Каталог :: Безопасность жизнедеятельности

Курсовая: Охрана труда и техника безопасности, расчет вентиляции и защитного зануления

              9. Охрана труда и техника безопасности              
В процессе дипломного проектирования ведется опытно-конструкторская
разработка устройства постановки помех. В рамках разработки проводится
эксперимент. Задачей эксперимента является выяснение зависимости подавления
полезного сигнала в приемном устройстве сигналом с изменяющейся частотой.
Работы проводятся на лабораторном стенде радиотехнической лаборатории. При
проведении эксперимента работа происходит при искусственном освещении,
измерительная аппаратура использует высокое напряжение.
     9.1 Влияние внешних факторов на организм человека и требования,
      предъявляемые к этим факторам в радиотехнической лаборатории      
                                                                          
        Действие электрического тока на организм человека.        
Степень воздействия электротока на организм человека зависит от его величины
о протяженности воздействия. В случае если устройства питаются от напряжения
380/220 В или 220/127 В в электроустановках с заземленной нейтралью
применяется защитное зануление.
     
                       Назначение зануления.                       
Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с
заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путем автоматического
отключения поврежденного участка электроустановки от сети и снижение
напряжения на корпусах зануленного электрооборудования до безопасного на
время срабатывания защиты. Из всего выше сказанного делаем вывод, что
основное назначение зануления - обеспечить срабатывание макси­мальной токовой
защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замы­кания должен
значительно превышать установку защиты или номинальный ток плавких вставок.
Далее приведем принципиальную схему зануления на рис. 23:
                              
                            Рис. 23. Схема зануления.                            
Ro - сопротивление заземления нейтрали
Rh - расчетное сопротивление человека;
1- магистраль зануления;
2- повторное заземление магистрали;
3- аппарат отключения;
4- электроустановка (паяльник);
5- трансформатор.
Сила тока зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления участка
тела. Сопротивление участка тела складывается из сопротивления тканей
внутренних органов и сопротивления кожи. При расчете принимается R=1000 Ом.
Воздействие тока различной величины приведено в таблице 9.1.
                                                                     Таблица 9.1
     
Ток, мАВоздействие на человека
Переменный токПостоянный ток
0,5ОтсутствуетОтсутствует
0,6-1,5Легкое дрожание пальцевОтсутствует
2-3Сильное дрожание пальцевОтсутствует
5-10Судороги в рукахНагрев
12-15Трудно оторвать руки от проводовусиление нагрева
20-25руки парализует немедленноусиление нагрева
50-80Паралич дыханиязатруднение дыхания
90-100при t>3 сек – паралич сердцапаралич дыхания
К электроустановкам переменного и постоянного тока при их эксплуатации предъявляют одинаковые требования по технике безопасности. 9.2 Расчетная часть Расчет зануления Спроектировать зануление электрооборудование с номинальным напряжением 220 В и номинальным током 10 А. Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе. Выбираем сечение алюминиевого провода S=2.5 мм. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали. Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (3*50+1*25) мм в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка - 0,25 км. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расщепителем на ток Iном=100 А. Второй участок проложен кабелем АВРЕ (3*25+1*10) мм длиной 0,075 км. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ=1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В. Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке - стальной трубой. Рис. 24. Схема питания оборудования TT - трансформатор ТП - трансформаторная подстанция РП - распределительный пункт СП - силовой пункт. Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя: (9.1) где Кп - пусковой коэффициент = 0,5...4,0 Значение коэффициента К принимается в зависимости от типа электрических установок: 1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имею­щими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то К выбирается в пределах 1,25ё1,4 2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перего­рания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения К принимают і3. 3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же Кі3. Выбираем стандартный предохранитель на 15 А. Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом. Расчетная проверка зануления Определим расчетное значение сопротивления трансформатора: Рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков: (9.2) где l - длина провода S - сечение провода r - удельное сопротивление материала (для алюминия r=0,028 0м*мм2/км). Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трех участков: Ом (9.3) Ом (9.4) Ом (9.5) RФ1=0,14 0м; RФ2=0,084 0м; RФ3= 0,336 0м: Полное активное сопротивление фазного провода: RФе =О, 56 0м; Рассчитаем активное сопротивление фазного провода с учетом температурной поправки, считая нагрев проводов на всех участках равным Т=55 С. Ом, (9.6) где град - температурный коэффициент сопротивления алюминия. Активное сопротивление нулевого защитного проводника: Ом (9.7) Ом (9.8) Для трубы из стали: r=1,8 Ом/км Ом (9.9) Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно: RM3 å =RM3 1+RМЗ 2+RM3 3=0,544 Oм (9.10) Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода: Х'Ф= Х'ФМ - ХФL ; (9.11) Для магистрали зануления: Х'М3= Х'М3 М - ХМ3 L ; (9.12) где Х'М3 и Х'ФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоин­дукцией фазового провода и магистрали зануления; ХМ3 и ХФ1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции. Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления определяются по формуле: Х'ФМ = Х'М3 М =0145 lg(dФМ3) , (9.13) где d - расстояние между фазным и ну­левым проводом. (для 1 и 2 d=15 мм, для 3 d=9.5 мм) Х’ФМ1=Х’М3М=0,145 lg15=0,17 Ом. (9.14) Х’ФМ2=Х’М3М=0,145 lg15=0,17 Ом. (9.15) Х’ФМ3=Х’М3М=0,145 lg9,5=0,142 Ом. (9.16) Суммарное сопротивление на всех участках: Х’ФМ =Х’М3М =3*0,145=0,482 Ом (9.17) Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле: XФL = X'L* L , где X'L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м. X'L1 =0,09*0,25=0,023 Oм X'L2=0,068*0,075=0,005 Oм X'L3 =0,03*0,03=0,0009 Oм Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода: ХФL=0,029 Oм XM3L1 =0,068*0,25=0,017 Oм XM3L2 =0,03*0,075=0,0025 Oм XM3L3=0,138*0,03=0,004 Oм. Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления: XM3L=0,024 Oм Суммарное внешнее индуктивное сопротивление: ХФ'=0,435-0,0314=0,453 Ом ХМ3'=0,435-0,0244=0,458 Ом Определяем внутреннее индуктивное сопротивление: ХФ"1-2= XM3"1-2=0,057*0,075=0,001 Ом ХФ"3=0,0157*0,03=0,0005 Oм Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления: ZФ=0,78 Ом ZM3=0,79 Oм Ток однофазного КЗ определим по формуле: IКЗ =220/(0,78+0,79)=132 А (9.18) Сравним расчетные параметры с допустимыми: IКЗ=132>12 А Кроме того, должно выполняться условие: ZM3 < 2 * ZФ Условие выпол­няется. 9.3 РАСЧЕТ МЕСТНОЙ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Вентиляция – организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными газами, парами, пылью, а также улучшающий метеорологические условия в цехах. По способу подачи в помещение свежего воздуха и удалению загрязненного, системы делят на естественную, механическую и смешанную. Механическая вентиляция может разрабатываться как общеобменная, так и местная с общеобменной. Во всех производственных помещениях, где требуется надежный обмен воздуха, применяется приточно-вытяжная вентиляция. Высота приемного устройства должна зависеть от расположения загрязненного воздуха. В большинстве случаев приемные устройства располагаются в нижних зонах помещения. Местная вентиляция используется для удаления вредных веществ 1 и 2 классов из мест их образования для предотвращения их распространения в воздухе производственного помещения, а также для обеспечения нормальных условий на рабочих местах. 9.4 РАСЧЕТ ВЫДЕЛЕНИЙ ТЕПЛА А) Тепловыделения от людей Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры окружающего воздуха и скорости движения воздуха. В расчете используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение температуры воздуха в помещении. Для умственной работы количество явного тепла, выделяемое одним человеком, составляет 140 ВТ при 10­оС и 16 ВТ при 35оС. Для нормальных условий (20оС) явные тепловыделения одного человека составляют около 55 ВТ. Считается, что женщина выделяет 85%, а ребенок – 75% тепловыделений взрослого мужчины. В рассчитываемом помещении (5х10 м) находится 5 человек. Тогда суммарное тепловыделение от людей будет: Q­1=5*55=275 ВТ (9.19) Б) Тепловыделения от солнечной радиации. Расчет тепла поступающего в помещение от солнечной радиации Qост и Q п (ВТ), производится по следующим формулам: - для остекленных поверхностей Qост=Fост*qост*Aост (9.20) - для покрытий Qп=Fп*qп (9.21) где Fост и Fп - площади поверхности остекления и покрытия, м2 qост и qп – тепловыделения от солнечной радиации, Вт/м 2, через 1 м­2 поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света) и через 1 м2 покрытия; Аост – коэффициент учета характера остекления. В помещении имеется 2 окна размером 2х1,2 м2. Тогда F­ост=4,8 м2. Географическую широту примем равной 55о, окна выходят на юго-восток, характер оконных рам – с двойным остеклением и деревянными переплетами. Тогда, qост=145 Вт/м2, Аост=1,15 Qост=4,8*145*1,15=800 Вт Площадь покрытия Fп=20м2. Характер покрытия – с чердаком. Тогда, qп=6 Вт/м2 Qп=20*6=120 Вт Суммарное тепловыделение от солнечной радиации: Q2=Qост+Qп=800+120=920. Вт (9.22) В) Тепловыделения от источников искусственного освещения. Расчет тепловыделений от источников искусственного освещения проводится по формуле: Q3=N*n*1000, Вт (9.23) Где N – суммарная мощность источников освещения, кВт; n – коэффициент тепловых потерь (0,9 для ламп накаливания и 0,55 для люминесцентных ламп). У нас имеется 20 светильников с двумя лампами ЛД30 (30Вт) и 2 местных светильника с лампами Б215-225-200 или Г215-225-200. Тогда получаем: Q3=(20*2*0.03*0.55+2*0.2*0.9)*1000=1020 Вт Г) Тепловыделения от радиотехнических установок и устройств вычислительной техники. Расчет выделений тепла проводится аналогично расчету тепловыделений от источников искусственного освещения: Q4=N*n*1000, Вт (9.24) Коэффициент тепловых потерь для радиотехнического устройства составляет n=0,7 и для устройств вычислительной техники n=0,5. В помещении находятся: 3 персональных компьютера типа Pentium PRO по 600 Вт (вместе с мониторами) и 2 принтера EPSON по 130 Вт. Q4=(3*0.6+2*0.13)*0.5*1000=1030 Вт Суммарные тепловыделения составят: Qс=Q1+Q2+Q3+Q4=3245 Вт (9.25) Qизб – избыточная теплота в помещении, определяемая как разность между Qс – теплом, выделяемым в помещении и Qрасх – теплом, удаляемым из помещения. Qизб=Qс-Qрасх (9.26) Qрасх=0,1*Qс=324,5 Вт Qизб=2920,5 Вт 9.5 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ВОЗДУХООБМЕНА Объем приточного воздуха, необходимого для поглощения тепла, G (м3 /ч), рассчитывают по формуле: G=3600*Qизб/Cр*p*(tуд-tпр) (9.27) Где Qизб – теплоизбытки (Вт); С­р – массовая удельная теплоемкость воздуха (1000 Дж/кгС); р – плотность приточного воздуха (1,2 кг/м3) tуд, tпр – температура удаляемого и приточного воздуха. Температура приточного воздуха определяется по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Поскольку удаление тепла сложнее провести в теплый период, то расчет проведем именно для него, приняв tпр=18о С. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле: tуд=tрз+a*(h-2) (9.28) Где tрз – температура в рабочей зоне (20оС); а – нарастание температуры на каждый метр высоты (зависит от тепловыделения, примем а=1оС/м) h – высота помещения (3,5м) tуд=20+1*(3,5-2)=21,5оС G=2160, м39.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ ВОЗДУХОВОДА Исходными данными для определения поперечных размеров воздуховода являются расходы воздуха (G) и допустимые скорости его движения на участке сети (V). Необходимая площадь воздуховода f (м2), определяется по формуле: V=3 м/с f=G/3600*V=0,2 м2 (9.29) Для дальнейших расчетов (при определении сопротивления сети, подборе вентилятора и электродвигателя) площадь воздуховода принимается равной ближайшей большей стандартной величине, т.е. f=0,246 м2. В промышленных зданиях рекомендуется использовать круглые металлические воздуховоды. Тогда расчет сечения воздуховода заключается в определении диаметра трубы. По справочнику находим, что для площади f=0,246 м2 условный диаметр воздуховода d=560 мм. 9.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СЕТИ Определим потери давления в вентиляционной сети. При расчете сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Естественным давлением в системах механической вентиляции пренебрегают. Для обеспечения запаса вентилятор должен создавать в воздуховоде давление, превышающее не менее чем на 10% расчетное давление. Для расчета сопротивления участка сети используется формула: P=R*L+Ei*V2*Y/2 (9.30) Где R – удельные потери давления на трение на участках сети L – длина участка воздуховода (8 м) Еi – сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода V – скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с) Y – плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3). Значения R, определяются по справочнику (R – по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с). Еi – в зависимости от типа местного сопротивления. Результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице 9.2, для сети, приведенной на рисунке 25 ниже.

