Устройства контроля прозрачности жидкости

Конструкция схемы датчика представлена на рисунке 2.37.

Рисунок 2.37 - Конструкционная схема датчика: 1 - излучающий световод; 2 - приемные световоды; 3 - техническая жидкость; 4 - приемный световод

Выводы:

В пункте «Моделирование измерительного тракта» были выделены основные элементы, показана измерительная схема и особенности измерительного тракта;

Был произведен расчет оптико-волоконной схемы датчика, выбран источник и приемники излучения, приведены их технические параметры, а так же спектральные характеристики. Приведен расчет выходного потока, т.е. потока, который попадает на фотоприемник. Выбран источник питания.

Разработана оптическая схема датчика.

Представлены спектральные характеристики различных технических жидкостей и произведен их анализ.

Разработана структурная схема прибора, рассмотрено подробное управление прибором.

Была произведена разработка электрической принципиальной схемы прибора, осуществлен выбор и описание элементов.

Разработана электрическая принципиальная схема стабилизированного источника питания.

Представлен блок обработки измерительных сигналов, а так же его электрическая часть.

Разработана конструкция датчика, описан принцип его работы.



3. Разработка методики и метрологического обеспечения

3.1 Разработка методики

При применении прибора необходимо учитывать следующие особенности: для анализа состояния жидких сред необходимо провести определение наличия и количественных показателей состава дисперсной фазы (взвесей, твердых частиц).

К работе с прибором допускаются лица имеющие подготовку по эксплуатации приборов для оптических измерений. Оператор должен знать основные методические правила, принцип действия средств измерения и вспомогательных устройств, применяемых для отбора проб на мутность, уметь обращаться с этими средствами измерения и вспомогательными устройствами, знать условия выполнения измерений при различных климатических условиях. Подключить выносной датчик, включить прибор и дать ему прогреться 7-10 мин, промыть оптику спиртом. Подготовка прибора к работе: 1) Протереть оптические элементы датчика ватной палочкой смоченной в спирте. Применение для этих целей тряпок, ветоши запрещается; 2) Подключить выносной датчик к прибору; 3) Включить прибор; 4) Прогреть прибор 5 мин; 5) Подготовка эталонной жидкости. В качестве эталонной жидкости применяется уайт-спирит.

Калибровка прибора.

Ввести щуп в эталонный образец жидкости (относительно которого происходит анализ) и настроить уровень сигнала до появления показаний 100.0 %. Ввести щуп в исследуемый образец и считать показания. Во время калибровки и контрольных операций не допускать попадание на оптическую часть щупа прямых солнечных лучей.

- настроить, путем вращения рукояток «Грубо», «Точно» на панели прибора, уровень сигнала до появления значения 100.0 % на цифровом индикаторе. Если во время калибровки и контрольных операций присутствует попадание на оптическую часть датчика прямых солнечных лучей, то необходимо выбрать соответствующую программу. Полученный результат фиксируется в памяти прибора;

- нажать кнопку «Сброс».

Проведение контроля:

- нажать кнопку «Пуск», после чего прибор готов к работе в заданном режиме;

- ввести датчик в контролируемую жидкость;

- на цифровом индикаторе устройства отображается полученный результат контролируемой жидкости в процентном соотношении относительно эталонного образца;

- зафиксировать полученное значение, нажатием кнопки «Стоп».

Рекомендуется после каждого измерения промыть оптическую часть датчика в спирте или уайт-спирите, а при контроле сильно загрязненных жидкостей протереть оптические части прибора ватной палочкой смоченной в спирте.

Если температурный перепад между местом настройки и местом измерения составляет более 15 градусов Цельсия необходимо повторить калибровочные операции.

После проведения работ отключить прибор, отсоединить выносной датчик, насухо протереть рабочую часть датчика (не касаясь оптики) , промыть оптику спиртом, протереть ватной палочкой, и поместить прибор в место хранения.

3.2 Разработка метрологического обеспечения

Основные задачи метрологического обеспечения на промышленном предприятии в соответствии с ГОСТ 1.25-76 изложены следующим образом [32]:

а) проведение анализа состояния измерений, разработка на его основе и осуществление мероприятий по совершенствованию метрологического обеспечения, участие в разработке и выполнении заданий, предусмотренных комплексными программами метрологического обеспечения отрасли;

б) установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений;

в) проведение работ по созданию и внедрению современных методик выполнения измерений и средств измерений, испытаний и контроля по установлению рациональной номенклатуры применяемых средств измерений и поверочной аппаратуры;

г) внедрение государственных и отраслевых стандартов, разработка и внедрение стандартов предприятия, регламентирующих нормы точности измерений, методик выполнения измерений и других положений метрологического обеспечения разработки, производства, испытаний и эксплуатация продукции на предприятии или закрепленных за ним видов деятельности;

д) проведение метрологической экспертизы проектов нормативно-технической, конструкторской и технологической документации;

е) поверка и метрологическая аттестация применяемых средств измерений;

ж) контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом средств измерений и соблюдением метрологических правил, требований норм на предприятии.

При проведении поверки проводят следующие операции:

а) внешний осмотр;

б) опробование - проверка общего функционирования;

в) определение метрологических характеристик - определение основной абсолютной погрешности.

Если при проведении той или иной операции поверки получен отрицательный результат, дальнейшую поверку прекращают.

При проведении поверки соблюдают следующие требования безопасности: не прилагать больших усилий к органам управления прибора, содержать его в чистоте, не подвергать ударам, не допускать падения.

При проведении поверки необходимо соблюдать следующие условия:

- температура окружающей среды, ^оС: 20±5;

- диапазон относительной влажности окружающего воздуха, %: до 90;

- диапазон атмосферного давления, кПа: от 84 до 106,7.

Перед проведением поверки выполняют следующие подготовительные работы:

- заряжают встроенную аккумуляторную батарею прибора;

- осматривают средства поверки: оптические детали должны быть чистыми, без механических повреждений; протирают мягкой фланелью, при необходимости допускается смачивание фланели в спирто-эфирной смеси;

- проверяют наличие паспортов и сроков годности средств поверки.

