицы коэффициентов использования вертикальных электродов n=6 и =0,73.

Тогда длина горизонтального проводника связи, соединяющего вертикальные электроды равна: