Электрификация ремонтно-механической мастерской

Работа из раздела: «Физика и энергетика»

/

/

ВВЕДЕНИЕ

Существенную роль в развитии промышленности сыграла электроэнергия в двадцать первом веке.

Электроэнергия является стержнем строительства экономики общества. Она играет важную роль в развитии всех отраслей демократического хозяйства, в осуществлении современного технического процесса всех отраслей производства.

Все более интенсивнее заменяется ручной труд на механизированный с применением электроэнергии. При этом электрооборудование и автоматизация производственных процессов позволяет высвободить большое число работников, занятых в производстве, при одновременном повышении качества продукции, экономичности, надёжности и бесперебойности работы агрегатов и установок. Благодаря электромеханизации и автоматизации производственных процессов электровооружённость труда в промышленности на одного работника достигла 1,5…2,3 тыс. кВтч. в год и даже выше.

Современное производство является крупным потребителем электроэнергии.

По суммарной установленной мощности, числу и номенклатуре используемого электрооборудования агропромышленное производство занимает одно из первых мест среди других отраслей.

Электрификация является одним из основных направлений аграрной политики на современном этапе развития сельского хозяйства. При высокой электровооруженности производства особую зависимость приобретают вопросы эффективного использования электроэнергии, ее экономии; рациональной эксплуатации и ремонта электрооборудования, их организации.

Чтобы обеспечить эффективное использование электрооборудования и рационального применения электрической энергии, необходимо уметь пользоваться методами технических расчетов в планировании, управлении и анализе хозяйственной деятельности предприятия в целом и его отдельных звеньев.

В условиях интенсивного развития энергетической базы предприятий промышленного производства наибольшее значение приобретают надежность электроснабжения и безаварийность работы электроустановок. Поэтому требуется квалифицированное техническое обслуживание и ремонт оборудования. Большое значение имеет автоматизация производственных процессов, которая становится одним из факторов роста производительности труда, увеличение количества продукции, повышения ее качества, снижение себестоимости и улучшение условий труда.

Дипломное проектирование систематизирует, расширяет и улучшает теоретические знания студентов, знакомит студентов с новейшими достижениями в области проектирования, монтажа и эксплуатации электрических устройств, для электроснабжения и электрооборудования потребителей.

В ходе дипломного проектирования студенты приобретают опыт самостоятельного решения задач сельской электрификации, а также получают навыки использования нормативной, справочной и учебной литературы.

Целью дипломного проекта является внедрение микропроцессорной техники в управление технологическими процессами.

1. Природно-экономическая характеристика хозяйства

1.1 Общая характеристика предприятия ООО «Агросиб» с. Северное

ООО «Агросиб» находится на территории с. Северного Северного района Новосибирской области. Основано в сентябре 2005 года на базе некогда мощного ремонтного предприятия «Сельхозтехника». Основным видом деятельности на сегодняшний момент является: грузоперевозки, строительство дорог, автозимников и их содержание, в результате чего требуется качественный и своевременный ремонт техники.

Общество является юридическим лицом и вправе от своего имени совершать сделки, отстаивать имущественные и неимущественные права, исполнять обязанности по договорам, быть истцом и ответчиком в арбитражном и третейском суде.

Общество имеет самостоятельный баланс, расчетный и другие счета в банках Российской Федерации, печать со своим наименованием, угловой и другие штампы, бланки, товарный знак.

Общество действует на принципах полного хозяйственного расчета и самоокупаемости, самостоятельно осуществляет свою финансово-хозяйственную деятельность и несет ответственность за ее результаты, выполнение обязательств перед партнерами по заключенным договорам, бюджетом и банками всем своим имуществом, на которое по закону может быть обращено взыскание.

ООО «Агросиб» расположено в центральной части с Северное в 430км от Новосибирска. Площадь предприятия на сегодняшний момент составляет 1290 кв.м. Общая площадь помещений 670 кв.м.

Предприятие включает в себя: ремонтную мастерскую, автогараж, склад запчастей и помещение конторы.

В здании категории «Б» имеются наружные и внутренние пожарно-эвакуационные лестницы, легкосбрасываемые конструкции, технологические трубопроводы, выполненные из несгораемых материалов. Несущие конструкции обработаны огнезащитными составами, установленные электродвигатели имеют взрывозащитное исполнение, все металлические части оборудования заземлены для отводов статического электричества.

В ремонтно-механической мастерской выполняются следующие виды работ: ремонт топливной аппаратуры, восстановление коленчатых валов, восстановление ЦПГ, ремонт агрегатов, ремонт двигателей внутреннего сгорания, кузнечно-сварочные работы, а также оказывает услуги населению по ремонту автотранспорта.

Ремонтно-механическая мастерская(РММ) представляет собой прямоугольное помещение общей площадью почти 600 м². Общая длинна цеха 34м, ширина 20м, высота 9м. Стены кирпичные 0,6м. Пол выполнен из железобетонных плит. Крыша двускатная выполнена из металлических ферм, покрыта листовым металлом. Гараж отделен от остального помещения цеха кирпичной стеной толщиной 0,6м. В цехе имеются внутренние перегородки из сибита высотой 4м без потолочных перекрытий, выполненные для разграничения общего помещения и склада.

Таблица 1.1 Основные экономические показатели ООО «Агросиб»

Показатели	2007 г.	2008 г.	2009 г.
1	2	3	4
Число работников	8	10	14
Число работников по договору	6	13	10
Камаз 5410	2	2	1
Камаз 54115	1	4	8
Камаз 55111	1	1	3
Камаз 44108	-	1	2
Камаз 65116	-	-	1
1	2	3	4
Трактор МТЗ-82	-	1	1
Трактор ДТ-75	3	7	9
Трактор К-700	-	2	2
Трактор Т-130	1	1	2
Полуприцеп А-349	1	5	7
ПрицепОДАЗ 9730	3	4	5
Прицеп-цистерна ОДАЗ	1	2	2
Трал ЧЛАЗ	-	1	3
Полуприцеп ДОН-БУР	-	-	1
Полуприцеп NARCO	-	-	1
Прибыль	708130	1180166	377500

1.2 Состояние электрификации предприятия

Источником теплоснабжения является котельная. Теплоносители - перегретая вода с температурой 150-70 градусов. Системы вентиляции приняты приточно-вытяжные с естественным механическим побуждением. Цех подключен к хозяйственно-питьевому водопроводу и канализации.

По системе надёжности электроснабжения РММ относятся к потребителям 2 категории. Питание электроэнергией производиться кабельной линией. Питание электрической энергией цеха, а также других потребителей находящихся на территории предприятия производится от трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ мощностью 2х630 кВА с двумя трансформаторами ТМ-630/10.

Наименование	электронагреватели	электроосвещение	электродвигатели
Потребляемая мощность, кВт	35,1	7,3	45,1
Расчетный ток, А	92	19	118,6
Наименование	электронагреватели	электроосвещение	электродвигатели
Потребляемая мощность, кВт	35,1	7,3	45,1
Расчетный ток, А	92	19	118,6

2. Характеристика объекта проектирования и выбор технологических процессов, подлежащих электрификации

электрификация микропроцессорный вентиляция оборудование

2.1 Характеристика объекта

Здание РТМ расположено в одном из производственных центров хозяйства в 500 м от села «Золотая грива».

Электроснабжение РТМ предлагается осуществить от комплектной однотрансформаторной подстанции КТПН-№1-26, расположенная в 70 метрах от мастерской, от которой РТМ раньше и получала электроэнергию. Схема ТП 10/0,4 кВ типовая, в которой со стороны высокого напряжения (РУВН) расположены: разъединитель, как коммутационный аппарат; предохранители, как защитные аппараты; разрядники, как защитные аппараты от перенапряжений, приходящих с ВЛ.

РТМ относится к третьей категории по надёжности электроснабжения. Основными потребителями электрической энергии в мастерской являются: станки, стенды, кран-балка и освещение.

Тепло- и водоснабжение предлагается осуществить от котельной, которая расположена в 250 м от мастерской.

Общий вид и экспликация помещений РТМ приведены на листе 4 графического материала. В этой же таблице указываются площади помещений, полученные в процессе разработки планировки. На основе экспликации помещений разрабатывается планировка размещения ремонтно-технологического оборудования.

РТМ включает в себя несколько участков: участок ухода и ремонта тракторов, токарный участок, участок топливной аппаратуры, кузнечный участок, сварочный участок, участок зарядки аккумуляторов, участок ремонта электрооборудования, слесарный участок, моторный участок. Также имеются вспомогательные помещения: душевая, инструментальное помещение и служебный кабинет.

Мастерская рассчитана на проведение периодических уходов и ремонтов тракторов. Оснащённость мастерской оборудованием позволяет производить смену отдельных агрегатов и узлов тракторов и машин. Также в мастерской можно выполнять некоторые ремонты сельскохозяйственных машин, различных транспортных средств, производственного и бытового инвентаря.

Строительный объём здания составляет - 4950 м^3.Площадь - 663 м². Фундамент - ж/б монолит, стены - кирпичные, перекрытие - ж/бетонные, кровля - мягкая, пол - цементный, окна - одинарные глухие, ворота - деревянные, отделка наружная - штукатурка.

2.2 Выбор технологических процессов в ремонтно-технической мастерской

В РТМ применяются различные технологические процессы.

В участке ухода и ремонта тракторов разборочно-сборочные и ремонтные работы сопровождаются операциями снятия и транспортировки различных агрегатов. Эти работы осуществляют с помощью подъёмно-транспортного оборудования. С помощью подъёмно-транспортного оборудования груз можно поднимать и передвигать. В токарном участке происходят такие технологические процессы как токарная обработка, сверление, фрезерование, растачивание и т.п. В участке топливной аппаратуры проводят обкатку, испытание и регулировку топливной аппаратуры автотракторных дизельных двигателей, а также испытывают и регулируют агрегаты гидроприводов тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин.

В кузнечном участке происходят такие технологические процессы как нагрев, ковка, протяжка, осадка, горячая рубка металла, гибка кручение и т.п. Нагрев деталей и заготовок выполняют в кузнечном горне (рис.2.1.). В сварочном участке используется ручная электродуговая сварка. Здесь выполняют ручную дуговую резку, сварку и наплавку металлов. В участке контроля и регулировки электрооборудования производят испытания и регулировки систем зажигания (состояние (работоспособность) катушки зажигания, испытание конденсаторов, прерывателя-распределителя и т.п). В слесарном участке выполняются разнообразные мелкие ремонты, а также мелкие разборочные и сборочные работы.

Моторный участок предназначен для ремонта механизмов и отдельных частей двигателя. Характерными работами при текущем ремонте двигателя являются: замена поршневых колец, поршней, поршневых пальцев, замена вкладышей шатунных и поршневых подшипников на вкладыши эксплуатационных размеров, замена прокладки головки блока, устранение трещин и пробоев (в сварочном отделении), притирка и шлифовка клапанов.

После выполнения текущего ремонта двигателя обязательно необходимо проводить холодную и горячую обкатку с целью обеспечения надежной притирки узлов и деталей после ремонта без нагрузки, что обеспечивает большую их долговечность в эксплуатационных условиях.

Обкатка - завершающая операция при ремонте двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Она обеспечивает приработку взаимно трущихся поверхностей деталей. В процессе обкатки выявляются и устраняются дефекты, снижающие надёжность ДВС в эксплуатации.

2.3 Перечень ремонтно-технологического оборудования, подлежащих электрификации

РТМ включает в себя несколько участков, в каждом из которых находится соответствующее оборудование:

1. Участок ухода и ремонта тракторов. В этом участке находится кран-балка грузоподъёмностью 2,5т, смотровая яма, компрессор 1101-В5 и моечная установка ОМ-5300.

Электрифицированная кран-балка представляет собой передвижную двутавровую балку, по которой перемещается электрическая таль. Балка опирается или подвешивается на подкрановые пути ходовыми колёсами. Пути должны быть строго горизонтальны и параллельны между собой. Управление краном кнопочное (с пола), пролёт 18 м, мощности электродвигателей соответственно 2,2 кВт, 1,4 кВт и 1,4 кВт. Компрессор предназначен для получения и подачи сжатого воздуха на технологические нужды.

2. Токарный участок. В нём расположены токарные станки марок 16К20 (устанавливаемая мощность станка до 11 кВт) и 1Д-63А (мощность электродвигателей соответственно 10 кВт и 0,1 кВт), фрезерный станок МРФ (мощность 1,5 кВт) и вертикально-сверлильный станок 2Н135 (мощностью 2,21 кВт).

Станочное оборудование имеет индивидуальный электропривод с дистанционным управлением на основе магнитных пускателей и другой аппаратуры. В ремонтных предприятиях наибольшее распространение получили токарно-винторезные, фрезерные и сверлильные станки.

Токарно-винторезный станок 16К20 (рис.2.3.б) предназначен для выполнения разнообразных токарных работ, в том числе нарезания резьбы. На рисунке 2.3.в изображён фрезерный станок модели МРФ. Станок предназначен для обработки деталей различной конфигурации из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов, а также неметаллических материалов. Станок может быть использован в различных отраслях промышленности, в ремонтных мастерских, кооперативах, а также при индивидуальной деятельности.

3. Участок топливной аппаратуры. Здесь имеются два стенда: стенд КИ-22205 предназначен для испытания и регулировки топливной аппаратуры всех марок тракторных дизелей и стенд для проверки и регулировки гидросистем КИ-4815М.

На стенде КИ-4815М можно испытывать и регулировать насосы типа НШ-46, НШ-50, НШ-67, Н-100, распределители типа Р-75, Р-150, а также другие агрегаты гидравлических систем тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин. Стенд укомплектован необходимыми приспособлениями и принадлежностями для установки и испытания гидроагергатов. На раме стенда установлены и закреплены электропривод (электродвигатель), гидросистема и электрооборудование.

4. Кузнечный участок.

Этот участок включает в себя следующее оборудование: молот пневматический М4129А мощностью 7 кВт, кузнечный горн и заточной станок мощностью 0,6 кВт. Кузнечный пневмомолот (рис. 2.3.) служит для выполнения кузнечных работ методом свободной ковки на плоских и фасонных бойках (протяжки, осадки, прошивки отверстий, горячей рубки металлов, кузнечной сварки, гибки, кручения).

5. Сварочный участок. В этом участке имеется сварочный трансформатор ТС-300 и стол сварщика модели ССН-1. Трансформаторы ТС-300 и ТС-500 применяют при ручной дуговой резке, сварке и наплавке металлов. Технические данные трансформатора таковы: Номинальный сварочный ток - 300 А, номинальная мощность 20 кВт, напряжение питающей сети 220 или 380 В, номинальное рабочее напряжение 63 В, КПД 0,84, коэффициент мощности 0,51.

6. Участок зарядки аккумуляторов. Здесь проводят зарядку аккумуляторов с помощью зарядного устройства ЗУ-1 мощностью 1,5 кВт.

При включении батареи на зарядку её полюсы надо соединять с одноимёнными полюсами источника тока. Напряжение источника тока и схема включения должны быть такими, чтобы на каждый аккумулятор приходилось напряжение не менее 2,7 В (обычно до 3 В).

При одновременной зарядки 2-х и более батарей, батареи соединяют между собой последовательно.

7. Участок контроля и регулировки электрооборудования. В этом участке расположен стенд КИ-11500 для проверки электрооборудования. На нём проверяют и регулируют генераторы переменного тока, стартеры, реле-регуляторы, прерыватели-распределители, катушки зажигания и другое оборудование.

8. Слесарный участок. В нём находятся 3 верстака, а также различные приспособления и ручные инструменты.

9. Моторный участок. В этом участке имеется пресс гидравлический ОКС-1671М, который приводится в действие электродвигателем 7 мощностью 1,7 кВт, станок притирки клапанов ОПР-1841А, а также обкаточный стенд СТЭ-40-1500.

На рисунке 2.4. показан вертикальный двухстоечный гидравлический пресс марки ОКС-1671М с усилием 0,4 МН (40 т) и его гидравлическая схема.

На раме пресса 1 двумя пальцами 3 фиксируется станина 2. На станину устанавливают демонтируемый комплект деталей. Относительно рамы станину можно переставлять с помощью штока 5 пресса и цепей 4. Шток приводится в действие рабочей жидкостью (масло минеральное), подаваемой гидронасосом 12. Насос приводится в действие электродвигателем 7 мощностью 1,7 кВт или ручным насосом 6. Управление прессом осуществляют передвижением золотника 8. Предохранительный клапан 14 регулируют на давление 23…26 МПа, контролируя манометром 10. Ход штока 250 мм. Скорость рабочего хода 2,8 мм/с.

Выбор технологического оборудования обуславливается видами выполняемых работ. Перечень технологического оборудования приведен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Ведомость технологического оборудования

№ п/п	Наименование, марка оборудования	Кол-во	Уст. мощность, Размеры (мм)
1	2	3	4
1	Компрессор 1101-В5	1	10 кВт, 1869х670
2	Токарный станок 16К20	1	11 кВт, 3080х1560
3	Токарный станок 1Д-63А	1	10 кВт, 2800х1250
4	Фрезерный станок МРФ	1	1,5 кВт, 700х850
5	Вертикально-сверлильный станок 2Н135	1	4 кВт, 1240х810
6	Шкаф для инструментов, материалов и принадлежностей ОРГ-1603	2	1590360
7	Секция стеллажа ОРГ-5154	2	1500х600
8	Стенд для регулировки гидросистем КИ-4815М	1	22 кВт, 1640х875
9	Стенд для регулировки топливных насосов КИ-22205	1	3,6 кВт, 1100х620
10	Кран-балка	1	5 кВт
11	Моечная установка ОМ-5300	1	4,5 кВт,3360х2760
12	Молот пневматический М4129А	1	7 кВт, 1375х805
13	Заточной станок	1	0,6 кВт, 1200х550
14	Горн кузнечный ГО-3336	1	2280х1200
15	Вентилятор кузнечный ОКС-3361	1	3 кВт, 550х460
16	Наковальня двурогая ГОСТ 11398-75	1	505х120
17	Сварочный трансформатор ТС-300	1	20 кВт, 800х720
18	Стол сварщика ССН-1	1	1250х750
19	Зарядное устройство аккумуляторов ЗУ-1	1	1,5 кВт, 460х235
20	Стеллаж ОРГ-18112 для хранения аккумуляторов	1	2024х524
21	Стенд проверки и регулировки электрооборудования КИ-11500	1	5 кВт, 980х650
22	Стол монтажный ОРГ-1468-01-08А	1	1200800
23	Верстак слесарный на одно рабочее место ОРГ-1468-01-060А	1	1200х800
24	Верстак слесарный на два рабочих места, ОРГ-1468-01-070А	1	2400800
25	Пресс гидравлический ОКС-1671М	1	1,7 кВт, 1500640
26	Станок притирки клапанов ОПР-1841А	1	1 кВт, 1840х1450
27	Обкаточный стенд СТЭ-40-1500	1	40 кВт, 3200х1250

3. Выбор электрического оборудования ремонтно-технической мастерской

3.1 Расчёт и выбор электропривода кран-балки

Для кран-балки, предназначенной для перемещения грузов в ремонтно-технической мастерской, определить режим работы механизма подъема и передвижения и произвести выбор электрических двигателей для их приводов.

Исходные данные.

1. Масса груза т_г = 2500 кг, масса балки т_б= 1500 кг.

Скорость передвижения балки v_б = 0,1 м/с.

Скорость подъема груза v_г = 0,17 м/с.

Длина цеха l_ц = 18 м.

Высота подъема груза Н = 4 м.

Диаметр ходовых колес балки D_K = 45 мм.

Диаметр цапфы вала колеса балки d_ц = 60 мм.

Диаметр барабана лебедки D_б = 400 мм.

Коэффициент трения качения колес балки f_б = 0,05.

Коэффициент трения в цапфах µ = 0,015.

Коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в ребордах колес, торцах ступиц, К_р = 2,5.

Значение суммарных передаточных чисел механизмов передвижения i_б = 202, подъема i_п =108.

Коэффициент полезного действия передач механизмов перемещения з_б = 0,9 и подъема з_п = 0,96.

Решение. Для определения режимов работы крановых механизмов и выбора к ним электрических двигателей необходимо определить значения усилий, мощностей и продолжительность их действия как под нагрузкой, так и на холостом ходу.

Механизм передвижения. Величина суммарного усилия под нагрузкой при пуске для механизма передвижения

УF = F_l + F₂ = 21996,2 + 3200 = 25196,2 H,(3.1)

где F_l -- усилие, необходимое для преодоления сопротивления движению кран-балки на горизонтальном прямолинейном участке пути; F₂ -- динамическое усилие, связанное с разгоном и торможением кран-балки.

F_l = 9,81 К_р (т_г + т_б)( µ_r + f_б)cosб = 9,81·2,5(2500+1500)(0,015· +

+0,05)= 21996,2 Н, (3.2)

где r -- радиус шейки оси колеса балки, м; R -- радиус колеса балки; R = 0,225 м; б -- угол наклона путей к горизонту; б = 0.

F₂ = (т_г + т_б) = (2500+1500)·0,8 = 3200 Н, (3.3)

где dv/dt -- ускорение при разгоне кран-балки; dv/dt = 0,8 м/с².

В установившемся режиме под нагрузкой суммарное усилие

УF_у = F_l + F_в = 21996,2+0 =21996,2 Н,(3.4)

где F_в - усилие, необходимое для перемещения кран-балки по вертикали.

Потребная мощность механизма передвижения кран-балки при разгоне под нагрузкой

.(3.5)

В установившемся режиме значение потребной мощности механизма передвижения кран-балки

.(3.6)

На холостом ходу значения усилий и мощностей при пуске и в установившемся режиме:

УF_п.х = F_1x + F_2x = 8240,4 + 1200 = 9440,4 Н;(3.7)

F_1x = 9,81· т_б ·К_р( µ_r + f_б)cosб = 9,81·1500·2,5(0,015·+0,05)=

=8240,4 Н;(3.8)

F_2x = т_б= 1500·0,8 = 1200 Н;(3.9)

;(3.10)

.(3.11)

Для определения режима работы механизма передвижения кран-балки необходимо установить продолжительность включения, предварительно определив время пуска, время движения кран-балки как с грузом, так и на холостом ходу, и построить нагрузочную диаграмму.

Время разгона кран-балки до установившейся скорости движения

. (3.12)

Время передвижения кран-балки при постоянной нагрузке

.(3.13)

Время опускания груза и подъема захватывающего устройства

.(3.14)

Время разгона кран-балки до установившейся скорости движения при возвращении ее в исходное положение

t₄ = t₁ =0,12c.(3.15)

Продолжительность перемещения кран-балки в исходное положение с постоянной скоростью движения

t₅ = t₂ =180c.(3.16)

Продолжительность опускания захватывающего устройства и поднятия груза

t₆ = t₃ =47c.(3.17)

Нагрузочная диаграмма механизма перемещения кран-балки показана на рисунке 3.1.

. (3.18)

Как видно из нагрузочной диаграммы, механизм передвижения кран-балки работает в перемещающемся режиме с продолжительностью включения выше 60%.

В связи с этим выбор электрического двигателя для механизма передвижения кран- балки производят с учётом методов, применяемых для длительной переменной нагрузки. При этом эквивалентное значение мощности

. (3.19)

Выбор электрического двигателя. Устанавливаемые на мостовых кранах, кран-балках электродвигатели относятся к специальной группе электрических машин, называемых крановыми. Эти двигатели в большинстве своем изготовляют на напряжение 220/380 В. Они имеют повышенный момент пуска, значение которого находится в пределах 2,6...3,2 номинального. Крановые двигатели имеют изоляцию класса F, выдерживающую нагрев до 155 °С. Выбирают электрический двигатель для механизма передвижения, исходя из условий:

Климатическое исполнение и категория размещения У2, УЗ.

По способу защиты от окружающей среды IP44.

По конструктивному исполнению и способу монтажа IM1081.

По модификации (берут крановый двигатель).

По частоте вращения:

n_дв ? i·n_к = 202?4,19 = 846,38 ;

875 > 846,38,

где i -- суммарное передаточное число; i = 202; n_к -- частота вращения колеса кран-балки;

n_к = щ_к / 0,105 = 0,44 / 0,105 = 4,19 ;

щ_к = v_б / R_к = 0,1 / 0,225 = 0,44 рад/с.

По роду тока и напряжения: ~ I, U_H = 380/220 В;

По мощности: P_дв ? P_экв ; 1,4 > 1,34.

Выбираем по справочнику [19] двигатель типа МТКF-011-6; P = 1,4 кВт; n_н = 875 мин^-1; М_п = 42 Н·м; з_н = 0,62; cos ф_н = 0,66; J = 0,02 кг?м²; т = 47 кг.

Проверка двигателя. Выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания:

М_п ? М_{с max}; 42 > 30,4,(3.20)

М_п -- пусковой момент двигателя при номинальных параметрах сети; М_{с max} -- максимальное значение момента сопротивления.

М_{с max} = P₁ / щ_н = 2799,6 / 92,1 = 30,4 Н·м.(3.21)

Таким образом, условие выполняется. Окончательно выбирают двигатель типа МТКF-011-6.

Механизм подъема. Величина суммарного усилия под нагрузкой при пуске

УF = F_l + F₂ = 39730,5 + 810 = 25525,5 Н,(3.22)

где F₁ -- усилие подъема в установившемся режиме; F₂ -- величина динамического усилия, возникающего при пуске механизма подъема.

F₁ = 9,81 (m_г + т_з) = 9,81 (2500 + 50) = 25015,5 Н,(3.23)

где m_г, m₃ -- соответственно масса груза и масса захватывающего устройства (m₃ = 50 кг).

F₂ = (m_г + т_з)dv/dt =510 Н,(3.24)

где dv/dt -- величина ускорения при подъеме груза; dv / dt = 0,2 м/с².

Значения потребных мощностей механизма подъема при пуске и установившемся режиме соответственно:

;(3.25)

.(3.26)

Суммарное усилие при пуске механизма подъема на холостом ходу

УF_X.X =F₃+F₄ =490,5+10 = 500,5 Н,(3.27)

где F₃ -- усилие подъема на холостом ходу в установившемся режиме; F_A -- значение динамического усилия на холостом ходу.

F₃ = 9,81·т_з = 9,81·50 = 490,5 Н;(3.28)

F₄ = т_з = 50·0,2 = 10 Н. (3.29)

Значения потребных мощностей на холостом ходу механизма подъема при пуске и установившемся режиме соответственно:

;(3.30)

.(3.31)

Для определения режима работы механизма подъема необходимо установить продолжительность действия соответствующих усилий и мощностей. Полный цикл перемещения груза состоит из следующих операций: подъем груза, после чего происходит его перемещение в заданную точку; опускание груза, подъем захватывающего устройства, возвращение кран-балки в исходное положение и опускание захватывающего устройства.

Рассматривая пуск и торможение механизма подъёма кран-балки как равноускоренное или равнозамедленное движение, можно определить его продолжительность:

(3.32)

Время подъёма и опускания груза с постоянной нагрузкой

t₂ = H/ v_г = 4/0,17 = 23,5с.(3.33)

Продолжительность паузы механизма подъёма равна продолжительности передвижения кран-балки:

t₃ = L/ v_б = 18/0,1 = 180с.(3.34)

Время, в течение которого происходят захват груза и его освобождение от захватывающего устройства, равно t₃ = 2 с.

Нагрузочная диаграмма механизма подъема показана на рисунке 3.2.

Продолжительность включения механизма подъема определяют по данным нагрузочной диаграммы:

.(3.35)

Из нагрузочной диаграммы следует, что привод механизма подъема работает в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой в цикле. При этом эквивалентное значение мощности

(3.36)

Выбор двигателя. Выбираем электрический двигатель для механизма подъема, исходя из условий:

Выбираем двигатель типа МТКF-012-6: Р_н = 2,2 кВт; n_н = 880 мин ^-1; М_п = 67 Н·м; з_н = 0,67; cos ф_н = 0,69; J = 0,0275 кг?м²; т = 53 кг.

Проверка двигателя. Выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания:

М_п ? М_{с max}; 67> 52,35.(3.37)

М_п -- пусковой момент двигателя при номинальных параметрах сети; М_{с max} -- максимальное значение момента сопротивления.

М_{с max} = P _max / щ_н = 4821,48 / 92,1= 52,35 Н·м.(3.38)

Условие выполняется.

3.2 Расчёт и выбор осветительных установок

Расчёт освещения для участка ухода и ремонта тракторов

Для данного помещения выбираем светильник ЛСП14-2. Тип КСС - Д, КПД - 0,70, габаритные размеры - 1630Ч270Ч204 мм, степень защиты IP-54.

При равномерном размещении светильники располагают по вершинам квадратов, прямоугольников или ромбов, оптимальный размер стороны которых определяется по формуле

,(3.39)

где -- относительные светотехнические и энергетические расстояния между светильниками;

-- расчетная высота осветительной установки, м.

H_р = H - h_св - h_раб ,(3.40)

где H -- высота помещения, м;

= 0...0,5 -- высота свеса светильников, м;

-- высота рабочей поверхности от пола, м.