При внешнем осмотре устанавливают соответствие прибора следующим требованиям:

- отсутствие внешних повреждений, влияющих на работоспособность прибора;

- исправность органов управления;

- соответствие маркировки требованиям нормативных документов;

- четкость надписей на панелях.

Оформление результатов поверки. Положительные результаты первичной поверки прибора оформляются записью в таблице поверки паспорта прибора и нанесением оттиска поверочного клейма или печатью, удостоверенной подписью поверителя. Положительные результаты периодической поверки оформляются записью в таблице поверки паспорта прибора и нанесением оттиска поверочного клейма и (или) выдачей свидетельства о поверке установленной формы.

В паспорт прибора, признанного годным к эксплуатации, заносят результаты поверки в виде таблицы. При отрицательных результатах поверки прибор не допускают к дальнейшей эксплуатации, в паспорт вносят запись о непригодности к эксплуатации, клеймо предыдущей поверки гасят, свидетельство аннулируют. На прибор выдают извещение о непригодности.

Одним из методов поверки прибора является метод сличения, он не требует сложного оборудования и высокой квалификации поверителя. В качестве образцовых приборов могут быть выбраны лабораторные мутномеры с пределом допускаемого значения основной погрешности не более ±1%. Перед началом эксплуатации прибора необходимо построить градуировочные зависимости образцового прибора и рабочих средств измерений. Для градуировки прибора следует использовать стандартные образцы с известными значениями мутности. Для этих целей могут быть использованы следующие стандарты мутности:

1) Формазин является почти идеальным веществом для приготовления стандартных суспензий. Для его приготовления требуется растворить точную навеску 5,00 г сульфата гидразина и 50,00 г гексаметилентетрамина в одном литре дистиллированной воды. Его можно воспроизводимо готовить из контролируемых исходных веществ. Формазин - это полимер, состоящий из цепочек разной длины, которые свернуты в различных конфигурациях. Это дает широкий спектр фирм и размеров частиц от менее 0,1 до более 10 мкм.

2) Стабилизированные стандарты мутности на основе формазина StabCal^™. Это относительно новые стандарты, разработанные для калибровки или проверки характеристик любого турбидиметра. Стандарты мутности StabCal^™ имеют ряд преимуществ: они стабильны, как минимум, два года; стандарты StabCal^™ уже готовы к использованию, от пользователя требуется только тщательно перемешать стандарт перед использованием. Это уменьшает воздействие на стандарт, уменьшает возможность загрязнения стандарта и экономит время, которое иначе пришлось бы тратить на приготовление этих стандартов точным разбавлением [33].

Выводы по разделу:

В данном разделе произведена разработка методики проведения измерения и контроля, ее особенности, определен порядок работы с портативным турбидиметром. Определены основные требования к дефектоскописту. Рассмотрена подготовка прибора к работе и настройка. Описано подробное проведение контроля. Были разработаны рекомендации при работе с прибором. Кроме того была разработано метрологическое обеспечение, изложены основные задачи с соответствии с ГОСТ. Рассмотрены методы поверки и оформление результатов поверки прибора. Определены основные стандарты мутности.



4. Экономическое обоснование проекта

4.1 Общая постановка задачи экономического обоснования

В процессе разработки диплома необходимо разработать двухканальный волоконно-оптический турбидиметр для оперативного контроля прозрачности технических жидкостей.

Используем методику сравнительной экономической эффективности. За базу сравнения примем турбидиметр ИП-3М [34], в связи с тем, что данный прибор в настоящее время получил широкое распространение для измерения мутности жидкостей и имеет наиболее близкие к спроектированному устройству характеристики.

4.2 Расчет трудоемкости контроля

Потребность в контрольных операциях по объекту контроля оценивается величиной такта в минутах по следующей формуле [35]:

(4.1)

где F_Д - годовой действительный фонд оборудования (рабочего места контролера), ч;

К_Н - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления объекта контроля, (среднесерийное производство К_Н = 0,9);

А_Г - годовая программа выпуска объекта контроля, (4000 шт.);

d_К - коэффициент (доля) выборочности контроля, (d_К=1).

Величина годового действительного фонда рабочего места контролера определяется по следующей формуле 4.2:



(4.2)

где F_СМ - номинальный сменный фонд работы - 8 ч;

К_СМ - коэффициент сменности - число смен работы в течение рабочего дня (К_СМ = 1);

К_ВП - коэффициент, учитывающий внутрисменные простои по организационно-техническим причинам (среднесерийное производство - 0,9);

К_ПР - коэффициент, учитывающий долю времени простоев в плановых ремонтах (К_ПР = 0,06).

- число рабочих дней в 2013 году (=252 дней );

Исходя из формулы (4.1) рассчитаем потребное время поступления одного объекта на контроль:

Величина годового действительного фонда рабочего в часах определяется по следующей формуле:

где D_ОТ - длительность очередного отпуска, D_ОТ = 18 дн., которая может быть увеличена с учетом условий труда контролера;

D_УП - потери времени по уважительным причинам, D_УП = 6 дн.

Норма штучно-калькуляционного времени рассчитывается по формуле:

t_ШК = t_ПЗ + t_ОП + t_ОБ,ОТЛ= t_ПЗ + t_ОП+0,16·t_ОП , (4.3)

где t_ПЗ - подготовительно-заключительное время на один объект контроля, ч/шт.

t_ОП - оперативное время на операцию, ч/шт.

t_{ОБ, ОТЛ} - время обслуживания, на отдых и личные надобности (определяется как доля от оперативного времени в размере 0,12-0,16).

Рассчитаем трудоемкость операций по проектам:

Базовый:

Проведение измерений:

Т_ПЗ = 0,33 ч;

t_ОП = 0,42 ч;

ч.