Рис. 25. Таблица 9.2. Расчет воздуховодов сети.
№ уч.

G

м3

L

м

V

м/с

d

мм

М

Па

R

Па/м

R*L

Па

Еi

W

Па

Р

Па

1216052,85604,70,0180,092,19,879,961
2216032,85604,70,0180,0542,411,2811,334
3432034,563012,20,0330,0990,910,9811,079
4216032,85604,70,0180,0542,411,2811,334
5648026,763026,90,0770,1540,924,2124,264
6216032,85604,70,0180,0542,411,2811,334
7864038,963047,50,0770,5310,628,5029,031
Где М=V2 *Y/2, W=M*Ei (9.31) Pmax=P1+P3+P5+P7=74,334 Па. (9.32) Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют Р=74,334 Па. 9.8 ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Требуемое давление, создаваемое вентилятором с учетом запаса на непредвиденное сопротивление в сети в размере 10% составит: Pтр=1,1*P=81,7674 Па (9.33) В вентиляционной установке для данного помещения необходимо применить вентилятор низкого давления, т.к. Ртр меньше 1 кПа. Выбираем осевой вентилятор (для сопротивлений сети до 200 Па) по аэродинамическим характеристикам т.е. зависимостям между полным давлением Р тр (Па), создаваемым вентилятором и производительностью Vтр (м/ч). С учетом возможных дополнительных потерь или подсоса воздуха в воздуховоде необходимая производительность вентилятора увеличивается на 10%: Vтр=1,1*G=9504 м/ч (9.34) По справочнику выбираем осевой вентилятор типа 06-300 N4 с КПД nв =0,65 первого исполнения. КПД ременной передачи вентилятора nрп=1,0. Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле: (9.35) N=332 Вт По мощности выбираем электродвигатель АОЛ-22-2 с мощностью N=0,6 кВт и частотой вращения 2830 об/мин.