H_р =6 - 0,2 - 0,8 = 5 м., 5,2 ? L ? 7,82.

Крайние светильники устанавливают на расстоянии =(0,3--0,5)L от стены в соответствии с наличием и отсутствием рабочих поверхностей у стен. Светильники с люминесцентными лампами располагают обычно рядами параллельно стенам с окнами или длинной стороне помещения. Расстояние между рядами определяется так же, как и расстояние между светильниками в ряду.

По известному значению L, длине А и ширине В помещения определяют число светильников по длине помещения

,(3.41)

число светильников по ширине помещения

.(3.42)

и общее число светильников в помещении

N = N_A·N_B =6·3 =18.(3.43)

После чего размещают светильники на плане помещения и определяют действительные расстояния между светильниками в ряду и между рядами

м; м.

где = 0,4 при = 0,3 и = 0 при = 0,5.

Определим индекс помещения по формуле (3.44):

.(3.44)

По справочным данным определяют коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент учитывает долю светового потока светильников, доходящую до рабочей поверхности. Значения коэффициента отражения стен потолка и рабочей поверхности соответственно 30%, 50% и 10%. Коэффициент использования светового потока з_и = 0,49.

Световой поток лампы в светильнике вычисляется по формуле (3.45):

Лм,(3.45)

где Е_н =200 Лк - нормируемая освещённость;

S - площадь помещения;

K_З - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещённости в процессе эксплуатации осветительной установки; K_З = 1,5;

z = 1,1--1,2 -- коэффициент неравномерности;

N -- количество светильников в помещении;

n_л - количество ламп в светильнике.

По найденному потоку (если светильник многоламповый, то по потоку, приходящемуся на одну лампу), пользуясь справочными данными [1], выбирают типоразмер лампы и ее мощность. Если ближайшие лампы имеют световой поток, отличающийся от расчетного более чем на -10-+20%, то выбирают лампу с большим потоком и уточняют число светильников. Выбираем тип лампы ЛБ65 с световым потоком равным 4800 Лм.

<0,2 - условие выполняется.

Расчёт освещения инструментального помещения.

Используем метод удельной мощности:

P_уд = P_уcт /S, Вт/м².(3.46)

По таблице выбираем для данного помещения удельную мощность для светильника ЛСП06-2 с лампой типа ЛБ при нормируемой освещённости 75 Лк: P_уд =10,5 Вт/ м².

Расчётная высота равна по формуле (3.40):

H_р = H - h_св - h_раб = 4 - 0,3 - 0 = 3,7 м.

, принимаем L = 4,4 м. N_A = A/L = 4/4,4?1; N_B = B/L ?1.

P_уст = P_уд·S =10,5·12 =126 Вт,

P_л = P_уст /N =126/2 ?65 Вт,(3.47)

Выбираем тип лампы ЛБ65 мощностью лампы P_л =65 Вт.

Особое внимание при выборе светильника нужно уделить для участка зарядки аккумуляторов, который относится к взрывоопасным помещениям класса В-1а. В данном помещении необходимо применять светильники взрывозащищённого исполнения. Для данного участка выбираем тип светильника - НОГЛ-2.

Аналогично рассчитываем освещение для других помещений. Результаты расчёта сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Светотехническая ведомость

3.3 Проектирование внутренних электропроводок

3.3.1 Выбор схемы подключения электропроводок

Подключение электропроводки выполняется следующим образом: от вводно-распределительного устройства (СПА77) отходят распределительные линии, присоединяющиеся к групповым щиткам и распределительным силовым шкафам, которые своими групповыми линиями питают электроприёмники. Осветительные щиты запитываются через силовой распределительный шкаф. На каждый осветительный щит в силовом распределительном пункте (шкафе) предусматривается отдельная группа. При компоновке сети размещаем групповые щитки и распределительные шкафы в доступных и удобно обслуживаемых местах. Приборы управления, а также щитки, с которых производится управление освещением, размещаются так, чтобы с места их установки были видны управляемые светильники. На рис. 3.3. приведена схема распределительной сети в РТМ напряжением 380 В.

Рис. 3.3. Схема питающих сетей

3.3.2 Выбор вводно-распределительного устройства, коммутационной и защитной аппаратуры

В качестве вводно-распределительного устройства выбираем силовой распределительный шкаф ШР-11 (рис. 3.4.). Шкаф распределительный силовой ШР-11 предназначен для приёма и распределения электрической энергии трёхфазного тока частотой 50 Гц. Шкаф имеют рубильник на вводе и автоматические выключатели или предохранители для защиты отходящих линий. Выбираем шкаф с номинальным рабочим током 250 А.

Встраиваемые в шкафы автоматические выключатели на отходящих линиях устанавливают в любом сочетанию по номинальному току расцепителя. При этом одновременная суммарная нагрузка выключателей не должна превышать номинальный рабочий ток шкафа.

В качестве защитных аппаратов на отходящие линии в распределительном шкафе ШР-11 применяем автоматические выключатели серии АЕ-2000: три автоматических выключателя типа АЕ-2056 (на силовую сеть) и два типа АЕ-2046 (на осветительную сеть).

Произведём выбор автоматических выключателей.

Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:

U_н.а ? U_н.у;(3.48)

I_н.а ? I_н.у;(3.49)

I_тр ? k_н.т I_p.max;(3.50)

I_эмр ? k_н.э I_k.max;(3.51)

где Uн.а, Uн.у - соответственно номинальное напряжение автомата и электроустановки; Iн.a, Iн.у - номинальные токи автомата и электроустановки; Iтр.- номинальный ток теплового расцепителя автомата; k_н.т - коэффициент надёжности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, k_н.т= 1,1…1,3; k_н.э - коэффициент надёжности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя (для автоматов АЕ-2000 и А-3700 k_н.э =1,25, для А-3100 k_н.э = 1,5); I_p.max - максимальный рабочий ток; I_эмр - ток отсечки электромагнитного расцепителя; I_k.max - кратковременный максимальный ток.

Произведём выбор автоматического выключателя в шкафу ШР-11 для защиты линии 1-1. Выбор тока отсечки электромагнитного расцепителя для шкафа производится по формуле (3.52):

I_эмр ? k_н.э•;(3.52)

где I_пуск.max - наибольший пусковой ток двигателя, питающегося от шкафа; - сумма максимальных рабочих токов электроприёмников, питающихся от шкафа.

Для линии 1-1 Принимаем автомат АЕ-2056 с Iн=100 А, Iн.р=80 А. Максимальный пусковой ток будет при пуске электродвигателя компрессора I_пуск.max = 150 А. Сумма максимальных рабочих токов = 250 А.

Ток отсечки электромагнитного расцепителя по формуле (3.52):

I_эмр ? 1,25•=500 А,

ток отсечки электромагнитного расцепителя регулируется в пределах (3…15) Iн.р. Принимаем I_эмр=7•Iн.р=7•80=560 А, если принять I_эмр=3•Iн.р=3•80=240 А, то электромагнитный расцепитель будет срабатывать ложно при пуске двигателя.

Подберём автомат для защиты линии 4-4, питающей электродвигатели кран-балки: ток срабатывания электромагнитного расцепителя выбираем по условию:

I_эмр ? k_н.э•I_пуск, (3.53)

где I_эмр - ток отсечки электромагнитного расцепителя;

I_пуск - максимальный пусковой ток электродвигателя;

Пусковой ток электродвигателей кран-балки (серия МТКF) выбираем по справочнику [19] I_пуск = 22 А (максимальный пусковой ток из группы электродвигателй).

I_эмр ? 1,2·22 = 26,4 А,

принимаем I_н.р = 31 А, I_н.а = 63 А, I_эмр = 3·31 =93 А.

Для остальных установок автоматы выбираем аналогично и данные заносим в расчётную схему-таблицу 3.2.

Основу коммутационной аппаратуры составляют кнпочные посты, кнопки, магнитные пускатели и шкафы управления электроустановками.

Произведём выбор магнитного пускателя для пуска электродвигателя компрессора.

Магнитные пускатели выбирают по следующим условиям:

U_н.п ? U_н.у;(3.54)

I_н.п ? I_рас;(3.55)

I_н.т.р ? I_н.дв.;(3.56)

где U_н.п - номинальное напряжение пускателя, В; I_н.п и I_н.дв - соответственно номинальный ток пускателя и расчётный ток управляемой цепи; I_н.т.р - номинальный ток теплового реле.

Данным условиям удовлетворяет магнитный пускатель ПМЕ-222 с номинальным током пускателя I_н.п = 22 А. Магнитный пускатель комплектуют тепловым реле РТЛ-102204 с номинальным током 25 А.

Результаты выбора коммутационной и защитной аппаратуры занесены в расчётную схему-таблицу 3.2.

3.3.3 Выбор конструктивного выполнения внутренних сетей, определение сечения проводов и кабелей

В производственных помещениях применяют преимущественно открытую электропроводку, проложенную по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений. Применяем следующие способы прокладки кабелей: непосредственно по поверхности стен, потолков и т.п., в стальных трубах и свободной подвеской.

Во внутренних сетях освещения используем кабель ВВГ. В участке зарядки аккумуляторов (взрывоопасная зона класса В-Iа) в целях безопасности используем кабель ВВГ, проложенный в стальной трубе. По способу прокладки используем тросовые проводки, выполняемые кабелем ВВГ, подвешиваемым к предварительно натянутому тросу. Это - индустриальный и сравнительно недорогой способ выполнения сети. Его применяют в любых условиях среды, включая взрывоопасные зоны отдельных классов. При пролётах между подвесками троса 6 и 12 м стрелы провеса троса должны быть соответственно 100…150 и 200…250 мм. Трос натягивают поперёк ферм. В местах, где тросовая проводка не может быть использована, применяем способ прокладки креплением к стене. К строительным основаниям провода и кабели крепят при помощи скоб, стальных полос, лент или струн.

В качестве силовых кабелей используем кабель марки ВВГ. Ввод в здание выполнен в трубе, также кабелем марки ВВГ. Способ прокладки силового кабеля выполняем в стальной трубе и непосредственно по строительным конструкциям. Способ прокладки в стальных трубах обеспечивает высокую надёжность сети.

Электропроводка от сварочного трансформатора к электродержателю выполняется проводом типа ПРГД. Для питания электропривода (при передвижении тельфера) кран-балки применяем кабель КГ4х2,5.

Основной задачей расчёта электрических сетей является определение сечения и выбор марки проводов и кабелей.

Произведём расчёт и выбор сечения проводов и кабелей для осветительной и силовой сети.

Расчёт можно вести несколькими методами: по потере напряжения, по нагреву, по экономической плотности тока, по механической прочности, по экономическим нагрузкам.

Осветительная сеть.

По допустимой потере напряжения ДU = 3% рассчитаем площадь сечения проводов на одном из участков осветительной сети, схема которой показана на рисунке 3.5. Стрелочками указаны мощности электроприёмников.

Рис. 3.5. Расчётная схема осветительной сети

2. Определяем электрические моменты на каждом участке

На вводе: (3.57)

На группе 1:

На группе 2:

На группе 3:

На группе 4:

На группе 5:

На группе 6:

2. Рассчитаем сечение проводов на каждом участке на вводе:

, (3.58)

принимаем сечение S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н = P/3U = 4780/3·220 = 7,2 А.

Для выбранного сечения I_ДОП = 19 А, т.е. I_ДОП > I_Н, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на первом участке

(3.59)

Допустимые потери напряжения оставшейся сети ДU = 3 - 0,2 = 2,8%.

На группе 1: принимаем сечение с запасом S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н1 = P/U = 970/220 = 4,4 А.

Для выбранного сечения I_ДОП = 19 А, т.е. I_ДОП > I_Н1, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на группе 1:

На группе 2: принимаем сечение S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н2 = P/U = 650/220 = 3 А.

Для выбранного сечения I_ДОП = 19 А, т.е. I_ДОП > I_Н2, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на группе 2:

На группе 3: принимаем сечение S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н3 = P/U = 820/220 = 3,7 А.

Для выбранного сечения I_ДОП = 19 А, т.е. I_ДОП > I_Н3, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на группе 3:

На группе 4: принимаем сечение S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н3 = P/U = 780/220 = 3,5 А.

Для выбранного сечения I_ДОП = 19 А, т.е. I_ДОП > I_Н3, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на группе 4:

На группе 5 и 6: принимаем сечение S = 1,5 мм².

Сечение проверяем на нагрев: I_Н3 = P/U = 780/220 = 3,5 А.

I_ДОП > I_Н3, следовательно сечение S = 1,5 мм² удовлетворяет всем условиям выбора.

Определяем потери напряжения на группе 5 и 6:

Аналогично рассчитываем сечение проводов осветительной сети для других участков, и результаты расчётов заносим в расчётную схему-таблицу 3.2.

Таблица 3.2 - Расчётная схема-таблица осветительной сети

Силовая сеть

Расчёт сечения кабелей для питания силового оборудования проведём по потере напряжения и по длительно допустимому току.

Произведём расчёт сечения кабеля участка от распределительного устройства ШР-11 до силового распределительного шкафа ШРС-1, расположенного в токарном участке.

Исходя из допустимой потери напряжения, рассчитывают сечение по формуле (3.60):

,(3.60)

где s - сечение проводов, мм²; Р - нагрузка линии, кВт; l - длина линии, м; - удельная проводимость материала провода, м/(0м мм²). Для меди = 53, для алюминия = 32; U - номинальное напряжение линии, В; U% - допустимая потеря напряжения, %.

,

Принимаем ближайшее стандартное сечение S =4 мм². Выбранное сечение проверяем по длительно допустимому току:

Для магистралей:

;(3.61)

где к_о - коэффициент одновременности (к_о = 0,75); УI_н - сумма номинальных токов потребителей;

I_ДОП = 41 А, условие I_ДОП > I_Н не выполняется, следовательно выбираем сечение S =10 мм². Для данного сечения I_ДОП = 80 А, т.е. условие I_ДОП > I_Н выполняется. Произведём расчёт сечения кабеля участка 2-2, предназначенного для питания токарного станка 16К20.

.

Принимаем сечение с запасом S =2,5 мм².

Выбранное сечение проверяем по длительно допустимому току:

Для трехфазных электроприёмников:

;(3.62)

I_ДОП = 30 А, условие I_ДОП > I_Н выполняется, следовательно выбираем сечение S =2,5 мм². Аналогично рассчитываем сечение кабелей для других участков силовой сети, и результаты расчётов заносим в расчётную схему-таблицу 3.3, а на плане расположения силового оборудования (лист 4 графического материала) обозначаем марку кабеля, число и сечение жил, длину участка, расчётную мощность, расчётный ток и способ прокладки.

