44086

Исследование системы частотного регулирования и формирование четкой структуры программирования и параметрирования преобразователя Emotron FDU40-004

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Наряду с задачами регулирования ПЧ решает задачи защиты блокировки и диагностики электропривода. Безопасность жизнедеятельности – это комплексное междисциплинарное научное направление исследующее закономерности сохранения здоровья и безопасности человека в среде обитания и призванное выявлять и идентифицировать вредные и опасные факторы отрицательно влияющие на здоровье человека разрабатывать методы и средства защиты путем снижения вредных и опасных факторов до уровня допустимых значений вырабатывать меры по ограничению ущерба и...

Русский

2013-11-09

9.18 MB

24 чел.

Содержание



Введение

Энергетическую основу производства составляет электрический привод, технический уровень которого определяет эффективность функционирования технологического оборудования. Развитие электрического привода идет по пути повышения экономичности и надежности за счет дельнейшего совершенствования двигателей, аппаратов, преобразователей, аналоговых и цифровых средств управления. Прогрессивным явлением в этом процессе является применение микропроцессора, позволяющих существенно расширить функциональные возможности автоматизированного электропривода и улучшить его технические и экономические характеристики.

Электропривод, являясь энергосиловой основой современного производства, потребляет около 60% всей вырабатываемой электроэнергии, следовательно, основной эффект энергосбережения может быть получен в этой сфере. Большая часть электроэнергии потребляется электроприводами на основе повсеместно используемых асинхронных электродвигателей (АД) с короткозамкнутым (КЗ) ротором, для которых основным направлением энергосбережения является переход от нерегулируемого электропривода к регулируемому. Это направление принято в мировой практике и интенсивно развивается, чему активно способствуют два совпавших во времени события: наметившийся дефицит энергоресурсов и ощутимый рост их стоимости и выдающиеся успехи силовой электроники и микроэлектроники.

Машины постоянного тока обеспечивают высокое качество регулирования основных параметров электропривода - скорости, момента. Однако неоднократное преобразование энергии снижает КПД, а повышенный момент инерции якоря ухудшает динамические свойства системы такого электропривода.

Постоянное увеличение потребности в регулируемых приводах и обусловило причину данного исследования.

1 Обоснование выбора темы дипломного проекта

В условиях современного производства на первый план выходят мероприятия по решению вопросов улучшения динамики и экономичности действующих электроприводов (ЭП) механизмов различного класса. Улучшение энергетических показателей путем внедрения новых алгоритмов управления является одной из приоритетных задач электропривода.

Из всех видов двигателей асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором получили наиболее широкое распространение в промышленности благодаря таким качествам как дешевизна, простота конструкции, высокий КПД. В настоящее время ими оснащены практически все неуправляемые механизмы, например, вентиляторы, насосы. В связи с увеличивающимися технологическими и экономическими требованиями все большая часть данного вида приводов переводится в разряд регулируемых. Внедрение частотного преобразователя позволяет повысить экономичность установленного АД с КЗ ротором, а также повышает срок службы механической составляющей привода, благодаря плавности операций пуска-торможения. Развитие промышленной электроники позволило создать системы на базе АД, которые по своим характеристикам не уступают системам с двигателями постоянного тока (ДПТ).

Именно по этим причинам на кафедре ЭП и АПУ в ряде дисциплин большое внимание уделяется частотному ЭП.

В настоящее время на рынке предложений преобразовательной техники можно выделить большое количество зарубежных и отечественных фирм-производителей частотных преобразователей, как со скалярным, так и с векторным управлением. Среди них можно выделить такие фирмы как: ABB, Allen Bradley, Danfoss, Hitachi, Mitsubishi, Emotron, Siemens, Schneider Electric; среди отечественных: Институт биологического приборостроения РАН (ИБП РАН), г. Пущино; ОПЗ МЭИ, г. Москва; НПП "Сапфир", г. Москва; АО "ЭРАСИБ", г. Новосибирск; ОАО ЧЭАЗ (Чебоксарский электроаппаратный завод), ООО "ЭЛПРИ", г. Чебоксары.

Лабораторный практикум является важной и неотъемлемой частью учебного процесса. Без высокого уровня технического и методического обеспечения лабораторного практикума учебных заведений осуществить грамотную подготовку высококвалифицированных специалистов довольно проблематично. Не удивительно, что данная проблематика имеет отражение в части дипломных работ последних лет.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что исследование системы частотного управления, взятое в качестве темы дипломного проекта, является актуальной и своевременной задачей.