Проектный:

Проведение измерений:

Т_ПЗ = 0,27 ч;

t_ОП = 0,32 ч;

ч.

Подготовительно-заключительное и оперативное время принято в соответствии с методикой и условиями контроля.

Результаты расчёта трудоёмкости контроля приведены в таблице 4.2.

Уменьшение подготовительно-заключительного и оперативного времени проектном варианте по сравнению с базовым связано с применением в конструкции проектного прибора элементов волоконной оптики и современных цифровых микросхем, что увеличивает его быстродействие примерно на 30%.

Таблица 4.2

Трудоемкость контроля

Наименование операции	tШК, ч
	базовый	проектный
Проведение измерений	0,51	0,39
Величина такта	0,59

4.3 Расчет единовременных затрат

По вариантам сравнения единовременные затраты (инвестиции) складываются из следующих основных элементов. Единовременные затраты рассчитываются по элементам [36]:

, (4.4)

где - стоимость оборудования, рос.руб.;

- стоимость потребной площади здания, рос.руб.;

- стоимость в социально-культурную сферу, рос.руб.;

- затраты на исследование, проектирование и освоение, рос.руб..

Затраты в оборудование определяются по формуле:

, (4.5)

где - принятое количество оборудования, шт;

- цена единицы оборудования, рос.руб.;

- коэффициент, учитывающий занятость оборудования на i-той операции по данному объекту контроля,

;

а_тi, а_мi - коэффициенты, учитывающие транспортно-заготови-тельные расходы, затраты на монтаж и отладку оборудования (а_тi = 0,1; а_мi=0,15).

Количество средств контроля по операциям определяем по формуле:

(4.6)

Получаем:

Базовый вариант:

, = 1 шт.; (К_зi=0,86).

Проектный вариант:



, = 1 шт.; (К_зi=0,65).

Цена базового варианта - 17661 рос.руб. Цена проектного варианта примем 16761 рос.руб., так как его конструкция простая и затраты на изготовление меньше.

Базовый:

= 117661(1+0,1+0,15)0,86 = 18985 (рос.руб.).

Проектный:

= 116761(1+0,1+0,15)0,65 = 13618 (рос.руб.).

Затраты в здания определяются по формуле:

, (4.7)

где - габаритная площадь i-ой операции, примем 4 м², примем 3 м²

- коэффициент, учитывающий дополнительную пл производственная площадь рабочего места на i-ой операции,

- цена квадратного метра здания производственного назначения (=200 долл.=8500 рос. руб.);

- коэффициент, учитывающий занятость здания работой на i-той операции;

- коэффициент, учитывающий площадь под складирование материалов для контроля;

- число рабочих на i-ой операции

- норматив площади служебно-бытового назначения на одного рабочего (5 м²);

- цена одного квадратного метра здания служебно-бытового назначения (=240 долл.=7800 рос.руб.);

Рассчитаем затраты в здания:

Базовый:

Проектный:

Затраты на исследование и проектирование:

(4.8)

где - трудоемкость проектирования по k-му виду работ (3 мес.);

- сметная стоимость одного человека-час проектирования, которая рассчитывается по формуле [37]:

(4.9)

где - часовая тарифная ставка 1-го разряда (определяется делением принятой на период проектирования месячной ставки 1-го разряда на месячный фонд рабочего времени 168 ч), р.;

- тарифный коэффициент проектировщика, ();

- коэффициент премирования, ();

- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, ();

- коэффициент, учитывающий отчисления в фонд социального обеспечения, ();

- коэффициент, учитывающий накладные расходы, ()

З_т= З/F_м,

где З - месячная тарифная ставка первого разряда (6300 рос.руб.);

F_м - месячный фонд рабочего времени.

Тогда:

З_т= 6300/168 = 37,5 (рос.руб.).

Т_пр= 3 F_пр = 3168 = 504 ч.

Подставим:

( рос. руб./час).

( рос. руб.).

Результаты расчёта единовременных затрат приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

Единовременные затраты, (рос. руб.)

Наименование затрат	Величина затрат по вариантам
	базовый	проектный
Затраты в оборудование, рос.руб.	18985	13618
Затраты в здания, рос.руб.	96275	86287
Затраты на исследование и проектирование, рос. руб.	---	155120
Итого единовременных затрат, рос. руб.	115260	255025



4.4 Расчет годовых текущих издержек

Годовые текущие издержки на контроль рассчитываются по формуле:

(4.10)

где - годовые затраты на материалы (основные и вспомогательные материалы, покупные полуфабрикаты, комплектующие изделия), отсутствуют.

И_З - годовые затраты на заработную плату основным рабочим (операторам) с начислениями, рос. руб.;

И_Э - годовые затраты на электроэнергию, рос. руб.;

И_А - годовые затраты на амортизацию, рос. руб.;

И_РО - годовые затраты на ремонт и содержание оборудования, рос. руб.;

И_РЗ - годовые затраты на ремонт и содержание зданий, рос. руб.;

И_НР - годовые накладные расходы по обслуживанию и управлению производства, рос. руб.

Годовой фонд оплаты для сдельщиков с начислениями рассчитывается суммированием по i-м операциям:

(4. (4.11)

где t_штi - норма штучного времени по i-й операции, ч;

З_Т - часовая тарифная ставка 1-го разряда - 40,45 рос. руб.;

-численность звена на i-й операции, чел. =1;

К_Тi - тарифный коэффициент разряда по i-й операции - 2,047(по Единой тарифной сетке РФ для 10-го разряда);

К_Пi - коэффициент премирования по i-й операции - 0,5;

К_Д - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату - 0,1;

К_СС - коэффициент, учитывающий отчисления в фонд социальной защиты - 0,30;

А_Г - годовая программа выпуска, (3600шт).

рос. руб.

рос. руб.