Таблица 3.3 - Расчётная схема-таблица силовой сети

3.3.4 Проверка селективности работы средств защиты

При установке в цепи последовательно двух и более защитных аппаратов, выбранные аппараты следует проверять по селективности защиты. Селективность обеспечивается, если при каждом нарушении режима работы сети отключается только повреждённый участок, но не срабатывают защитные аппараты в высших звеньях сети. Селективность автоматических выключателей обеспечивается применением селективных выключателей, имеющих выдержку времени при срабатывании отсечки. Невозможно обеспечить селективную работу последовательно включенных неселективных автоматических выключателей, так как время их отключения, несмотря на различие номинальных токов, примерно одинаково. Для обеспечения селективности работы средств защиты применяем схемы сетей с одной ступенью селективности: выключатель питания двигателя - неселективный, выключатель питания сборки (силового шкафа), от которой питается двигатель, - селективный, а в качестве отключающих аппаратов на вводе в сборку применяем неавтоматические выключатели - рубильники.

Селективность работы автоматического выключателя и магнитного пускателя присоединения во избежание приваривания контактов пускателя раньше должен отключиться выключатель. Такое селективное отключение обеспечивается для всех выключателей, имеющих малое время отключения (АП, А3100, А3700Б, А3700Ф, ВА-51, ВА-52, ВА-53, ВА-54).

В осветительной сети в нашем случае применяется дифференциальный автомат с УЗО. Селективность работы УЗО может быть обеспечена применением модификаций УЗО с выдержкой времени срабатывания (УЗО с индексами S или G).

Из расчётных схем-таблиц осветительной и силовой сети (табл. 3.1 и 3.2) видно, что выбор защитных аппаратов обеспечивает их правильную, селективную работу, т.е. в случае неисправности сработает первым ближний находящийся к токоприёмнику защитный аппарат.

4. Разработка системы вентиляции сварочного участка

4.1 Задачи вентиляции сварочного участка

Во многих отраслях промышленности сварка в настоящее время стала одним из ведущих технологических процессов производства. В связи с резким увеличением общего масштаба сварочных работ значительно возрастает и количество людей, занятых при этих работах. Следовательно, вопросы обеспечения здоровых условий труда для этой категории рабочих имеют в настоящее время важное значение. Все виды электросварки сопровождаются выделением в воздух вредных веществ в виде пыли и газов. Поэтому для поддержания в сварочных участках состояния воздушной среды, отвечающего санитарно-гигиеническим требованиям, эти помещения оборудуются вентиляцией.

Вентиляция является основным способом снижения концентрации вредных веществ в производственных помещениях. Наиболее эффективный способ борьбы с загрязнением воздушной среды при сварочных работах - удаление пыли и газов непосредственно от места их образования при помощи местной вытяжной вентиляции. При ручной электросварке на стационарных постах и участках должны применяться наклонные панели равномерного всасывания, расположенные над сварочным столом впереди рабочего и нижние отсосы через отверстия стола.

Доведение концентрации пыли и токсических веществ в воздухе рабочей зоны до величин, не превышающих предельно допустимые, является основной задачей вентиляции.

4.2 Выделение вредных веществ при сварке и обоснование способа вентиляции

В данном сварочном участке применяется в основном электродуговая сварка (в редких случаях газовая с использованием автогена). Сварочная дуга между электродом и основным металлом достигает высокой температуры и служит источником тепла, необходимого для местного расплавления металла. При этом некоторая часть электрода, флюса и металла переходит в парообразное состояние. Образовавшиеся пары соединяются с кислородом воздуха и, охлаждаясь, конденсируются, образуя тонкодисперсную пыль, состоящую из окислов металлов и других элементов, входящих в состав обмазки, проволоки электродов, флюсов. Существенное влияние на состав пыли, выделяющейся в воздушную среду, оказывают вещества, содержащиеся в покрытиях электродов.

При сгорании 1 кг электродов образуется количество вредных веществ (в граммах), указанное в таблице 4.1.

Таблица 4.1. - Массовый выход токсичных веществ при электросварочных работах, г/кг сожженных электродов

Марка электрода	Валовые выделения вредных веществ
	Сварочный аэрозоль	Окись углерода	Окись азота	Фтористый водород
ЦМ-7	39	3,28	2,84	-
ОММ-5	34	11,15	3,30	-
УОНИ-13	20	13,30	2,70	0,367
Предельно допустимая концентрация, мг/м3	-	20	5	-

В нормах для производственных помещений установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) пыли, содержащей окись железа с примесью фтористых или марганцевых соединений, 4 мг/ м³. Однако процентное содержание фтористых или марганцевых соединений в электросварочной пыли колеблется в значительных пределах в зависимости от марки электродов. Поэтому при общей запылённости воздуха не более 4 мг/ м³ концентрации отдельных токсических компонентов, входящих в состав пыли, в одних случаях превышают предельно допустимые для них значения, в других - значительно ниже их. ПДК для марганца и его соединений в пересчёте на MnO₂ равняется 0,3 мг/ м³, для фтористых соединений - 1 мг/ м³.

Если в помещении отсутствует вентиляция, концентрации пыли в воздухе, особенно в зоне дыхания сварщика, достигают весьма значительных величин.

На рисунке 4.1. представлена кривая, выявленная из опытов [16], характеризующая распределение пыли от сварочной дуги по горизонтали.

Рис. 4.1. Распространение пыли по помещению в горизонтальном направлении от сварочной дуги

Из рисунка видно, что в удалении от сварщика на расстоянии двух метров и более концентрации пыли были порядка 3 мг/ м³; на расстоянии же 0,3-0,4 м от дуги, то есть непосредственно в зоне дыхания сварщика, они достигали 30-40 мг/ м³.

Обоснование способа вентиляции

Улавливание сварочной пыли, возникающей в процессе электродуговой сварки, эффективно и экономично производится местным отсосом непосредственно от сварочной дуги. Проектирование системы вентиляции начинается с прокладки трассы воздуховодов на планах и разрезах здания. Создание длинных сложных разветвлённых систем вентиляции приводит к потере работоспособности, т.е. такая система не во всех помещениях обеспечивает нормативные параметры микроклимата. Основная причина этого явления состоит в том, что большое количество местных сопротивлений оказывает взаимное влияние друг на друга и непредсказуемо изменяет коэффициенты местных сопротивлений. Исследования [3] показали, что замена одной вентиляционной системы длиной l двумя системами, длиной l/2 каждая, приводит к уменьшению потерь давления в 8 раз.

В вентиляционной системе сварочного участка используем круглые воздуховоды. По сравнению с прямоугольными воздуховодами, круглые воздуховоды имеют наименьший периметр, следовательно, и наименьшую металлоёмкость. Наименьший периметр обеспечивает и наименьшую силу трения воздуха о стенки воздуховода. Размещаем воздуховоды с учётом строительных конфигураций вентилируемого помещения и его комфортности. Располагаем воздуховоды по стенам на кронштейнах. Общие требования по размещению воздуховодов: не создавать помех для проведения технологических процессов, работы внутри участка и освещённости помещения.

Данный сварочный участок оборудуем сварочным столом модели ССН-1 (рис. 4.2.). Стол сварщика ССН-1 оборудуется местными отсосами: наклонной панелью равномерного всасывания и нижней всасывающей решёткой. Также внутри стола предусмотрено место под вентиляционный агрегат, состоящего из центробежного вентилятора и электродвигателя и выходного патрубка, который соединяют с воздуховодами системы вентиляции участка.

Рис. 4.2. Местный отсос от стола сварщика модели ССН: 1 - нижняя всасывающая решётка; 2 - поворотный козырёк; 3 - наклонная панель равномерного всасывания; 4 - патрубок; 5 - вентиляционный агрегат

4.3 Расчёты по разработке и выбору электрооборудования и электроники

Расчёт системы вентиляции производим в определённой последовательности.

1. Вычерчиваем схему вентиляционной сети с поворотами, переходами, жалюзи (рис. 4.3.). Разбиваем её на участки. Обозначаем прямолинейные участки труб (I,II, …), местные сопротивления (повороты, сужения труб) 1,2 и т.д. Общий вид вентиляционной сети представлен на 5 листе графического материала.

Рис. 4.3. Схема местной вытяжной вентиляции сварочного участка

2. Подбираем диаметры труб. Диаметр труб подбирают в пределах

d_т = 0,2…0,8 м. На участках I, II, III и до перехода на IV-м участке диаметр труб

d_т = 0,3 м, после сужения на IV-м участке d_т = 0,2 м.

3. Определяем необходимый воздухообмен W_о и находим производительность вентилятора W_в. Необходимый воздухообмен для сварочного участка определяется по формуле (4.1) [11]

(4.1)

где В - количество вредностей, выделяющихся в помещении в час, мг; В_ПДК - допустимая концентрация (ПДК), мг/м³; В_П - содержание этих вредностей в приточном воздухе. В_П, как правило, принимают равным нулю.

За час расходуется 0,5 кг электродов. Рассчитаем необходимый воздухообмен при использовании марки электродов ЦМ-7. Значения В и В_ПДК определяем из таблицы 4.1. (смотрите пункт 4.2.): В=0,5кг·45,12г/кг=22,56 г, В_ПДК=25 мг/м³. Отсюда необходимый воздухообмен

Производительность вентилятора определим по формуле (4.2)

(4.2)

где K_з - коэффициент запаса (1,3…2,0).

4. Рассчитаем потери напора на прямых участках труб H_пп, Па:

,(4.3)

где ш - коэффициент сопротивления (для железных труб ш_т = 0,02);

l_т - длина участка трубы, м;

г - плотность воздуха внутри помещения г = 353 / (273 + t_в) = 353 / (253 + 18) = 1,2 кг/м³;

V_ср - скорость воздуха на данном участке трубы (для труб, примыкающих к вентилятору, 8-12 м/с, удалённых 1-4 м/с);

d_т - диаметр трубы, м.

Для участка I:

для участка II:

для участка III:

для участка IV:

Суммарные потери напора на прямых участках будут равны

5. Рассчитаем местные потери Нм (Па) напора на переходах, коленах, жалюзи и на вытяжной шахте по формуле (4.4)

H_м =0,5? ш_м· г·V_ср²,(4.4)

где ш_м - коэффициент местного сопротивления (определяются по таблице 9.3. [11]).

Местные потери напора на входе:

H_м.ж.=0,5?0,5?1,2·12² = 43,2 Па,

на повороте 1 (колено с углом поворота 90є):

H_м.1=0,5?1,1?1,2·10² = 66 Па,

на повороте 2 (колено с углом поворота 90є):

H_м.2=0,5?1,1?1,2·4² = 10,5 Па,

на повороте 3 (колено с углом поворота 90є):

H_м.3=0,5?1,1?1,2·3² = 6 Па,

сужение трубы 4 (переход):

H_м.4=0,5?0,25?1,2·2,5² = 1 Па,

на выходе вытяжной шахты:

H_м.в.ш.=0,5?1,3?1,2·2² = 3,1 Па.

Суммарные потери напора местных сопротивлений

6. Определяем суммарные потери напора в целом по всей схеме вентиляции:

H_в = (4.5)

где H_в - напор вентилятора по всей системе вентиляции.

7. Зная H_в, W_в, по аэродинамической характеристике центробежных вентиляторов Ц4-70 (рис. 8.2. [16]), принимаем наибольший КПД вентилятора

з =0,65, определяем число оборотов n = 1400 об/мин и номер вентилятора N_в = 3 на пересечении вертикальной и горизонтальной линии.

9. Рассчитываем мощность N электродвигателя для вентилятора

(4.6)

где з_в - КПД вентилятора, з_в =0,65;

з_п - КПД привода, з_п =0,9…0,95.

кВт,

Установочную мощность электродвигателя определяем с учётом коэффициента мощности k_з (таблица 8.21 [16]):

N_у = k_з N =1,3·0,7= 0,91 кВт.(4.7)

Принимают мощность N_у по каталогу электродвигателей, равную расчётной или ближайшей большей по отношению к ней.

Выбирается электродвигатель: паспортная мощность Р =1,1 кВт; тип электродвигателя АИР80А4; n = 1400 об/мин; m = 38 кг.

Для управления электродвигателем подберём магнитный пускатель. Магнитные пускатели выбирают по следующим условиям:

U_н.п ? U_н.у; I_н.п ? I_расч; I_н.т.р ? I_н.дв.;

где U_н.п - номинальное напряжение пускателя, В; I_н.п и I_н.дв - соответственно номинальный ток пускателя и номинальный (расчётный) ток электродвигателя; I_н.т.р - номинальный ток теплового реле.

Данным условиям удовлетворяет магнитный пускатель ПМ-12-010-210 с номинальным током пускателя I_н.п = 12 А. Магнитный пускатель комплектуют тепловым реле РТЛ-102204 с номинальным током 25 А.

Управление вентилятором

Схема автоматического управления вытяжным вентилятором изображена на рис. 4.4. Устройство выполнено на цифровых элементах серии К561 и содержит ключ на транзисторе VT1, триггер защёлку DD1, триггер Шмидта DD2, счётчик импульсов DD3 и твёрдотельное реле К2. При включении напряжения питания сварочного трансформатора с выхода конденсатора С3 через конденсаторы С2 и С4 устанавливается триггер DD1 и счётчик импульсов DD3 в нулевое состояние. Транзистор VT1 насыщен током резистора R1, конденсатор С1 разряжен, напряжение на выходе триггера DD1 отсутствует. Реле К2 обесточено, выходные контакты разомкнуты, магнитный пускатель выключен, вентилятор не работает. Часть схемы, собранная на DD2 и DD3 представляет собой реле времени с выдержкой около 5 мин.

Рис. 4.4. Схема управления вентилятором

В момент касания электродом металла и зажигания дуги сварочный ток достигает многих десятков Ампер. Этого вполне достаточно для надёжного срабатывания геркона К1, закреплённого на фазном проводе, в результате чего транзистор VT1 запирается. При этом ток резистора R3 через диод VD1 заряжает конденсатор С1. После того, как напряжение на С1 достигает примерно половины значения напряжения питания схемы, триггер DD1 переключается в единичное состояние и на его выходе появится напряжение. Это напряжение включит реле К2, в результате чего сработает магнитный пускатель и вентилятор начнёт работу. Одновременно единичное напряжение на входе 1 триггера DD2 разрешает работу генератора импульсов, собранного на этом триггере. Счёт количества импульсов осуществляется счётчиком на DD3.