Обоснование выбора того или иного преобразователя частоты не входит в задачи данного проекта, поэтому объектом исследования является система частотного асинхронного электропривода со скалярным управлением, которая реализована в составе  лабораторного стенда, разработанного Спиридоновым А.И.  (2008 г.) при непосредственном участии автора.

Целью работы является исследование системы частотного регулирования,  формирование четкой структуры программирования и параметрирования конкретного преобразователя, а именно Emotron FDU40-004, обеспечивающей оптимальные динамические и статические характеристики в замкнутой и разомкнутой системе.

Идея работы заключается  прежде всего в анализе особенностей подключения, параметрирования, исследования системы ПЧ-АД, который позволит в дальнейшем осуществить выбор оптимальных параметров широтно-импульсной модуляции, закона управления электроприводом, расчет коэффициентов  ПИД-регулятора контура скорости в замкнутой системе, отвечающих требованиям быстродействия, плавности регулирования, ограничения динамических нагрузок на механическое оборудование и минимизации потерь мощности.

Выбор лабораторного оборудования, формирование подхода к решению методических задач – это, очевидно, один из основных аспектов, определяющих качественный уровень обучения в рамках специальности 140604. В проектах Колпащикова Сергея (2007 г.) и Спиридонова Антона довольно подробно освещены вопросы выбора лабораторного оборудования и формирование концепции стендов. При этом очевидно, не менее важными являются вопросы исследования работы систем и методического обеспечения лабораторной работы.

В конечном итоге в качестве основных задач дипломного проектирования можно выделить:

  1.  Формирование четкой процедуры параметрирования ПЧ Emotron FDU40-004.
  2.  Исследование системы ПЧ-АД.
  3.  Формирование методических указаний к проведению лабораторных работ.

Безусловно, при работе в указанных направлениях параллельно будут решаться и другие задачи, которые указываются ниже.


2 Описание лабораторного стенда

2.1 Описание функциональной схемы стенда

Функциональная схема лабораторного стенда представлена на рисунке 2.1 (ТПЖА.408110.213 Э2)

Рисунок 2.1 – Функциональная схема лабораторного стенда

На функциональной схеме:

  •  преобразователь частоты;
  •  М1 – асинхронный двигатель (испытуемая машина);
  •  М2 – двигатель постоянного тока (нагрузочная машина);
  •  BR1тахогенератор;
  •  панель управления стендом;
  •  универсальный измеритель параметров сети фирмы Lovato Electric.

Основой лабораторного стенда и целью его разработки является преобразователь частоты, предназначенный для создания регулируемого асинхронного электропривода.

Преобразователь частоты может отображать на встроенном дисплее основные параметры системы: заданную скорость, выходную частоту, токи напряжение двигателя, выходную мощность, момент, состояние дискретных входов, общее время работы преобразователя и пр. Наряду с задачами регулирования ПЧ решает задачи защиты, блокировки и диагностики электропривода.

Управление преобразователем возможно как со встроенной панели управления (для ввода разнообразных установочных значений и отображения текущих электрических параметров), так и с помощью цифровых и аналоговых входов, ручка регулятора (задание частоты через аналоговый вход) и переключатели (4 из 8 используемых цифровых входа) которых расположены на лицевой панели стенда.

Организация контура скорости производится замыканием переключателя «ОС по скорости» и включением функции ПИД-регулятора в настройках преобразователя (без включения этой функции испытуемая машина уйдет в насыщение).

Тумблером «Включение возбуждения нагрузочной машины» на обмотку возбуждения через блок возбудителя (трансформатор с выпрямительным мостом) подается постоянное напряжение в 27В и машина постоянного тока переводится в режим динамического торможения. Этот характер нагрузки будет наиболее близок к центробежному насосу. За счет реостата Rдин можно регулировать сопротивление якорной цепи или замкнуть ее практически накоротко, нагружая испытуемую электрическую машину до 40-60% от номинальной нагрузки.

На стенде предусмотрены цифровые и аналоговые приборы – универсальный трехфазный мультиметр, позволяющий визуально контролировать основные электрические параметры сети, выводимые с помощью светодиодных индикаторов; вольтметр для контроля ЭДС, косвенно выражающей скорость ДПТ с помощью тахогенератора, и амперметр в якорной цепи нагрузочной машины. Вольтметр PV2, подключенный к аналоговому выходу преобразователя частоты, может отображать выходную частоту, нагрузку, ток и выходное напряжение преобразователя в зависимости от настроек преобразователя.

Лампа HL1, подключенная к цифровому выходу, позволяет  показать возможности цифровых и аналоговых компараторов, которые также в зависимости от настроек преобразователя реагируют на то или иное событие, будь то ошибка параметрирования или достижение какой-либо константы.