Годовые издержки потребляемой электроэнергии, если оборудование работает в режиме прямого включения - выключения по каждому объекту контроля, рассчитываются по формуле 4.12:

(4.12)

где t_ШКi - норма штучно-калькуляционного времени на i-й операции, ч;

W_i - потребляемая мощность оборудования на i-й операции, кВт (W_Б=0,04кВт; W_П=0,06кВт);

К_wi - коэффициент, учитывающий использование потребляемой мощности на i-й операции - 0,8;

К_ti - коэффициент, учитывающий использование мощности во времени на i-й операции

(К_ti =t_Oi/ t_Шкi) (, )

К_п - коэффициент, учитывающий величину потерь в заводских сетях (К_п = 1,05);

Р_э - цена (тариф) за один кВт - ч. потребленной электроэнергии . (Р=3,2 рос. руб./кВт - ч);

- коэффициент полезного действия установки - 0,9.

рос. руб.

рос. руб.

Годовые затраты на амортизацию основных средств и нематериальных активов рассчитывается по формуле 4.13:

(4.13)

где - стоимость единовременных затрат на к-ый тип, вид или группу основных средств и нематериальных активов, р;

t_слк^Н - нормативный срок службы к-го типа, вида или однородной группы основных средств и нематериальных активов, лет;

рос.руб

рос.руб

Годовые издержки на ремонт и содержание оборудования рассчитываются по формуле для стационарного оборудования 4.14:

(4.14)

где К_О - стоимость используемого оборудования, р.

k_ИР - коэффициент использования оборудования по режиму работы(k_ИР = 0,5 при К_СМ=1)

рос. руб.

рос. руб.

Годовые затраты на ремонт и содержание зданий рассчитываются по формуле 4.15.

(4.15)

где Н_рз - норматив на ремонт и содержание здания, % (принимается в пределах от 2,2 до 3,0 процентов).

рос. руб.

рос. руб.

Годовые накладные расходы складываются из следующих статей затрат: на управление (И_У), освещение (И_ОС), воду на бытовые нужды (И^Б_В), теплоэнергии на горячую воду (И^ГВ_ТЭ), отопление (И^ОТ_ТЭ), вентиляцию (И^ВТ_ТЭ):

(4.16)

Затраты на управление рассчитываются по формуле 4.17:

И_У=И_З·К_КУ (4.17)



где К_{КУ -} коэффициент, учитывающий косвенные расходы по управлению - 0,3.

рос. руб.

рос. руб.

Затраты на освещение рассчитываются по формуле 4.18:

(4.18)

где W_S - норма освещенности, кВт/м² (W_S = 0,04 кВт/м²);

-годовой осветительный фонд =700ч;

S - площадь зданий производственных и служебно-бытовых,м².

рос.руб.

рос. руб.

Затраты на воду на бытовые нужды рассчитываются по формуле 4.19:

(4.19)

где Р^Б_В - цена воды на бытовые нужды, руб./м³ (Р^Б_В = 5 рос. руб./м³);

Н^б_в - норма расхода воды на бытовые нужды за сутки на одного работника, м³ (Н^б_в =0,03 м³);

Ч_Р - численность рабочих, чел

рос. руб.



Затраты на воду на горячую воду рассчитываются по формуле 4.20:

(4.20)

где Р_ВГ - цена (тариф) на горячую воду, Р_ВГ= 82 р./м³), рос. руб/м³ в РФ;

Н_ВБ - норма расхода воды горячей за сутки на одногорабочего,Н_ВБ=0,05 м³.

рос. руб.

Затраты на отопление рассчитываются по формуле 4.21:

(4.21)

где Р_ТЭ - цена (тариф) на тепловую энергию, (1240 рос. руб. / Гкал в РФ);

q_ЗДО - удельная характеристика теплопроводности здания, q_ЗДО = 0,40 ккал/(м³*ч ^оС);

V_ЗД - объем здания по наружному обмеру, V_ЗД =S*H (где высота Н от 4 до 6 м), м³;

t_ВН, t_Н - температура воздуха внутри помещения и снаружи здания, t_ВН = +20 ^o C, t_Н = - 10 ^o;

F_ОТ - отопительный период за год, F_ОТ = 4320 ч.

рос. руб.

рос. руб.

Затраты на вентиляцию рассчитываются по формуле 4.22:



(4.22)

где q_ЗДВ - удельная тепловая характеристика здания при вентиляции, q_ЗДВ = 0,15 ккал/(м³*ч ^оС);

t_ВН, t_Н - температура воздуха вытяжного, снаружи здания, t_ВН = +20 ^o C, t_Н = - 1,5 ^o C;

F_ВТ - продолжительность работы вентиляционной системы в течение года, F_ВТ =1200 ч;

К_ПТ - коэффициент, учитывающий потери тепла, К_ПТ = 1,18.

рос. руб.

рос. руб.

Затраты на отчисления земельного налога рассчитываются по формуле 4.23:

(4.23)

где Р_ЗН - ставка земельного налога на 1 м² площади зданий производственных и служебно-бытовых Р_ЗН = 96 рос. руб;

рос. руб.

рос. руб.

Таким образом, исходя из полученных значений, годовые накладные расходы рассчитываются по формуле 4.16.

рос. руб.

рос. руб.

Результаты расчетов по статьям текущих издержек сводятся в таблицу 4.4:

Таблица 4.4

Годовые текущие издержки на контроль, (рос. руб.)

Наименование статей издержек	Величина по вариантам,
	Базовый	Проектный
Затраты на заработную плату с начислениями , рос. руб.	181160	58018
Затраты на электроэнергию , рос. руб.	85	25
Затраты на амортизацию ИА, рос. руб	2733	31420
Затраты на ремонт и содержание оборудования , рос. руб.	2033	1191
Затраты на ремонт и содержание зданий , рос. руб.	1544	1365
Накладные расходы , рос. руб.	52404	16804
Итого (И)	239959	108823

4.5 Расчет показателей экономической эффективности

Экономический результат единовременных затрат по сравниваемым вариантам на основании данных из таблицы определяется по формуле 4.24:

(4.24)

=255025-115260= 139765 (рос. руб.)