При каждом зажигании дуги напряжение конденсатора С1 через R7 поступает на «R» вход счётчика, возвращая его в нулевое состояние. При перерывах в работе сварщика более 5 минут, на выходе счётчика DD3 появится напряжение, которое через резистор R5 поступит на «R» вход триггера-защёлки DD1 и возвратит его в исходное состояние, при этом на выходе триггера установится нулевое напряжение, реле К2 обесточится, его выходной контакт разомкнётся и вентилятор выключится.

Расчет и выбор элементов схемы устройства автоматического управления вентилятором (УАУВ)

Сопротивления резисторов R1,2 и 3 могут изменяться в широких пределах; выбираем их значения равными 47 кОм. Сопротивление резистора R7 можно выбрать равным 1 кОм, R5 принимаем 100 кОм.

Рассчитаем параметры цепи R6C3. Постоянную времени ф этой цепи можно выбрать равной, например, 1мс. Тогда, принимая R6=0,1 кОм, емкость конденсатора С3 будет равна ф/R4 = 0,1 мкФ. Bыбираем электролитический конденсатор марки К5-35 с номинальным напряжением 25В. Аналогично выбираем параметры остальных элементов.

В качестве реле К1 выбираем геркон, К2 представляет собой твёрдотельное реле. Транзистор VT1 целесообразно выбрать КТ3107Б с коэффициентом усиления более 200, рабочим напряжением до 50В, обратным током коллектора менее 0,1 мкА. В качестве триггера-защёлки выбираем микросхему К561ТР2, в качестве триггера DD2 микросхему К561ТР2, в качестве счётчика импульсов DD3 выбираем микросхему К561ИЕ16.

Перечень изделий, материалов и комплектующих деталей, электрооборудования и электроники системы вентиляции представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Перечень изделий, материалов и комплектующих деталей, электрооборудования и электроники

№	Наименование, тип, марка, модель	Ед. изм.	Кол-во
1	Вентилятор центробежный ВЦ4-70-3,15	шт.	1
2	Труба круглая спирально-замковая КТС D=250 мм	м	3,2
3	Труба круглая спирально-замковая КТС D=200 мм	м	1,5
4	Отвод 90є КО.90 D=250 мм	шт.	3
5	Переход КП1 250х200 мм	шт.	1
6	Зонт круглый ИКЗ	шт.	1
7	Кронштейн	шт.	4
8	Хомут для горизонтального крепления 250 мм	шт.	6
9	Хомут для горизонтального крепления 200 мм	шт.	3
10	Болт М8х22 ГОСТ 7798-52	кг	0,2
11	Гайка М8 ГОСТ 5915-51	кг	0,2
12	Электродвигатель АИР80А4	шт.	1
13	Магнитный пускатель ПМ-12-010-210	шт.	1
14	Автоматический выключатель АЕ-2046	шт.	1
15	Кабель ВВГ4х1,5	м	5,5
16	Резистор С2-23	шт.	8
17	Конденсатор К 50-35	шт.	2
18	Конденсатор К 73-17	шт.	3
19	Микросхема К561ТР2	шт.	1
20	Микросхема К561ТЛ2	шт.	1
21	Микросхема К561ИЕ16	шт.	1
22	Транзистор КТ3107Б	шт.	1
23	Диод 1N4007	шт.
24	Стабилитрон Д814Г	шт.	1
25	Геркон КЭМ2	шт.	1
26	Твердотельное реле Д2W202F	шт.	1

5. Подсчёт электрических нагрузок и расчёт сетей 0,4 кВ

5.1 Подсчёт электрических нагрузок

Электрическая нагрузка в помещениях РТМ величина непрерывно изменяющаяся: одни потребители включаются, другие отключаются. Мощность, потребляемая включенными электроприёмниками, например электродвигателями, также уменьшается или увеличивается с изменением загрузки приводимых в действие рабочих машин.

Для определения расчётной мощности на вводе в помещения используют различные методы. На практике широко применяют приближённые методы, с помощью которых можно сравнительно быстро находить нужные значения с погрешностью, обычно не превышающей ±10 %. Для определения нагрузки на вводе построим суточный график электрических нагрузок. Для этого необходимо знать потребляемые мощности электроприёмников. Потребляемая мощность, которую потребляет из сети электроприёмник при его полной загрузке, для всех электроприёмников, кроме электродвигателей равна установленной мощности. Для электродвигателей

(5.1)

где k_з - коэффициент загрузки рабочей машины, включающий в себя каталожную неувязку, т.е. превышение номинальной мощности электродвигателя над максимальной мощностью, потребляемой рабочей машиной; з - КПД электродвигателя.

Рассчитаем мощность, потребляемую электродвигателем на механизме подъёма кран-балки по формуле (5.1):

для остальных потребителей аналогично определяем потребляемую мощность, и результаты расчёта заносим в таблицу 5.1., а затем по данным таблицы строим суточный график нагрузки (рис. 5.1.).

Таблица 5.1 - Потребляемые мощности электроприёмников в РТМ

Наименование операции	Тип машины	Мощность электродвигателей и других электроприёмников, кВт	Потребляемая мощность, кВт	Длительность работы за рабочий день, ч
1	2	3	4	5
Токарная обработка	Токарный станок 16К20 Токарный станок 1Д-63А Фрезерный станок МРФ Вертикально-сверлильный станок 1Н135	0,125;4;6 10;0,1 1,5 4	0,13;4,2;6,3 11;0,15 1,54 4,54	3…4 1,5…2 2…3 1…1,5
Получение и подача сжатого воздуха на технологические нужды	Компрессор 1101В5	10	12	4…5
Подъёмно-транспортные работы	Кран-балка	1,4;1,4;2,2	2,6;2,6;4,1	3…4
Регулировка топливной аппаратуры	Стенд КИ-22205	3,6	3,65	1…2
Регулировка гидросистем	Стенд КИ4815М	22	24	1…2
Притирка клапанов	Станок ОПР-1841А	1	1	0,1…0,3
Затачивание, растачивание	Заточной станок	0,6	0,75	0,1…0,5
Ковка, гибка, протяжка и т.п.	Молот пневматический М-4129А	7	8,4	1…1,5
Запрессовка, распрессовка	Пресс гидравлический ОКС-1671М	1,7	2,1	0,5…1
Нагнетание воздуха в кузнечный горн	Вентилятор кузнечный ОКС-3361	3	3,6	0,5…1,5
Вентиляция	Вентилятор вытяжной	2,2;1,1;0,75	3,2;1,3;0,9	3…4
Зарядка аккумуляторов	Зарядное устройство ЗУ	1,5	2,2	2…3
Сварочные работы	ТС-300	20	20	3…5
Регулировка электрооборудования	Стенд КИ11500	5	5,4	1,5…3
Обкатка двигателей	Стенд СТЭ-40	40	42	1…2

График строим на основании данных сменного технологического графика работы предприятия. По графикам нагрузки объекта можно найти все параметры, необходимые для проектирования системы электроснабжения. Для определения расчётной нагрузки на графике берут участок, где в течение не менее получаса мощность наибольшая. Из графика видно, что P_расч равна около 105 кВт.

Реактивную мощность определяем по формуле (5.2)

Q_расч =P_расч · tgц(5.2)

где tgц принимаем по таблице 3.7. [5]. Для ремонтных мастерских tgц =0,95,

Q_расч = 105·0,96 = 100,8 квар.

Рис.5.1. Суточный график нагрузки

Полную расчётную мощность определим по формуле (5.3):

S_полн =(5.3)

5.2 Выбор площадей сечений проводов наружных электрических сетей

Для того, чтобы рассчитать электрическую наружную сеть до РТМ, то есть выбрать сечение ЛЭП, необходимо рассчитать для них расчетные нагрузки. На рис. 5.2. показан план электроснабжения РТМ.

Расчетные нагрузки по зданиям приведены в таблице 5.2. Реактивную мощность потребителей определяем по таблице 3.1. [5].

Таблица 5.2 - Расчётные нагрузки зданиям

№ п/п	Наименование потребителя	Нагрузка
		Р, кВт	Q, квар
1	Автогараж	12	10
2	Гараж на 20 тракторов	12	10
3	Склад з/частей	100	96
4	РТМ	5	4

Рис. 5.2. План электроснабжения РТМ

Для определения расчётной нагрузки однородных потребителей используем метод коэффициента одновременности:

P = К_о·_i = 0,85·12 = 10,2кВт.(5.4)

где К_о - коэффициент одновременности, принимаемый по таблице 3.5. [5].

Для определения расчётной нагрузки неоднородных потребителей на линии используем метод попарного суммирования:

ДP = P_б + P_доб,(5.6)

где P_б - большая из слагаемых нагрузок, а P_доб - добавка к меньшей слагаемой нагрузки.

По таблице 3.6. [5] определяем P_доб = +3 для меньшего слагаемого (в данном случае нагрузка на складе - 5кВт)

ДP = 100 + 3 =103 кВт,

суммарная нагрузка на линии будет равна

P_л = P + ДP = 10,2 + 103 = 113,2кВт,

активная нагрузка на фидере P_ф = P_л = 113,2кВт.

Реактивная мощность однородных потребителей

Q = К_о·_i = 0,85·10 = 8,5квар,(5.6)

неоднородных: ДQ = Q_б + Q_доб = 96 + 2,4 = 98,4квар,

суммарная реактивная мощность

Q_л = Q + ДQ = 8,5 + 98,4 = 106,9квар,(5.7)

реактивная нагрузка на фидере Q_ф = Q_л = квар.

Полная мощность на участке сети по формуле (5.3) равна

S_ф =

где соsц принимают по таблице 3.7. [5].

Критериями выбора сечения ЛЭП до 0,4 кВ являются:

1) допустимый ток I_ДОП > I_РАС;

2) допустимая потеря напряжения ДU_ДОП.

Для фидера расчётный ток равен

(5.8)

Для реализации ВЛ-0,4 кВ принимаем провод марки АС, для которого на основании справочной информации [5] из условия I_доп > I_р, где I_доп - допустимая токовая нагрузка для соответствующего сечения, выбираем сечение 70 мм². Марка провода - АС-70, для которого I_доп = 265 А.

Потеря напряжения до удаленного потребителя, подключенного к распределительной сети 0,38 кВ не должно превышать 4-6%.

Потеря напряжения для линий с подключенной в конце нагрузкой рассчитывается по выражению (5.9)

?U = ,% ,(5.9)

где - активная и реактивная составляющие электрической нагрузки (кВт, квар); - активное и реактивное сопротивление линии (Ом), - номинальное напряжение сети (кВ).

Активное и реактивное сопротивления линии определяются исходя из удельных сопротивлений r_o,x_o и длины линии по выражениям

R = r_o^. L,X = x_o. L ,

где r_o, x_o определяются по справочникам, а длина линии оценивается по планировке трассы ЛЭП на объекте. По таблице 50 [18] для воздушной линии 0,38 кВ сечением 70 мм² r₀=0,447 Ом/км_,x₀=0,307 Ом/км.

R = r_o^. L =0,447·0,1 = 0,04 Ом,

X = x_o. L =0,307·0,1 =0,03 Ом,

,

следовательно выбранное сечение линии удовлетворяет критерию по допустимой потери ?U.

5.3 Проверка защитных аппаратов на срабатывание при коротких замыканиях

Токи, протекающие по токоведущим частям элементов электрических сетей, вызывают термические и динамические процессы, то есть нагрев элементов и механические воздействия.

В нормальных режимах работы действия этих процессов невелики, а в режимах коротких замыканий они могут привести к недопустимому перегреву или разрушению этого элемента. Поэтому элементы электрических сетей должны проверяться на термическую и динамическую стойкость, то есть на их способность противостоять указанным действиям наибольших токов короткого замыкания.

Проверка коммутационных и защитно-коммутационных электрических аппаратов проводится по условиям:

- на термическую стойкость I_тс^2.t > I_к^2.t_п, (5.10)

- на динамическую стойкость i_ск > i_у, (5.11)

где I_тс ,t - паспортные значения тока термической стойкости и времени его действия; I_к,t_п - расчетные значения тока КЗ и времени его действия, которое рассчитывается по выражению t_п = t_сз+ t_о ( t_сз - время срабатывания защиты, t_о - собственное время отключения защитного аппарата); i_ск - паспортное значение сквозного тока КЗ для проверяемого аппарата; i_у- значение ударного тока КЗ.

В соответствии с ПУЭ, проверке на действие токов КЗ в сети до 1000 В подлежат электрические аппараты, установленные в РУ-10/0.4 кВ.

Произведём выбор автоматического выключателя на отходящую линию (фидер) в РУНН трансформаторной подстанции. Произведем выбор автоматов по I_н для U=0,4 кВ

,

Принимаем автомат серии А3734С с номинальным током 250 А, с уставкой полупроводникового расцепителя 250 А. Проверим выбранный аппарат на термическую и динамическую стойкость.

Для проверки электрического аппарата на действия токов КЗ необходимо рассчитать ток короткого замыкания в точке К1 (рис. 5.3.).

Рис. 5.3. Схема короткого замыкания в сети напряжением 0,4 кВ

По расчётным кривым для нахождения токов к.з. [2] принимаем ток к.з. со стороны энергосистемы I_кзВН = 3,5 А.

Сопротивление питающей энергосистемы, приведённое к напряжению 0,4 кВ определяем по формуле (5.12)

(5.12)

где U_с.ВН - напряжение энергосистемы со стороны ВН трансформатора, U_н.т..ВН и U_н.т..НН - соответственно номинальные напряжения обмоток НН и ВН понижающего трансформатора.

Активное и индуктивное сопротивления трансформатора берём из таблицы 1 [2]: r_т = 9,4 мОм, x_т = 27,2 мОм.

Ток к.з. в точке К1 определяем по формуле (5.13)

,(5.13)

где U_ср.НН - среднее номинальное линейное напряжение сети НН, В (для сети 0,4 кВ равно 400 В); x_У и r_У - соответственно результирующее активное и индуктивное сопротивления цепи к.з.

Проверяем на термическую стойкость: I_тс^2.t > I_к^2.t_п, где I_тс = 120кА, t = 10с, I_к = 7,4кА, t_п = t_сз+ t_о =1+0,005 = 1,005с, 120²·10 > 7,3²·1,005, где значения t_сз и t_о берём по табличным значениям [2]. Условие выполняется, следовательно аппарат обладает термической стойкостью.

Для проверки на динамическую стойкость необходимо рассчитать ударный ток к.з. на месте установки автомата. Ударный ток к.з. определяется по выражению (5.14)

,(5.14)

где k_у - ударный коэффициент;

Значение k_у определяется в зависимости от отношений результирующих сопротивлений. Отношение результирующих сопротивлений от шин 0,4 кВ x_У / r_У = 2,98 / 9,4 = 3,17. С учётом этого находим k_у = 1,36 [2]. Тогда ударный ток по формуле (5.14) будет равен:

Паспортное значение сквозного тока КЗ для проверяемого аппарата А3734С i_ск = 50кА. Условие i_ск > i_у выполняется, следовательно автоматический выключатель обладает динамической стойкостью.