На лицевой панели лабораторного стенда также имеются выводы для подключения внешних измерительных приборов, например, осциллографа, позволяющий получить вид тока в фазе АД, скорость с тахогенератора и ток, протекающий по обмотке якорной цепи нагрузочной машины.

Валы двигателей и тахогенератора связаны между собой механически.

2.2 Описание принципиальной схемы стенда

На основе функциональной схемы была разработана принципиальная схема стенда, представленная на рисунке 2.2 (см. также ТПЖА.408110.213 Э2).


Рисунок 2.2 – Принципиальная схема лабораторного стенда

Основные элементы схемы:

  •  А1 Лицевая панель лабораторного стенда;
  •  A1.1 Измеритель параметров потребления DMK-50;
  •  А2 Преобразователь частоты Emotron FDU40-004 со следующими характеристиками:

Номинальная мощность: 1,5 кВт

Номинальный выходной ток: 4 А

Напряжение сети: 380 – 415 В, +10%/-15%

Частота сети: 50/60 Гц

Коэффициент мощности: 0,95

Выходное напряжение: 0 В – напряжение сети

Выходная частота: 0 – 400 Гц

Частота коммутации: 6 кГц

  •  M1 – испытуемая машина – двигатель асинхронный короткозамкнутый с параметрами, приведенными в таблице 2.1:

Таблица 2.1 – Номинальные данные испытуемой машины

P,

кВт

n,

об/мин

η,

%

cosφ

R’1

X’1

R”2

X”2

0,37

915

64.5

0,69

1,3

0,17

0,12

0,15

0,16

2,0

2,2

1,8

4

  •  M2 – нагрузочная машина – двигатель постоянного тока, подключенный в режиме динамического торможения, Uпит=27В;
  •  Br1 – тахогенератор с коэффициентом вольт-скоростной характеристики KBr=0,0063В∙с;
  •  R2 – потенциометр 120 Ом 20А;
  •  QF1 – автоматический выключатель АЕ 2046М-100-0-ООУ3-УХЛ4-1 
  •  TA1-TA4 – трансформатор тока ТК, 0,55kV, 50Гц, 300/5, количество витков первичной обмотки 20;
  •  T1 – трансформатор  ТАН71  127/220-50


3 Разработка алгоритма параметрирования

Для облегчения освоения процесса параметрирования были выбраны основные изменяемые параметры, наиболее полно раскрывающие возможности частотного регулирования. Параметры разбиты по группам и занесены в таблицу в последовательности, предложенной производителями преобразователя и предполагающей точный порядок процесса параметрирования. Параметрирование в любом другом порядке не запрещено.

Нельзя сказать, что изучение и настройка остальных параметров является бессмысленным занятием, но в рамках учебного процесса рассмотренный набор кажется достаточным и технически обоснованным в соответствии с возможностями созданного лабораторного стенда.  С остальными возможностями преобразователя частоты студенты по желанию смогут ознакомиться самостоятельно на сайте производителя [10].

Вид законов регулирования, кривых разгона и торможения, функций оптимизации поля и IR-компенсации, возможные варианты выбора показаны в таблице 3.1 или на рисунке 3.1 (также см. ТПЖА.408110.213-01 ДПЛ).


Таблица 3.1 – Основные настраиваемые параметры для обеспечения работы системы ПЧ-АД

Группа

Параметр

Название

Функция и варианты выбора

1

2

3

4

200

Установка основных параметров преобразователя и двигателя

210

Установка параметров задания

211

V/Hz Curve

Выбор закона регулирования приводом – соотношения В/Гц

Linear  Square

212

Reference Control

Выбор источника сигнала задания (Remote – удаленное управление, Keyboard – управление с клавиатуры, Comm – управление через последовательный интерфейс)

213

Run/Stop Control

Выбор источника команд на пуск, останов и перезапуск (Remote – удаленное управление, Keyboard – управление с клавиатуры, Comm – управление через последовательный интерфейс)

216

IxR Comp

Установка уровня IR-компенсации

0÷25%

220

Установка номинальных данных двигателя

221

Motor Power

Установка номинальной мощности двигателя

(370W)

222

Motor Voltage

Установка номинального напряжения (380V)

223

Motor Freq

Установка номинальной частоты двигателя (50Hz)

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

220

224

Motor Current

Установка номинального тока двигателя (1,3A)

225

Motor Speed

Установка номинальной скорости двигателя (910rpm)

226

Motor Cosphi

Установка номинального значения коэффициента мощности (0,69)