В случае положительной величины предприятие по принятым техническим решениям несет дополнительные капитальные вложения (инвестиции).

Годовой экономический эффект определяется как разность приведенных затрат (З^Б_Г, З^П_Г).



(4.25)

Годовые эксплуатационные затраты:

(рос. руб.).

(рос. руб.).

Годовой экономический эффект равен:

=219810-103022= 116788 (рос. руб.)

Так как единовременные затраты по базовому варианту превышают проектный вариант (К^Б > К^П), то срок окупаемости дополнительных единовременных затрат рассчитывать не нужно.

Рассчитаем срок окупаемости дополнительных единовременных затрат по формуле 4.26:

(4.26)

лет

Т.к 1,19<6 то это подтверждает целесообразность проектного варианта.

Таблица 4.6

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов

Наименование показателей	Значения по вариантам
	базовый	проектный
1. Срок службы, лет	6	5
2. Годовая программа контроля АГ, штук	4000	4000
3. Норма штучно-калькуляционн. времени tШК, мин	0,51	0,39
4. Площадь рабочего места контролера, м	4	3
5. Потребляемая мощность средств контроля Wi, Вт	5	3,6
6. Единовременные затраты К, тыс.рос.руб.	115	255
7. Годовые текущие издержки И, тыс.рос.руб.	219	103
8. Экономический результат единовременных затрат, тыс.рос.руб.	-	139
9. Годовые эксплуатационные затраты ЗГ, тыс.рос.руб.	219	103
10. Срок окупаемости дополнительных затрат, лет	-	1,19
11 Экономичесий эффект, рос.руб.: За год За весь срок службы	-	116788
	-	583940

Выводы:

На основании экономического обоснования разработки данного устройства можно сделать вывод, что внедрение устройства для измерения мутности масла дает положительный экономический эффект. Экономический эффект получен за счет уменьшения трудоемкости, стоимости проектируемой установки и значительного увеличения производительности.

На основании данных приведенных в таблицы 4.6 можно сделать следующие выводы:

- полностью оправдалась целесообразность принятых в дипломном проекте технических решений, так как годовой экономический эффект составил 116788 рос.руб. Экономический эффект получен за счет уменьшения трудоемкости, стоимости проектируемой установки и значительного увеличения производительности;

- за весь срок службы разрабатываемого прибора (5 лет) экономический эффект составил 583940 рос. руб.

- текущие издержки проектного варианта ниже аналогичных величин издержек базового варианта на 116788 рос. руб;

- единовременные затраты проектного варианта больше единовременных затрат базового варианта на 140 тыс. рос .руб.



5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Идентификация и анализ опасных и вредных факторов

Проектирование приборов ведётся в соответствии с утверждёнными правилами, нормами и ГОСТами.

Вопросы охраны труда рассматриваются в тесной связи с улучшением условий труда, снижением нервно-психологических нагрузок и рядом других факторов. Поэтому задача охраны труда состоит в том, чтобы свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.

Идентификация опасных и вредных производственных факторов произведена в соответствии с ГОСТ 12.0.003.-74 [38]. Выделяют физические, химические, биологические и психофизиологические факторы [39].

1) Физические факторы. При работе с разрабатываемым прибором вредным фактором является недостаточная освещенность. Недостаточная освещенность вызывает преждевременное зрительное утомление. При недостаточной освещенности производственных цехов промышленных предприятий у рабочих ухудшается зрение, уменьшается производительность труда и снижается качество выпускаемой продукции.

Сам прибор не является источником шума, но при проведении контроля вблизи работающих технических установок на оператора возможно воздействие шума. Неправильный шумовой и вибрационный режимы в рабочей зоне, а также влияние внешней обстановки, приводят к утомлению слухового аппарата работника, что при длительном воздействии может сказаться на профессиональных качествах специалиста. Допустимый уровень шума в рабочей зоне, не должен превышать 50 дБ, в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 [40].

2) Химические факторы. При проведении контроля объектов нефтегазовой и химической промышленности возможно отравление парами контролируемых жидкостей. Симптомы отравления зависят от вида и количества вещества, попавшего внутрь, индивидуальных особенностей пострадавшего и его возраста. Симптомы отравления могут быть незначительными, но неприятными, например зуд, сухость во рту, нечеткость зрения, боль, а могут и представлять опасность для жизни: например дезориентация, кома, нарушение сердечного ритма, затруднение дыхания и выраженное возбуждение.

3) Психофизиологические факторы. При работе с прибором в положении стоя и на корточках, ноги оператора будут быстро уставать. Поэтому наиболее удобным положением для дефектоскописта будет являться сидячее положение. На рабочем месте следует предусмотреть установку стола и стула для расположения на них оборудования и дефектоскописта.

Биологические и психофизиологические факторы опасного воздействия в разработанном устройстве отсутствуют.

5.2 Организационные, технологические и иные решения по устранению опасных и вредных факторов

Вредные и опасные факторы определяются как производственные факторы, воздействие которых на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья и, соответственно, приводит к заболеванию или снижению работоспособности. Поэтому, большое значение занимает вопрос об устранении или уменьшении воздействия опасных и вредных факторов. Определенные требования к воздуху рабочей зоны: оптимальные и допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха устанавливаются с учетом сезонов года и соответствуют нормам. Согласно ГОСТ 12.4.021-75 обеспечение нормализации микроклимата на рабочем месте осуществляется при помощи отопления, кондиционирования воздуха и вентиляции помещений [41]. По ГОСТ 12.1.005-88 благоприятным микроклиматом будет считаться состояние окружающей среды при температуре 21-25^оС, относительной влажности 40-60% и скорости движения воздуха 0,1 м/с. При этом разность температур на уровне пола и головы сидящего работника не более 3^oС. Обязательна ежедневная влажная уборка рабочего места.