5.4 Мероприятия по компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности и повышение cos ц имеет существенное значение не только для экономики предприятий, но и для энергетики страны. Компенсация реактивной мощности повышает КПД системы электроснабжения за счёт разгрузки её элементов от реактивных нагрузок, что одновременно способствует улучшению качества электроэнергии и разгружает генераторы. Согласно современным требованиям, коэффициент мощности должен находиться в диапазоне cos ц = 0,9-0,95. В данном случае коэффициент мощности cos ц = P_расч/S_расч = 105/145,5 = 0,72. Поэтому на предприятии нужно устанавливать компенсирующие устройства в виде ёмкостных (конденсаторных батарей) или синхронных (синхронные машины) компенсаторов, реактивная мощность которых определится по формуле (5.15)

(5.15)

где б - коэффициент, учитывающий возможность повышения cos ц за счёт улучшения технологии производства, (обычно б ~ 0,9); tg ц₁ - тангенс угла сдвига фаз до компенсации (соответствует в этом случае cos ц₁); tg ц₂ - тангенс угла сдвига фаз после компенсации (соответствует заданному директивному значению коэффициента мощности).

Предлагается для компенсации реактивной мощности на данном объекте установить компенсирующее устройство во вводном шкафу ШР-11. Реактивная мощность компенсирующего устройства определим по формуле (5.15):

Определив Q_ку по таблице 5.3 [20] выбираем конденсатор КС-0,38-50 с номинальной мощностью Q_н = 50квар. Установка выбранного конденсатора позволит довести коэффициент мощности до заданного значения.

6. Монтаж, наладка и эксплуатация электрического оборудования

6.1 Организация монтажа и наладки электрического оборудования

Монтаж распределительных шкафов и шкафов устройств управления. Шкафы следует монтировать на бетонном основании и металлическом перекрытии. Шкафы устанавливают на специальных опорных стальных рамах, которые изготовляют из швеллеров № 10…14. Размер опорных рам определяется размерами и формой основания шкафа. Основание шкафа крепится к опорной раме с помощью анкерных болтов.

Электрические аппараты в шкафу нужно устанавливать таким образом, чтобы любая их часть была расположена не ниже 400 мм и не выше 2000 мм от уровня пола, на котором в нормальных условиях должен находиться обслуживающий персонал. Монтаж проводов в шкафах осуществляется рядовой укладкой или в коробах.

Монтаж коммутационных и защитных аппаратов. При подготовке к монтажу электроаппаратов необходимо провести их ревизию. Аппараты полностью расконсервируют, очищают и протирают от пыли, труднодоступные места продувают сжатым воздухом. После этого добиваются одновременного касания подвижных и неподвижных контактов и плотности прилегания контактных поверхностей. С помощью мегомметра на 500…1000 В измеряют сопротивление изоляции, которое должно быть не ниже 0,5 МОм. Результаты проверок сравнивают с техническими данными, указанных в паспортах аппаратов или инструкциях по монтажу. При получении данных, отличающихся от заводских, выполняют необходимую регулировку.

Переключатели и рубильники монтируем на распределительных щитах и распределительных шкафах. Эти аппараты устанавливают по уровню и отвесу. Затяжку гаек и винтов производят до отказа усилием не более 150 Н и без рывков. Плотность соприкосновения контактного ножа со стойкой проверяют щупом толщиной 0,05 мм.

Магнитные пускатели следует устанавливать вертикально по отвесу на силовых распределительных сборках, в ящиках управления или отдельно на конструкциях, прикрепляемых к стенам, колоннам и т.п. При этом отклонение по вертикали допускается не более 5є. Поверхность контактов пускателя осматривают после опробования его под нагрузкой, а в случае появления на ней наплывов обрабатывают напильником.

При монтаже автоматических выключателей следят за тем, чтобы между токоведущими частями сохранялись достаточные электрические зазоры. Если автоматический выключатель имеет пластиковый кожух, то конструкция, на которой крепится автоматический выключатель, должна быть хорошо выправлена, иначе при затяжке крепежных болтов может произойти поломка пластмассового основания автоматического выключателя.

Монтаж проводов и кабелей. Монтаж открытого способа прокладки непосредственно по строительным основаниям следует проводить в определённой последовательности. Сначала размечают места установки приёмников, выключателей и т.п., линий электропроводки, крепления провода, т.е. точек забивки гвоздей, установки скоб и мест прохода через стены и перекрытия, начиная от группового щитка с постепенным переходом к отдельным потребителям. Если заранее не были оставлены отверстия в кирпичных, бетонных основаниях, их выполняют электротехническим, пневматическим или пиротехническим инструментами.

Проходы проводов через несгораемые стены следует выполнять в резиновых или поливинилхлоридных трубках, а через сгораемые - в отрезках стальных труб, с обеих концов которых надеты изоляционные втулки. Трубку в отверстии заделывают цементным раствором.

Монтаж тросовой электропроводки. Электропроводки, выполненные изолированными и защищёнными проводами и кабелями, подвешиваются к стальному тросу диаметром 3…8 мм. При пролётах между подвесками троса 6 и 12 м стрелы провеса троса должны быть соответственно 100…150 и 200…250 мм. К торцовым стенам тросы крепят на проходных анкерах или анкерах, прикрепляемых к сквозным штырям, болтам или дюбелям (рис. 6.1.). На конце троса делают петлю и устанавливают тросовый зажим и муфты, позволяющие регулировать натяжение троса. При тросовых электропроводках применяют специальные ответвительные коробки, которые одновременно используют для подвески провода и светильников (рис. 6.2.).

Рис. 6.1. Монтаж элементов тросовых электропроводок: а - анкер с натяжной муфтой; б - концевая заделка троса с помощью коуша и плашечных зажимов; в - несущий трос; г - натяжной сквозной болт с крюком; д - натяжной сквозной болт с кольцом; е - прокладка изолированных проводов на тросовых подвесках с заглушкой проводов на изоляторах орешкового типа; ж - заземление троса с помощью свободного конца петли

Монтаж электропроводок в трубах. При монтаже стальных труб как при открытой, так и при скрытой прокладке, как правило, выполняют предварительную заготовку труб. На месте монтажа выполняют лишь сборку элементов трубной трассы.

При монтаже трубных электропроводок работы выполняют в следующем порядке: удаляют заглушки с концов участка, на котором предполагается затягивать провода; продувают участок трубы сжатым воздухом; разматывают проводку в положение, удобное для протяжки, правят провода и соединяют их с зажимом или другим приспособлением для захвата головных концов провода; затягивают провода (кабели) в трубу; разделывают концы проводов, прозванивают их и выполняют соединения и ответвления в коробках; оконцовывают и присоединяют провода к электроприёмникам; присоединяют проводку к питающей магистрали; испытывают и сдают проводку в эксплуатацию.

Монтаж светильников. Перед началом монтажа светильников определяют и маркируют фазные и нулевые провода. Операции по монтажу светильников состоят из установки деталей крепления и конструкций, подвески и крепления светильников, присоединения к электросети и сети заземления. При креплении на тросе светильники устанавливают: на тросовых подвесках с обоймами на крюке, приваренном к металлической пластинке с ответвительной коробкой.

При осмотре и наладке контура заземления согласно нормам измерение сопротивления заземляющих проводников измеряется при текущем и капитальных ремонтах заземлённого оборудования, но не реже, чем раз в год. Осмотр наружных частей заземляющей проводки и проверки надёжности присоединения оборудования к ней делается одновременно с осмотром соответствующего оборудования, но не реже одного раза в шесть месяцем. Измерения сопротивления заземлителей обычно делается с помощью специального измерителя заземлений типа Ф-4103, М-416, МС-08 или измерителем кажущегося сопротивления ИКС-1.

6.2 Планирование работ по ТО и ТР электрического оборудования

Типовые объемы работ по техническому обслуживанию и ремонту силовых и осветительных проводок, распределительных устройств и щитков освещения приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1. - Типовые объемы работ по ТО и ТР.

Электрооборудование	Состав работ по техническому обслуживанию и ремонту
1	2
Силовые электропроводки	Техническое обслуживание Очистить электропроводку от пыли и грязи. Проверить состояние крепления электропроводки, устранить при необходимости провесы, проверить прочность крепления мест механической защиты проводки, проверить соответствие площади поперечного сечения проводки фактической токовой нагрузке, состояние маркировки. Проверить состояние заземления металлических защитных конструкций.
	Текущий ремонт Выполнить операции технического обслуживания. Заменить отдельные дефектные участки проводки, муфты, воронки и т. п. Проверить сопротивление изоляции мегомметром, окрасить кронштейны и другие крепежные металлоконструкции.
Осветительные электропроводки	Техническое обслуживание Очистить электропроводку от пыли и грязи. Проверить состояние крепления проводки, закрепить при необходимости отдельные участки. Проверить состояние выключателей и розеток, ответвительных коробок, замеченные дефекты устранить. Проверить состояние соединения проводов в ответвительных коробках. Места проводки с поврежденной изоляцией усилить наложением нескольких слоев изоленты. Проверить состояние заземления металлических защитных конструкций. Текущий ремонт Выполнить операции технического обслуживания. Заменить отдельные дефектные участки электропроводки, неисправные выключатели и розетки. Проверить сопротивление изоляции проводки мегомметром.
Силовые сборки	Техническое обслуживание Очистить силовую сборку от пыли и грязи. Проверить и при необходимости подтянуть контакты в местах соединения шин между собой, а также в местах присоединения кабелей и проводов. Проверить состояние контактов рубильников, предохранителей, контакторов и т. д. Проверить соответствие токов плавких вставок расчетным токам. Проверить состояние заземления корпуса сборки Текущий ремонт Выполнить операции технического обслуживания. Заменить отдельные дефектные шины, рубильники, контакторы и т. п. Проверить состояние изоляции токоведущих частей. Заменить дефектные изоляторы или панели. Отремонтировать запирающие устройства и корпус сборки.
Осветительные щитки	Техническое обслуживание Очистить щиток от пыли и грязи. Проверить состояние контактов между щитка, кабелями и проводами. Проверить состояние коммутационных аппаратов предохранителей, соответствие токов их плавких вставок расчетным значениям, состояние заземления щитка. Текущий ремонт Выполнить операции технического обслуживания. Проверить состояние изоляционных деталей щитка, дефектные детали заменить. Заменить обгоревшие шины, коммутационные аппараты и предохранители. Окрасить кожух щитка, восстановить предупредительные надписи.

Техническое обслуживание пускозащитных аппаратов проводят на месте их установки. Текущий ремонт аппаратов в зависимости от характера и степени повреждения можно проводить на месте их использования, в передвижной или стационарной мастерской. Типовые объемы работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту пускозащитных аппаратов приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2. - Типовые объемы работ по техническому обслуживанию и текущему ремонту пускозащитных аппаратов:

Пускозащитные аппараты	Состав работ по техническому обслуживанию, текущему ремонту
Автоматические выключатели, магнитные пускатели, контакторы, рубильники, универсальные переключатели, пакетные выключатели, предохранители	Техническое обслуживание Снять напряжение с обслуживаемого аппарата, очистить его от пыли, проверить надежность крепления, свободный ход подвижных частей, проверить степень затяжки винтовых присоединений и подтянуть ослабленные, осмотреть аппарат и убедиться в отсутствии повреждений в нем, снять дугогасительные камеры, осмотреть контакты, проверить плотность их прилегания, состояние пружин, одновременность включения, при необходимости отрегулировать включения контактов и очистить их от нагара, убедиться в отсутствии признаков перегрева контактов винтовых соединений и предохранителей. В щитах управления проверить исправность сигнальных ламп и их арматуры, запирающих приспособлений и уплотнений дверей. После выполнения этих работ подать напряжение и проверить действие аппаратуры. Текущий ремонт демонтировать аппарат, проверить и подтянуть все крепления, частично разобрать аппарат и очистить от пыли и загрязнений, зачистить контакты от оплавлений и нагара, заменить неисправные детали, зачистить и покрасить оболочку, собрать аппарат, отрегулировать его узлы. Тепловые реле после ремонта настроить. Проверить аппарат в собранном виде на работоспособность, установить на свое место и опробовать в работе.

6.3 Определение годового потребления электроэнергии на производственные нужды и организация учёта электроэнергии

Зная расчётную нагрузку и время использования максимальной нагрузки, легко найти энергию, потребляемую объектом в течение года:

W = P_расч?Т.(6.1)

где Т - время использования максимальной нагрузки.

Расчётная мощность была определена в пункте 5.1. P_расч = 105 кВт.

В сельском хозяйстве нагрузка в течение суток и года сильно меняется и обычно значение Т находится в пределах от 900 до 3400 ч.

Приблизительно Т можно определить по годовому графику нагрузки объекта. Учитывая, что в основном работы в РТМ будут проводиться в периоды обработки почвы, посева и уборки урожая, а также непосредственно при подготовке к перечисленным производственным процессам, строим годовой график нагрузки (рис. 6.3.).

Рис. 6.3. Годовой график нагрузки

Складывая продолжительность использования максимальной нагрузки приблизительно получаем Т = 1944 ч.

W = 105?1944 = 204120 кВт·ч.

Годовое потребление электроэнергии на шинах трансформаторной подстанции определяем по аналогичной формуле, при этом время использования максимальной нагрузки определяем по таблице 3.8. [5] Т = 2010 ч.

W = 105?2010 = 211050 кВт·ч.

Для учёта электроэнергии имеется трёхфазный электронный счётчик типа ЦЭ6803В, находящийся в трансформаторной подстанции.

6.4 Определение потерь электроэнергии в сетях

Электрический ток, проходя по проводам и кабелям, вызывает потери мощности и энергии на нагрев. При проектировании сети всегда стремятся уменьшить в ней потери энергии.

Для трёхфазной линии потери электроэнергии определяются по формуле (6.2)

(6.2)

где r - активное сопротивление одной фазы трёхфазной установки, r =, где с - удельное сопротивление меди (0,0175 Ом·мм²/м), l - длина участка сети, S - сечение жилы проводника; I_р - расчётный ток нагрузки; ф - время потерь, определяемое по зависимости времени потерь от времени использования максимальной нагрузки [5]. Рассчитаем потери электроэнергии на примере двух участков сети. Для участка сети 2-1, питающего компрессор потери электроэнергии по формуле (6.2) будут составлять:

,

Для участка сети 3-3, питающего электродвигатель молота пневматического, потери электроэнергии составят:

.