Освещение на производстве является важнейшим показателем гигиены труда. В качестве искусственного источника света наиболее эффективно использовать люминесцентные лампы, срок службы которых 14000 часов и световая отдача - 100 лм/Вт, что экономичнее и выгоднее по сравнению с лампами накаливания. По СНБ 2.04.05-98 нормы освещенности табло прибора должны быть от 100 до 250 лк [42].

Освещенность в заданной точке определяется по формуле:

(5.1)

где Е_н - нормируемая освещенность, лк;

К_з - коэффициент запаса;

коэффициент дополнительной освещенности, создаваемой удаленными светильниками и отраженным светом (принимается от 1 до 1,2);

- условная освещенность в контрольной точке от суммарного действия «ближайших» светильников, лк;

e_i - условная освещенность от i-го источника (можно определить по пространственным кривым равных значений освещенности (изолюкс)).

Некоторые светильники местного освещения предназначены для освещения определенного оборудования. Расчет осветительной установки для этих светильников не производят.

В последнее время для светотехнических расчетов широко применяют компьютер, что позволило перейти к использованию аналитического представления кривых силы света (КСС) и, таким образом, к выполнению светотехнических расчетов только аналитическим методом. Для замены расчетов освещенности с использованием пространственных изолюкс используют способ расчета, основанный на применении интерполяционных формул в виде тригонометрических полиномов [43].

В связи с вышесказанным, в данном проекте расчет освещенности проводился с помощью специализированной программы CWETD. Результаты расчетов приведены в приложении А.

5.3 Разработка мер безопасности при эксплуатации устройства

Общие требования по охране труда. К проведению работ допускаются специально подготовленные работники, сдавшие соответствующие испытания, прошедшие производственную стажировку с опытным работником в течении двух месяцев и имеющих удостоверение установленной формы. К работе с устройством работник может приступить после прохождения вводного инструктажа и первичного инструктажа на рабочем месте. Работник один раз в шесть месяцев должен получить повторный инструктаж. В дальнейшем эти работники проходят периодические медицинские осмотры в установленном порядке и подвергаются периодическим проверкам знаний.

Работник, работающий с прибором, должен обеспечиваться следующими средствами индивидуальной защиты (СИЗ): костюмом хлопчатобумажный с маслонефтезащитной пропиткой; ботинками юфтевыми на маслобензостойкой подошве; фартуком прорезиненным; рукавицами комбинированными; перчатками хлопчатобумажными в комплекте с перчатками резиновыми; нарукавниками прорезиненными; жилетом сигнальным. Зимой дополнительно должен обеспечиваться курткой на утепляющей прокладке.

Личную одежду и спецодежду необходимо хранить отдельно в шкафчиках в гардеробной. Работник обязан следить за исправностью спецодежды, своевременно сдавая ее в стирку и ремонт, а также содержать шкафчик в чистоте и порядке.

Работник должен иметь определенное рабочее место, расположенное в соответствии с установленными технологическим процессом. Вспомогательный для контроля инструмент должен храниться на рабочем месте в шкафу или в специально отведенном помещении.

Работник должен знать:

- правила оказания первой (до/врачебной) помощи пострадавшему при несчастном случае;

- действие на человека опасных и вредных производственных факторов, возникающих во время работы;

- требования техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности.

Работник должен:

- выполнять только порученную ему начальником работу;

- владеть безопасными приемами труда;

- содержать в исправном состоянии и чистоте закрепленное за ним рабочее место, инструмент, приспособления, а также средства индивидуальной защиты;

- использовать в работе только исправный инструмент;

- носить инструмент и измерительные приборы в специальных ящиках или сумках;

- выполнять требования запрещающих, предупреждающих, указательных и предписывающих знаков и надписей, а также сигналов, подаваемых крановщиками, водителями других транспортных средств и работниками, занятыми ремонтными работами на территории предприятия;

- проходить по территории предприятия по установленным маршрутам, пешеходным дорожкам, тоннелям, проходам и переходам;

- быть предельно внимательным в местах движения транспорта;

- соблюдать правила внутреннего трудового распорядка.

Работнику запрещается:

- работать в болезненном состоянии, а также в состоянии алкогольного или наркотического опьянения;

- использовать переносные светильники без предохранительных сеток, поврежденной вилкой и изоляцией проводов;

- работать без средств индивидуальной защиты;

- употреблять психотропные или токсические вещества на рабочем месте или в рабочее время.

Работник обязан соблюдать следующие требования пожарной безопасности:

- не пользоваться открытым огнем при проверке прибора и во время работы на нем;

- обо всех неисправностях немедленно сообщать непосредственному начальнику;

- курить только в отведенных и приспособленных для этого местах;

- знать и уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.

Работникам принимать пищу следует только в столовых, буфетах или специально отведенных для этого комнатах, имеющих соответствующее оборудование. Перед едой необходимо тщательно вымыть руки теплой водой с мылом.

В случае получения травмы или заболевания работник должен прекратить работу, поставить в известность руководителя работ и обратиться за помощью в медпункт.

При обнаружении нарушений настоящей Инструкции, а также неисправностей оборудования, инструмента, защитных приспособлений, средств пожаротушения работник обязан без промедления сообщить об этом своему непосредственному начальнику, а в его отсутствие вышестоящему руководителю.

Знание и выполнение работником требований настоящей Инструкции является служебной обязанностью, а их нарушение влечет за собой ответственность в соответствии с законодательством.

Требования по охране труда перед началом работы. Работнику запрещается приступать к работе без средств индивидуальной защиты.

Перед работой работник должен предварительно осмотреть рабочее место, убедиться в отсутствии посторонних предметов, проверить состояние чистоты оптических частей прибора, а также наличие заряда аккумуляторной батареи, проверить и убедиться в исправности приточно-вытяжной вентиляции, проверить освещение рабочего места.

Перед включением прибора, работник проводит визуальный осмотр на предмет поломки, и только после производит включение прибора. Включив прибор, следует проверить показания на соответствие данным, указанным в технической документации на прибор. Запрещается применять для контроля прибор, показания которого не соответствуют технической документации.

Если при работе прибора наблюдаются неисправности и отклонения в его работе, работник обязан выключить прибор, чтобы предотвратить негативные последствия и незамедлительно сообщить об этом непосредственному начальнику.

Требования по охране труда при выполнении работ. При работе с прибором следует пользоваться руководством по его эксплуатации.

Работник обязан содержать свое рабочее место в чистоте и порядке, не загромождая его посторонними предметами.

В процессе проведения контроля работник должен четко соблюдать все нормы и требования, описанные в методике контроля.

Работник должен точно следить за проводимыми операциями, а в случае возникновения неисправности - знать меры по их устранению.

В процессе проведения контроля и хранении прибора должно быть обеспечено его устойчивое положение, удобные для работы условия.

При работе с прибором необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

- в процессе эксплуатации не прилагать больших усилий к органам управления прибора, содержать его в чистоте, не подвергать ударам, не допускать падения;

- техническое обслуживание прибора производить при отключенном напряжении питания;

- не допускать к работе посторонних лиц.

Требования по охране труда в аварийных ситуациях. При возникновении аварийной ситуации работник обязан прекратить работу, немедленно сообщить о случившемся непосредственному начальнику или вышестоящему руководителю и далее выполнять его указания по предупреждению несчастных случаев или устранению возникшей аварийной ситуации.

При возникновении пожара необходимо:

- сообщить инженеру группы, начальнику лаборатории и в пожарную часть;

- вызвать МЧС по тел.101;

- эвакуировать людей из помещения согласно плану эвакуации;

- принять меры по ликвидации очага возгорания с использованием пожарного инвентаря, имеющегося в лаборатории;

- при наличии небольшого очага пламени можно воспользоваться подручными средствами с целью прекращения доступа воздуха к объекту возгорания; перед тушением электроустановок их необходимо отключить от сети. Небольшие загорания могут быть ликвидированы с помощью углекислотных и порошковых огнетушителей. Такими огнетушителями можно тушить восгорания электроустановок, находящихся под напряжением.

- в случае травмы одного из работников лаборатории -- оказать первую медицинскую помощь и сообщить в медицинский пункт.

При поражении электрическим током, прежде всего, необходимо прекратить действие тока (отключить напряжение, перерубить провод) соблюдая при этом меры безопасности и не прикасаясь к пострадавшему голыми руками, пока он находиться под действием тока.

При поражении током высокого напряжения или молнией пострадавшему, несмотря на отсутствие признаков жизни, надо немедленно делать искусственное дыхание и одновременно массаж сердца. Искусственное дыхание и массаж сердца делается до тех пор, пока не восстановиться естественное дыхание или до прибытия врача, которого вызвать по телефону 103.

После того, как пострадавший придет в сознание, необходимо на место электрического ожога наложить стерильную повязку и принять меры по устранению возможных при падении механических повреждений (ушибов, переломов). Пострадавшего от электротравмы независимо от его самочувствия и отсутствия жалоб следует направить в лечебное учреждение.

Требования по охране труда по окончании работы. По окончании работы работник должен:

- отключить прибор, провести профилактические работы в соответствии с требованиями технической документации на прибор;

- убрать инструмент, приборы в специально предназначенные для них места или кладовые;

- снять спецодежду и средства индивидуальной защиты, убрать в шкаф в гардеробной;

- вымыть руки, лицо и другие загрязненные части тела водой с мылом или принять душ.

По окончании смены рабочий обязан привести в порядок рабочее место. Сообщить принимающему смену или начальнику смены обо всех неисправностях и нарушениях техники безопасности, замеченных во время работы, и о принятых мерах по их устранению. Необходимо сделать запись в журнале.

Выводы по разделу:

В разделе «Безопасность и экологичность проекта» были выделены основные вредные и опасные факторы при работе с прибором. Даны рекомендации по устранению этих факторов. Также в разделе «Организационные, технологические и иные решения по устранению опасных и вредных факторов» при помощи программы SWETD был произведен расчет освещения в цеху размерами 30х45х6 м. Разработаны рекомендации по безопасности эксплуатации данного прибора, что уменьшает потенциальную опасность при обращении с ним. Прибор не влияет на окружающую среду и не представляет никакой опасности для нее. Все мероприятия разрешены согласно требованиям действующих нормативных документов.



6. Энерго- и ресурсосбережение

Энергосбережение - это реализация производственных, научных, технических, организационных, экономических и правовых мер, имеющих целью достижение экономически обоснованного значения эффективности использования энергетических ресурсов. Основными направлениями энергосбережения в промышленности является:

- структурная перестройка предприятий, направленная на выпуск менее энергоёмкой, конкурентоспособной продукции;

- модернизация и техническое перевооружение производств на базе наукоёмких ресурсо- и энергосберегающих и экологически чистых технологий;

- совершенствование существующих схем энергоснабжения предприятий;

- использование вторичных ресурсов и альтернативных видов топлива, в т.ч. горючих отходов производства;

- применение источников энергии с высокоэффективными термодинамическими циклами;

- применение эффективных систем теплоснабжения, освещения, вентиляции, горячего водоснабжения [44].

Темой данного дипломного проекта является разработка двухканального волоконно-оптического турбидиметра для оперативного контроля прозрачности технических жидкостей. Определение реальных сроков использования смазочно-охлаждающих и других технических сред имеет важное хозяйственно-экономическое значение. В решении этой задачи для оперативной оценки фактического состояния неоднородных сред используются различные технологии и средства. И в этих технологиях наиболее употребляемой является замена неоднородных сред по нормируемому ресурсу.

В большинстве случаев замена смазочно-охлаждающих сред не гарантирует эффективную работоспособность машин, агрегатов и техпроцессов. Поэтому для предупреждения выхода таких сред (и обеспечения производительной работы оборудования) из нормированного состояния необходима своевременная и достоверная первичная информация. Ее наличие позволяет использовать среды и эксплуатировать оборудование по реальному состоянию и возможно дольше. Смазочно-охлаждающие среды, как активная часть технологических процессов, влияют и на производственный процесс, его эффективность и рентабельность. Досрочная замена, как и продолжительное использование с нарушением установленных регламентов снижают потенциальные возможности производства и не исключают аварийных ситуаций.