7. Безопасность и экологичность проекта

7.1 Охрана труда

7.1.1 Анализ состояния охраны труда в хозяйстве

В хозяйстве имеется инженер по технике безопасности (ТБ) Колесник Александр Иванович со стажем работы 15 лет, имеющий высшее образование. Инженер по ТБ несет ответственность за состояние по охране труда на производстве и выполняет мероприятия по: пропаганде охраны труда; внедрению прогрессивных технологий; организации обучения; организации проведения медицинских осмотров; организовывать эксплуатацию машин и механизмов. Инженер по ТБ обязан контролировать своевременное проведение начальниками цехов, мастерами инструктажей со вновь поступившими работниками. Систематически проверять техническое состояние станков, машин, подъемно-транспортного оборудования, инструктажа, электрических устройств. Запрещать эксплуатацию машин, станков, если дальнейшее производство работ сопряжено с опасностью для жизни рабочего.

Также на предприятии ведётся журнал регистрации вводного инструктажа. В этом журнале записываются: дата; фамилия, имя, отчество инструктируемого; год его рождения; профессия, должность инструктируемого; наименование производственного подразделения, в которое направляется инструктируемый; фамилия, инициалы, должность инструктирующего; подписи инструктирующего и инструктируемого. Аттестация специалистов проводится раз в 3 года.

7.1.2 Разработка организационно-технических мероприятий по улучшению условий и охраны труда в РТМ

Сложность конструкций машин и высокие режимы работы выдвинули повышенные требования к охране труда на ремонтных предприятиях. Создание здоровых и всесторонне благоприятных условий труда на проектируемой мастерской - задача этого раздела.

Проектируемая мастерская соответствует санитарным нормам. Пол с твёрдым покрытием. Рабочие места по осмотру, приемке, разборке и сборке оборудованы подъёмно-транспортными устройствами и соответствующими средствами защиты. Объём помещения на одного рабочего составляет более 20м³, высота не менее 3,2м. На участках ремонта рационально устроены естественное и искусственное освещение, отопление. Кроме основных помещений, предусматриваются вспомогательные помещения: гардеробная и душевая. Требования к станочным приспособлениям выполнены в соответствии с ГОСТ 12.2.010-75.

Для обеспечения безопасности труда необходимо обеспечить безопасность производственного оборудования и технологических процессов.

Все рабочие места должны содержаться в чистоте, не загромождаться деталями, оборудованием, инструментом, приспособлениями, материалами. Детали и узлы, снимаемые с двигателя при ремонте, должны аккуратно укладываться на специальные стеллажи или на пол.

При работах на станках и стендах на полу для предупреждения простудных заболеваний и защиты от поражения электрическим током у станка располагают деревянную решетку.

Верстаки для выполнения разборочно-сборочных работ, чтобы было удобно работать, подгоняют по росту работающего с помощью подставок под верстак или подставок под ноги. Ручной инструмент должен быть в исправном состоянии, чистым и сухим. Его выбраковка, как и выбраковка приспособлений, должна производиться не реже одного раза в месяц.

После мойки деталей и агрегатов щелочным раствором их необходимо промыть горячей водой. Применять для мойки легко воспламеняющиеся жидкости категорически запрещается. При использовании синтетических моющих поверхностно-активных веществ их предварительно растворяют в специальных емкостях или непосредственно в емкостях моечной машины. Температура воды при этом не должна превышать больше чем на 18 - 20 С температуру деталей. Для защиты рук и предупреждения попадания брызг раствора на слизистую оболочку глаз работающим необходимо применять защитные очки, резиновые перчатки.

При работе на заточном станке особое внимание следует уделять абразивному кругу. Он должен быть осмотрен, проверен на отсутствие трещин (при простукивании в подвешенном состоянии деревянным молоточком массой 200 - 300 г он издает чистый звук), испытан на прочность, отбалансирован.

К выполнению работ на моторном участке допускаются только рабочие, прошедшие инструктаж по технике безопасности и обучение правильным приемам выполнения работ. При выполнении расточных работ цилиндров, блок-цилиндров должен быть надежно закреплен на станине станка при помощи кондукторов, удерживать обрабатываемые детали руками запрещено.

Гаечные ключи не должны иметь трещин, забоин, заусениц и непараллельности губок. При выполнении разборочно-сборочных работ гаечные ключи должны быть подобраны по размеру гаек и болтов.

В сварочном, кузнечном и участке зарядки аккумуляторов необходимо предусмотреть местные вытяжные системы вентиляции непосредственно от рабочих мест. Для предохранения глаз и лица сварщиков от вредного действия лучистой энергии сварочной дуги обязательно применяют щиток или маску со специальными светофильтрами.

При зарядке аккумуляторов строго выполняют противопожарные мероприятия: не курят, не применяют открытого огня и не выполняют работ, которые могут вызвать искру. Выделяющийся при зарядке водород, соединяясь с кислородом, образует взрывоопасный гремучий газ. Во избежание аварии перед началом зарядки включают вентилятор и следят, чтобы он работал в течение всей зарядки и после неё не менее 15…30 мин.

Обучение охране труда рабочих и специалистов участков осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.0.004-90. (ССБТ. Организация обучения безопасности труда. Общие положения.).

Инструктажи рабочих проводят в соответствии с ГОСТ 12.0.004-90. По характеру и времени проведения подразделяют на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой.

Средства защиты рабочих, спецодежда, выдаётся согласно отраслевым нормам выдачи одежды.

В проектируемой мастерской предлагается ввести общие требования безопасности:

- к работе по ремонту тракторов допускаются лица не моложе 18 лет;

- перед началом ремонтных работ, с рабочими проводят инструктаж непосредственно на рабочем месте, и в журнале регистрации инструктажей;

- необходимо выполнять только ту работу, которая поручена администрацией, и при условии, что безопасные приёмы её выполнения хорошо известны;

- перед началом работы надевать комбинезон, головной убор, а при необходимости спецодежду и средства защиты;

- запрещается допускать к работе в состоянии хотя бы лёгкого алкогольного опьянения.

Предлагаемые мероприятия по охране труда в ремонтной мастерской по ремонту тракторов создадут здоровые и безопасные условия труда, повысят производительность работников и качество ремонта.

7.2 Организация пожарной безопасности в РТМ

Проектируемая мастерская по ремонту тракторов опасна в пожарном отношении. По технологии ремонта здесь используется открытый огонь при сварке, кузнечном деле, а также применение горюче-смазочных материалов при технических обслуживаниях.

Главные причины пожаров - небрежность при курении (бросание горящих спичек и папирос, курение в запрещённых местах и т.п.); нарушение правил безопасности работ, неисправные электроустановки и электросети.

Наиболее распространенное и доступное средство тушения пожаров - вода. На территории проектируемой мастерской предлагается установить два резервуара для хранения неприкосновенного запаса воды. Объём одного резервуара принимается 15 м³.

Огнетушители предназначены для тушения пожаров в начальной стадии горения. Потребное число огнетушителей для производственных помещений ремонта тракторов определяется по формуле (7.1)

n_o = m_o·S,(7.1)

где S - площадь проектируемого участка, м²; S = 663 (м²), m_o - нормированное число огнетушителей (для участка ремонта тракторов, один огнетушитель на 100м²)

n_o =1·6,63 =6,637 шт.

Исходя из требований пожарной безопасности, требуется принять ящики для песка ОРГ-1468-03-320. Габаритные размеры ящика 500х400х1000 мм.

7.3 Экологичность проекта

Эффективность охраны окружающей среды зависит от того, насколько последовательно природные требования соблюдаются на стадии проектирования объектов и в процессе их эксплуатации.

Основные меры по предупреждению загрязнения атмосферы в нашей стране - оснащение объектов газоочистными установками, проектирование предприятий с учетом метеоусловий и рельефа местности, расчет необходимой высоты труб, выбрасывающих вредные газы. Создание санитарно-защитных зон в соответствии с действующими санитарными нормами проектирования предприятий.

Воздействие человека на природу, на окружающую среду, не всегда отрицательное ухудшающее и разрушающее природу. Мы не можем не подчиняться экономическим законам и должны найти воздействие и вписаться со своим производством в комплекс системы природы. В ремонтном производстве применяется для растворов в мойках, в мойках двигателей, вода из рек, озер и прудов. Поэтому возникает необходимость постройки очистных сооружений либо создание такой технологии производства, при которой круговорот веществ будет замкнутым. Для стоков различных растворов необходимо предусмотреть яму (бункер). Яму (бункер) для отработанного моечного раствора герметически закрывают.

На участке имеются рабочие места с вредными условиями труда, где установлены вытяжные вентиляции. Поэтому на территории производственного центра предлагается посадка лесонасаждений, которые будут очищать воздух.

7.4 Расчёт заземления

С целью обеспечения электробезопасности всё технологическое оборудование с электроприводом должно быть надежно заземлено. Сопротивление заземления должно быть не более 10 Ом.

Расчёт заземления сводится к определению сопротивления одного заземлителя, и если его сопротивление превышает допустимое R_в >10 Ом, то определяется необходимое количество заземлителей. А также необходимо рассчитать длину соединительной полосы.

Заземлители выполним из круглой стали даметром 0,04 м.

Постоянный контур заземления (рис. 8.1.) выполняется так, чтобы верхние концы забитых вертикально стержней находились на глубине t < 0,8 м. Для этого делается траншея глубиной t, забиваются стержни (заземлители) 1 длиной l=3-5м и верхние концы свариваются полосой 2.

Рис. 8.1. Контур заземления: 1 - заземлитель; 2 - соединительная полоса

Сопротивление такого одиночного стержня определяется по формуле (7.2)

, Ом,(7.2)

где с - удельное сопротивление земли равный для суглинка 100 Ом·м,

Ом.

Количество стержней вертикального заземления n_в определяется по формуле (7.3)

n_в=,(7.3)

где R_д - требуемое безопасное сопротивление (не более 10 Ом);

з_с - коэффициент сезонности, равный 1,6…2;

з_э - коэффициент экранирования, равный 0,5…0,85.

n_в==6,95?7.

Заземлители приварены к соединительной полосе с поперечным сечением 40х4 (b=4), проложенной в грунте от поверхности земли до середины ширины полосы на глубине h=0,5 м. Определим длину соединительной полосы.

.

Сопротивление полосы будет равняться:

. (7.4)

Общее сопротивление заземление заземляющего устройства R_о определим по формуле (7.5)

.(7.5)

Согласно нормам измерение сопротивления заземляющих проводников измеряется при текущем и капитальных ремонтах заземлённого оборудования, но не реже, чем раз в год. Осмотр наружных частей заземляющей проводки и проверки надёжности присоединения оборудования к ней делается одновременно с осмотром соответствующего оборудования, но не реже одного раза в шесть месяцем. Измерения сопротивления заземлителей обычно делается с помощью специального измерителя заземлений типа Ф-4103, М-416, МС-08 или измерителем кажущегося сопротивления ИКС-1.

7.5 Расчёт молниезащиты

Здания и различного рода сооружения в сельской местности относительно редко поражаются молнией, однако каждый её удар в незащищённый объект, как правило, приводит к огромным убыткам и представляет собой серьёзную опасность для жизни людей.

Для защиты объектов от прямых ударов молнии сооружаются молниеотводы, принимающие на себя ток молнии и отводящие его в землю. Молниеотводы состоят из молниеприёмника, токопровода и заземления. Защитное действие молниеотвода основано на свойстве молнии поражать в первую очередь более высокие и хорошо заземлённые металлические предметы. Как известно, токи молнии не в состоянии разрушить металлические проводники достаточного сечения. Эти токи воспринимаются молниеприёмником и полностью отводятся в землю через токоотводящий спуск и заземлитель.

В зависимости от требуемой надёжности молниезащита бывает трёх категорий. Данное здание относится к 3-й категории молниезащиты, зоны типа Б. Молниезащита третьей категории предназначена для защиты от прямых ударов и заноса высоких потенциалов.

Конус, на границе которого вероятность защиты 0,95, назван зоной Б. Параметры зоны Б: радиус основания r_о = 1,5 h_о, высота h_о - 0,92 h, где h высота молниеотвода.

Ожидаемое в течение года число поражений молнией строений, не оборудованных молниезащитой, определяется по формуле (7.6)

N = [(L + 6h_x)(B + 6h_x)] n·10^-6 ,(7.6)

где L и B - соответственно длина и ширина строения, имеющего в плане прямоугольную форму, м;

h_x - наибольшая высота строения, м;

n - среднегодовое число ударов молний в 1 км² земной поверхности в районе расположения здания, зависит от интенсивности грозовой деятельности (H = 60-80 ч/год), n = 6 для Новосибирской области.

По формуле (7.6) находим ожидаемое в течение года число поражений молнией РТМ:

N = [(34,3 + 6·10)(20,3 + 6·10)] 6·10^-6 = 0,06

В сельскохозяйственном производстве почти вес объекты защищают по 3-й категории, и молниеотводы размещают на крыше объектов. В соответствии с категорией защиты и учётом возможности размещения молниеотводов, конструктивных и экономических соображений выбираем тип молниеотвода - тросовый. В тросовом молниеотводе (рис. 8.2.) в качестве молниеприемника используется горизонтальный трос 2, который закрепляется на двух опорах 1. Токоотводы присоединяются к обоим концам троса, прокладываются по опорам и присоединяются каждый к отдельному заземлителю 4. При установке молниеотвода на здании должно быть обеспечено безопасное расстояние Sв по воздуху между токоотводом и защищаемым объектом, исключающее возможность электроразряда между ними.

При известных значениях защищаемого объекта h_x и r_x высота стержневого молниеотвода определяется:

h = (r_x + 1,85· h_x)/1,7,м(7.7)

h = (9,5 + 1,85·8,5)/1,7 = 14 м.

Параметры зоны Б имеют следующие размеры:

h_о = 0,92· h =15,5 м; r_о = 1,5 h = 25,2 м; r_x = 1,5(h - h_x/0,92) = 8,97 м.

8. Экономическое обоснование внедрения автоматического управления вентиляцией

Эффективность капитальных вложений определяется сопоставлением эффекта от их осуществления с их величиной. При расчетах экономического эффекта в состав капитальных вложений включаются как непосредственно капитальные вложения так и необходимые затраты на приобретение, доставку, монтаж, подготовку и наладку, создание и пополнение оборотных фондов.

Объектом обоснование экономической эффективности данного дипломного проекта является система автоматического управления вентиляцией, так как ручное управление вентиляцией сопровождается большими затратами, и занятостью работника, обслуживающего данную систему. Поэтому целесообразно сделать автоматическую систему вентиляции. Для определения экономической эффективности данной системы следует определить технико-экономические показатели.

Экономическую оценку данного решения проводим следующим образом:

1. Определяем затраты

а. при автоматическом управлении системой вентиляции.

б. при ручном управлении системой вентиляции.

2. Определяем экономическую эффективность и срок окупаемость предлагаемой разработки.

а.) Затраты на изготовление конструкции зависит от места проведения работ и могут быть определены по формуле (8.1)

С_к = З_пр + З_к,(8.1)

З_к - косвенные расходы, руб;

З_пр - прямые эксплуатационные (производственные) затраты на изготовление конструкции, руб.

Прямые эксплуатационные затраты определяются по формуле (8.2)

З_пр = С_пи + С_м +С_эл+ З_общ + О_сн ,(8.2)

где С_пи - стоимость покупных изделий, узлов, агрегатов, руб;

С_м - стоимость используемых материалов, руб;

Сэл - стоимость электроники, руб;

З_общ - заработная плата рабочих, занятых на изготовлении, сборке, монтажных работах, разрабатываемой конструкции, руб;

О_сн - отчисления на социальные нужды.

Косвенные расходы находятся по формуле (8.3)

З_к = Р_оп + Р_ох(8.3)

где Р_оп - общепроизводственные расходы, руб;

Р_ох - общехозяйственные расходы, руб.

Затраты на покупные изделия, узлы и агрегаты представим в виде табл. 8.1.

Таблица 8.1 - Затраты на покупные изделия

Наименование изделия	Ед. изм.	Кол-во	Цена за ед., р.	Стоимость См, р.
1	2	3	4	5
Вентилятор центробежный ВЦ4-70-3,15	шт	1	7588,00	7588,00
Электродвигатель АИР80А4	шт	1	5975,00	5975,00
Труба круглая спирально-замковая КТС D=250 мм	м	3,2	482,70	1544,64
Труба круглая спирально-замковая КТС D=200 мм	м	1,5	386,20	579,30
Отвод 90є КО.90 D=250 мм	шт	3	282,85	848,55
Переход КП1 250х200 мм	шт	1	102,85	102,85
Зонт круглый ИКЗ	шт	1	336,40	336,40
Магнитный пускатель КМ12-025	шт	1	506,00	506,00
Кабель ВВГ4х1,5	м	5,5	27,25	149,86
Всего	17630,60

Перечень и стоимость материалов для изготовления конструкции представлены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Затраты на материалы и комплектующие детали

Наименование материалов	Ед. изм.	Кол-во	Стоимость единицы, р.	Сумма, р.
Кронштейн	шт	4	159,50	638,00
Хомут для горизонтального крепления 250 мм	шт	6	76,00	456,00
Хомут для горизонтального крепления 200 мм	шт	3	69,00	207,00
Болт М8х20	кг	0,2	78,86	15,77
Гайка М8	кг	0,2	87,62	17,52
Всего	1334,29

Затраты на покупку электроники составят С_эл = 231,00р.

Для расчета затраты на оплату труда по изготовлению оригинальных изделий, по сборке конструкции и на монтажные работы необходимо определить трудоемкость указанных работ, квалификацию работников (т.е. разряды), а также среднюю, тарифную ставку. Все данные сведены в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 - Расчет трудоемкости на изготовление конструкции

Наименование работ	Трудоемкость, Т, (чел-ч)	Разряд работ	Часовая тарифная ставка Сч, р/ч.	Стоимость работ Зт, р.
Слесарные	6	V	25,98	155,88
Сварочные	1	V	31,18	31,18
Наладочные	1,5	IV	22,64	33,96
Сверлильные	1	IV	22,64	22,64
Итого	-	-	-	243,66

Общую заработную плату с учетом районного коэффициента определяем по формуле (8.4)

З_общ = (З_т + З_д + З_н)(1+),(8.4)

где З_т - основная тарифная заработная плата;

З_д - компенсационные доплаты (80 %); З_д = 243,66*80%=194,93

З_н - стимулирующие выплаты-надбавки (60 %), З_н = 243,66* 60% =146,20 руб.

К_р - районный коэффициент. К_р =25 %.

З_общ = (243,66 + 194,93 + 146,20)·1,25 = 730,98 руб.

Отчисление на социальные нужды или во внебюджетные фонды определяются по формуле (8.5)

О_сн = (К_ен + К_нс) З_общ(8.5)

где К_ен - единый социальный налог, для с/х предприятий 26%, в том числе:

отчисления в пенсионный фонд 20%; медицинское страхование 3,1%; социальное страхование 2,9%.

К_нс - страхование от несчастных случаев, К_нс = 0,3 %.

О_сн = (0,26 + 0,003) 730,98 = 192,25 руб.

Тогда прямые эксплуатационные затраты по формуле (8.2):

З_пр = 17630,60 + 1334,29 +231,00 + 730,98 + 192,25 =20119,12 руб.

Общепроизводственные расходы Р_оп складываются из затрат по организации производства, затрат по обслуживанию и содержанию, а также ремонту основных средств и принимаются 50 % от производственных затрат З_пр:

Р_оп = 0,50·З_пр ,

Р_оп = 0,50·20119,12 = 10059,56 руб.

Общехозяйственные расходы (Р_ох) составляют 10 % от производственных затрат З_пр:

Р_ох = 0,10·З_пр=0,10·20119,12 = 2011,91руб.

Тогда

З_к = 10059,56 руб.+ 2011,91 руб = 12011,91 руб.

Стоимость конструкторской разработки:

С_к = 15854 + 9512,4 = 25366,4 р.

Стоимость конструкторской разработки покажем в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Затраты на изготовление конструкции

Наименование затрат	Обозначение	Стоимость, р.
Затраты на покупные изделия	Спи	17630,60
Затраты на материалы и комплектующие детали	См	1334,29
Затраты на электронику	Сэл	231,00
Затраты на оплату труда	Зобщ	730,98
Отчисления на социальные нужды	Осн	192,25
Общепроизводственные расходы	Роп	10059,56
Общехозяйственные расходы	Рох	2011,91
Итого стоимость конструкции	Ск	32190,59

В данной разработке экономическую эффективность можно выявить от использования автоматического управления вентилятором.

Определим экономическую эффективность автоматического управления данной разработки. Стоимость разработки схемы автоматического управления определим по формуле (8.6):

С_сх = З_пр + З_к(8.6)

Прямые эксплуатационные затраты определяются по формуле (8.7)

З_пр = С_п.м + З_общ + О_сн ,

где С_п.м - стоимость покупных изделий и материалов, составит С_п.м = С_эл =231,00 руб.

Стоимость работ по сборке схемы составят З_т = 66,22 руб.

Общую заработную плату с учетом районного коэффициента определяем по формуле (8.4)

З_общ = (66,22 + 52,98 + 39,73)* 1,25 = 198,66 руб.

Отчисление на социальные нужды или во внебюджетные фонды определяются по формуле (8.5)

О_сн = (0,26 + 0,003)*198,66 = 52,25 руб.

тогда прямые эксплуатационные затраты

З_пр = 231,00 + 198,66 + 52,25 =4781,91 руб.

Косвенные расходы находятся по формуле (8.3)

З_к = Р_оп + Р_ох.

Общепроизводственные расходы Р_оп

Р_оп = 0,30·З_пр = 0,30*481,91 = 144,57 руб.

Общехозяйственные расходы (Р_ох) составляют 10 % от производственных затрат З_пр:

Р_ох = 0,10·З_пр =0,10*481,91 =48,19 руб.

Тогда косвенные расходы будут равны:

З_к = 144,57 + 48,19 = 192,76 руб.

Стоимость разработки схемы управления вытяжным вентилятором по формуле (8.6):

С_сх = 481,91 + 192,76 = 674,67 руб.

Общая сумма затрат на конструкторскую разработку составит 32865,26 руб.

б.) Для ручного управления системой вентиляции на предприятии задействован работник. Должностной оклад, которого, согласно штатного расписания составляет 4200 руб./мес.

Рассчитаем затраты предприятия на оплату труда данного работника в год:

З общ. = (4200 *12)*1,25 = 63000 руб.

Отчисления во внебюджетные фонды составят

Осн = 6300*26,3% = 76569 руб.

Таким образом, общие затраты на оплату труда с учетом отчислений составят:

З от = 63000 + 16569 = 79569 руб.

2. Годовая экономическая эффективность определится по формуле (8.7)

,(8.7)

где З_не.авт - годовые затраты при ручном управлении, р.;

З_авт. - годовые затраты при автоматическом управлении, р.

Годовые затраты определяться стоимостью электроэнергии выработанной электродвигателем за год. Для определения стоимости электроэнергии необходимо знать приблизительное время работы вентилятора. При ручном управлении время использования будет больше, так как каждый раз будут выключать вентилятор после завершения работы с небольшим запаздыванием. При автоматическом же управлении вентилятор будет отключаться автоматически не более 5 минут.

Стоимость электроэнергии определится по формуле (8.8)

, (8.8)

где - мощность электрооборудования, =105 кВт;

- фонд времени оборудования, =1944 ч.

- цена одного кВт, =1,485руб/кВт.

при ручном управлении руб. в год,

при автоматическом руб. в год.

Экономия средств на оплату электроэнергии составят 625,76 руб.

Экономическая годовая эффективность составит:

Эг. = 79569 руб - 32865,26 = 46703,74 руб.

Срок окупаемости данной схемы управления:

,(8.9)

года.

Результаты расчёта экономической эффективности сведены в таблицу 8.4.

Таблица 8.4 - Технико-экономические показатели конструкторской разработки.

Показатели	Единицы измерения	Управление вентилятором
		Ручное	Автоматическое
Количество рабочих	чел.	1	-
Затраты на оплату труда в год.	руб.	79569
Время использования вентилятора за год	ч.	1370	960
Затраты на электроэнергию	р.	2090,96	1465,20
Затраты на внедрение системы вентиляции	р.	-	32865,26
Экономическая эффективность	Р.	-	46703,74
Срок окупаемости схемы автоматического управления	лет	-	0,7

В заключении необходимо отметить, что предложенная в данном дипломном проекте система автоматического управления вентиляцией позволит ООО «Агросиб» уменьшить затраты на ее управление в размере 46703,74 руб., которые могут быть направлены на дальнейшее развитие предприятия.

Помимо этого, сократится потребление электроэнергии, в денежном выражении это составит 625,76 руб.

Срок окупаемости данной конструкторской разработки составит 0,7 года.

Выводы и предложения

1. Проект ремонтно-механической мастерской ООО «Агросиб» является выгодным вложением капитальных вложений, так как позволит хозяйству ежегодно получать дополнительную прибыль.

2. Проект рекомендуется предложить администрации ООО «Агросиб» ознакомиться с настоящим проектом в качестве одного из вариантов электрификации ремонтно-механической мастерской.

Библиографический список литературы

1. Ляпин В.Г., Боженков А.В., Котяшкина В.Ф. Структурно-функциональные изменения сорных растений при их повреждении электрическим током/Под общ. ред. В.Г. Ляпина/Новосиб. гос. аграр. ун-т. Новосибирск, 2001. 127 с.

2. Ляпин В.Г. Способ борьбы с сорной растительностью переменным электрическим током: Дис. канд. техн. наук. - Челябинск, 1983. - 120с.

3. Ляпин В.Г. Оборудование и энергосберегающая электротехнология борьбы с нежелательной растительностью в приложениях/Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2000. 240 с.

4. Ляпин В.Г., Инкин А.И. Поглощение электромагнитной энергии в растительной ткани//Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002, №11. С. 6-8.

5. Ляпин В.Г. Оборудование и энергосберегающая электротехнология борьбы с нежелательной растительностью/Новосиб. гос. аграр. ун-т. - Новосибирск, 2000. - 106с.

6. Ляпин В.Г. Особенности исследования процессов в приэлектродном пространстве электрокультиватора//АПК Сибири, Монголии и Республики Казахстан в ХХI веке: Материалы 4-й Междунар. науч.-практ. конф. (Улан-Батор, 9-10 июля 2001 г.)/РАСХН. Сиб. отд-ние. Новосибирск, 2001. С. 397-398.

7. Ляпин В.Г, Чулкина В.А., Котяшкина В.Ф. Биоэффективность при электрокультивации: Модели и эксперименты//Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая 2004 г., Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 4-х ч. Ч. 2. Энергосберегающие технологии в растениеводстве и мобильной энергетике. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004. С. 121-126.

8. Ким Ю.А., Монтрель М.М., Акоев В.Р. и др. Исследование влияния ЭМИ малой интенсивности на гидратацию пленок ДНК//Радиационная биология. Радиоэкология, 2001. Том 41, №4. - С. 395-398.

9. Шевель Д.М. Электромагнитная безопасность: - К.: ВЕК+, К.: НТИ, 2002. - 432с.

10. Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах: материалы 3-ей междунар. семинара (г. Воронеж, 22-24 апр. 2004г.) - Воронеж: ВГТУ, 2004. - 330с.

11. Попов В.М. Способы и средства борьбы с сорной растительностью с использованием электрической энергии: Автореф. дис. докт. техн. наук. - Челябинск, 1999. - 41с.

12. Обиход В.И. Режимы работы источника для уничтожения сорной растительности электрическим током и обоснование параметров трехфазного генератора: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Челябинск, 1993. - 18с.

13. Белкин А.Д. Структурно-функциональные изменения в организме при воздействии техногенных вращающихся и переменных электрических полей и механизмы их возникновения: Автореф. дис. докт. биол. наук. - Новосибирск, 1999. - 42с.

14. Ляпин В.Г., Инкин А.И. Модельный подход описания растения в электротехнологиях//Аграрная энергетика в XXI столетии. Материалы III Международной научно-технической конференции (Минск, 21-23 ноября 2005 г.)/Под ред. В.И. Русана. - Мн.: Типография РУП 'Институт энергетики АПК, НАН Беларуси', 2005. - С. 178-182.

15. Ляпин В.Г. Электромагнитное поле мобильных электротехнологических культиваторов//Электротехника, электромеханика и электротехнологии ЭЭЭ-2005. Материалы второй научно-технической конференции с международным участием/Под ред. Н.И. Щурова. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. - С. 50-53.

16. Ляпин В.Г. Биологические эффекты при повреждении растений электрическим током/Вестник Новосиб. гос. аграр. ун-та, 2005, №2. - С. 81-87.

17. Охрана труда в электроустановках//Под ред. Проф. Б.А. Князевского. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1977.

18. Луковников А.В. Охрана труда. - М,: Колос, 1984. - 288 с.

19. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. -384 с.

20. Колчин А.В. Развитие электронных средств диагностирования. - М.: ВО Агропромиздат, 1987. - 64 с.

21. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы 'Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191-03', утвержденные Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 30 января 2003 г.