Возникновение аварийных ситуаций приводит к огромным материальным и энергетическим потерям. Состояние и свойства технических сред и масел позволяют выявить причины и механизмы появления и развития различных отклонений, сказывающихся на нормированном ресурсе безотказной работы оборудования.

Поэтому для более эффективного производства и решения вопросов о сроках службы и замены смазочно-охлаждающих сред необходим оперативный технологический контроль их реального состояния. И даже регламентная замена неизбежно снижает эффективность использования дорогостоящих масел и сказывается на работоспособности машин и оборудования. Многофакторная зависимость качества смазочно-охлаждающих сред требует более совершенной аппаратуры для обеспечения минимальных затрат по их оценке и установления срока эксплуатации в реальных условиях производства. Сроки эксплуатации связаны с затратами на контроль, слив, фильтрацию. И с ростом интенсивности работы и увеличения срока службы машин и оборудования текущие затраты на смазочно-охлаждающие среды существенно возрастают. С увеличением продолжительности работы машин и оборудования ухудшается режим их эксплуатации и возрастают затраты на их контроль и регулировку. При этом снижается эффективность использования смазочно-охлаждающих сред.

Особенно в условиях эксплуатации многофакторные зависимости текущего состояния масел и технических сред проявляются при технологической наладке, при заправке и регулировке, при техническом осмотре и ремонте. Основные отказы строительно-дорожных машин обусловлены наличием воды и инородных включений в используемом масле. Они оказывают отрицательное влияние и на работу гидроаппаратуры [45].

При неблагоприятном сочетании факторов, влияющих на текущее состояние масел, они раньше доходят до предельного состояния своей работоспособности. С другой стороны, иногда к моменту регламентной замены, масло имеет большой качественный запас и не требует замены. На интенсивности загрязнений технических сред особенно сказывается режим работы. При движении транспортного средства по грунтовой дороге (и бездорожью) значительно возрастает нагрузка на двигатель и цилиндропоршневую группу по сравнению с перемещением его на тоже расстояние по дороге с твердым покрытием. Интенсивность старения масел в двигателях с наработкой перед капитальным ремонтом в несколько раз превышает ее по сравнению с интенсивностью старения в новом двигателе [46].

Несомненно затраты на фильтрацию и замену смазочно-охлаждающих сред превышают расходы на оценку их текущего состояния. Однако дороговизна ремонтно-восстановительных работ нередко превышает материальные, трудовые и финансовые затраты на оперативный контроль и диагностику смазочно-охлаждающих сред. Выбор технологий и средств оценки состояния неоднородных сред определяется их объемами, периодичностью и ответственностью. Сама по себе оценка и контроль представляют весьма трудоемкий и рутинный процесс.

Разработанное устройство позволяет своевременно получать и отрабатывать информацию уже при появлении аномальных отклонений состояния контролируемой среды, исключая критические и аварийные ситуации и тем самым исключает материальные затраты на ремонт и восстановление, а также затраты на энергоресурсы.



Заключение

В настоящем дипломном проекте разработано устройство для оперативного контроля прозрачности технических жидкостей.

В ходе работы над дипломным проектом проведен анализ литературных источников по современному состоянию контроля технических жидкостей и масел. В результате проведенного анализа рассмотрены существующие методы и приборы для достижения этих целей и определены направления для дальнейшего проектирования.

Произведено моделирование измерительного тракта. Для контроля прозрачных масел разработана оптическая схема датчика

Разработан алгоритм обработки измерительных сигналов. Разработаны структурная схемы устройства и электрическая принципиальная схема блока обработки информации. В процессе проектирования произведены необходимые расчёты по механической и электронной части устройства.

Разработана методика проведения измерений данным устройством, определен порядок работы с датчиком, разработаны рекомендации при работе с прибором.

Устройство является компактным и переносным, имеет питание как от сети, так и от аккумуляторных батарей, что обеспечивает ему многофункциональность и способность применения в различных условиях, а также в различных областях науки и промышленности.

По своей конструкции и цене разработанное устройство не уступает своим зарубежным аналогам.

Определены основные вредные и опасные факторы при работе со спроектированным устройством. Даны некоторые рекомендации по устранению этих факторов. Разработаны рекомендации по безопасной эксплуатации данного устройства, что уменьшает потенциальную опасность при обращении с ним.

При проведении технико-экономического анализа и возможностей внедрения на производстве рассчитаны затраты и издержки на производство и использование. На основании полученных данных можно сделать вывод о получении значительного экономического эффекта в размере 116788 рос. руб. за год и 583940 за 5 лет. Разработанное устройство является энерго- и ресурсосберегающим



Список использованных источников

1. Булатов, М.И. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа -5-е изд., перераб.- Л.: Химия, 1986. - 432 с.

2. Папков, С.П. Физико-химические основы переработки растворов полимеров, 1971, 372 с.

3. Библиотека электронных ресурсов НИУ ИТМО Аспирантура [Электрон. ресурс] / Ред. В. Трофимов. - М., 2009

4. Секарин, К.Г. Психология зрительного восприятия неоднородности свойств объекта в системах неразрушающего контроля // Научно-технический вестник СПб ГУ ИТМО: Современная оптика, 2007. вып. 43. с. 100-109.

5. Булатов, М.И. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, изд. 4-е, пер. и доп., Л., «Хиимя», 1976. -376с.

6. Марков, А.П. Анализ схем световодных преобразователей / А.П. Марков, А.Г. Старовойтов, А.И. Потапов ? Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: межвузовский сб. Вып. 10. - СПб.: СЗТУ, 2004. - c. 3?12.

7. Бутусов, М.М. Волоконно-оптические системы передачи. -М.: Радио и связь, 1992 -416с.