229

Poles

Установка числа полюсов двигателя (если число полюсов > 12)

300

Настройка и загрузка одного из четырех наборов параметров ПЧ

310

Установка параметров ускорения, замедления, пуска, останова

311

Acc Time

Установка времени разгона от 0 об/мин до номинальной частоты (0,5÷3600с)

314

Acc Rmp Type

Выбор типа кривой разгона

 

 Linear  S-Curve

315

Dec Time

Установка времени замедления от номинальной частоты до 0 Гц (0,5÷3600с)

318

Dec Rmp Type

Выбор типа кривой замедления

Linear   S-Curve

31А

Stop Mode

Выбор режима останова (Decel – в соответствии с установленным временем замедления, Coast – двигатель останавливается выбегом)

31В

Spinstart

Включение/Отключение функции летящего пуска

320

Установка параметров частоты

321

Min Freq

Установка минимальной частоты (0÷400Hz)

322

Max Freq

Установка максимальной частоты при 10В/20мА, если не запрограммирована пользовательская характеристика аналогового входа. Определяется параметром [225] (0÷400Hz)

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

320

325

MotorPot

Включение/Отключение функции  запоминания значения задания при работе с внешней панели управления преобразователя (Non vola, Volatile)

326-32С

Preset Freq

Установка 7 фиксированных частот, активизируемых цифровыми входами (набор в бинарном коде)

32H

Jog Frequency

Установка значения частоты толчкового режима (0÷2 х fномАД)

340

Установка коэффициентов ПИД – регулятора, несущей частоты ШИМ

341

Flux Optimiz

Включение/Отключение функции оптимизации поля (уменьшение потребления энергии при низкой нагрузке)

При нелинейном законе регулирования  ([211]=square) функция не работает

342

Sound Char

Изменение несущей частоты коммутации ШИМ 1500÷6000Hz (E÷H))

343

PID Control

Отключение / Включение прямого / инверсного ПИД – регулятора

344

PID P Gain

Установка значения пропорциональной составляющей ПИД – регулятора (опция активна при включенном ПИД – регуляторе) (0÷30,0)

345

PID I Time

Установка значения интегральной составляющей ПИД – регулятора (опция активна при включенном ПИД – регуляторе) (0÷300с)

346

PID D Time

Установка значения дифференциальной составляющей ПИД – регулятора (опция активна при включенном ПИД – регуляторе) (0÷30с)

400

Установка параметров входов и выходов

410

Настройка параметров аналоговых входов

411

AnIn 1 Function

Выбор функции для аналогового входа 1(Off – отключено, Frequency – частота, Torque – момент). Если ПИД – регулятор включен, то в этом окне отображается сообщение «PID Control»

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

410

412

AnIn 1 Setup

Выбор типа входного сигнала (0÷10V/0÷20mA, 2÷10V/4÷20mA, User defined – определяется пользователем)

413

AnIn 1 Offset

Установка значения сдвига  для входного сигнала (это окно доступно при [412]=User defined) (-100% ÷ +100%)

414

AnIn 1 Gain

Установка коэффициента, на который умножается входной сигнал (это окно доступно при [412]=User defined) (-8,0 ÷ +8,0)

415

AnIn 2 Function

См. параметр [411]. При включенном ПИД – регуляторе на этот вход поступает сигнал с тахогенератора, настройки входа не блокируются

416

AnIn 2 Setup

См. параметр [412]

417

AnIn 2 Offset

См. параметр [413]

418

AnIn 2 Gain

См. параметр [414]

420

Настройка параметров цифровых входов

421-428

DigIn1-DigIn8

Выбор функций цифровых входов 

(Off – не активен, Stop – останов, Enable – разрешение, RunR – вращение вправо, RunL – вращение влево, Run – пуск, Reset – сброс, Pres Ref1, Pres Ref2, Pres Ref4 – установка фиксированных частот, Jog – толчковое движение)

430

Настройка параметров аналоговых выходов

431

AnOut1 Function

Выбор функции аналогового выхода 1 (Frequency – частота, Load – нагрузка в процентах от номинальной, El power –потребляемая мощность, Current – ток, Outp. Voltage – выходное напряжение, Fmin-Fmax – если минимальная частота (см. параметр [321]) не равна 0, то шкала автоматически перераспределяется от минимальной до максимальной частоты)

432

AnOut2 Setup

Выбор типа выходного сигнала (0÷10V/0÷20mA, 2÷10V/4÷20mA, User defined – определяется пользователем)

433

AnOut2 Offset

Установка значения сдвига  для выходного сигнала (это окно доступно при [432]=User defined) (-100% ÷ +100%)

Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

434

AnOut2 Gain

Установка коэффициента, на который умножается выходной сигнал (это окно доступно при [432]=User defined) (-8,0 ÷ +8,0)

435

AnOut2 Function

Cм. параметр [431]

436

AnOut2 Setup

Cм. параметр [432]

437

AnOut2 Offset

Cм. параметр [433]

438

AnOut2 Gain

Cм. параметр [434]

440

Настройка параметров цифровых выходов

441-442

DigOut1-DigOut2

Выбор функции цифровых выходов

(Run – пуск, Stop – останов, 0Hz – частота задания равна 0Гц, Acc/Dec – привод разгоняется/замедляется , At Freq – частота равна заданной, At Max Freq – частота равна максимальной частоте, No Trip – останова по ошибке нет, Trip – останов по ошибке, Warning – предупреждение, Ready – преобразователь готов к работе, Alarm – достигнуто максимальное или минимальное значение, Max Alarm – достигнуто максимальное значение, Min Alarm – достигнуто минимальное значение, CA1 – выход аналогового компаратора 1, !A1 – инверсный сигнал с аналогового компаратора 1, CA2 – выход аналогового компаратора 2, !A2 – инверсный сигнал с аналогового компаратора 2 , CD1 – выход цифрового компаратора 1, !D1 – инверсный сигнал с цифрового компаратора 1, CD2 – выход цифрового компаратора 2, !D2 – инверсный сигнал с цифрового компаратора 2, Operation – преобразователь работает с двигателем)

450

Настройка параметров релейных выходов

451-452

Relay 1 Funct

Relay 2 Funct

См. параметр [441]


Продолжение таблицы 3.1

1

2

3

4

500

Просмотр/установка значения задания с панели кнопками “+” и “-”

800

Монитор защит

820

Настройки компараторов

821

CA1 Value

Выбор аналогового значения для первого компаратора (Frequency – частота, Load – нагрузка в процентах, El Power – электрическая мощность, Current – ток, Outp. Voltage – выходное напряжение, DC Voltage – напряжение в звене постоянного тока, AnIn1, AnIn2 – состояние аналоговых входов, Process speed – скорость процесса)

822

CA1 Constant

Выбор значения константы в соответствии с [821]

823

CA2 Value

См. параметр [821]

824

CA1 Constant

Выбор значения константы в соответствии с [823]

820

825-826

CD1

CD2

Выбор входного сигнала для первого (CD1) и второго (CD2) цифровых компараторов (DigIn1 - DigIn8 – состояние цифровых входов, Acc – состояние разгона, Dec – состояние замедления, Run – пуск, Stop – останов, Trip – отключение по ошибке, Max Alarm – сигнал перегрузки, Min Alarm – сигнал недогрузки, V-limit – ограничение напряжения, F-limit – ограничение частоты, C-limit – ограничение тока, Overtemp - перегрев, Overcurrent – перегрузка по току, Overvolt G – перенапряжение в генераторном режиме, Overvolt D – перенапряжение в двигательном режиме, Low Voltage – низкий уровень напряжения)

Рисунок 3.1 – Алгоритм параметрирования преобразователя


Ниже разобран пример параметрирования преобразователя: процесс включения функции оптимизации поля (пример параметрирования см. плакат ТПЖА.408110.213-02 ДПЛ) Мигающий курсор означает, что изменения произведены, но не сохранены. Если в этот момент пропадает питание, изменения не сохраняются.

 

Рисунок 3.2 – Включение функции оптимизации поля


4 Исследование системы ПЧ-АД

Перед разработкой методических указаний к проведению лабораторных работ на созданном стенде необходимо предварительно исследовать возможности полученной системы электропривода, проследить взаимодействие тех или иных параметров друг с другом и влияние их на качество регулирования, энергетику системы и так далее.

С целью анализа возможностей стенда было принято решение провести следующие исследования:

  •  оценить влияние на энергетические характеристики частоты широтно-импульсной модуляции напряжения;
  •  оценить влияние на энергетические характеристики и динамику разомкнутой системы законов регулирования и методов управления;
  •  проанализировать переходной процесс отработки задания замкнутой системой под воздействием возмущения со стороны нагрузки при различных параметрах регулятора скорости.

Все исследования сопровождаются временными диаграммами, полученными с помощью осциллографа, а исследования замкнутой системы подробной методикой расчета значений пропорциональной и интегральной составляющих ПИ-регулятора скорости с учетом значения питающего напряжения.

По результатам исследований будет построен алгоритм проведения работ, а затем составлены методические указания.


4.1 Исследование зависимости энергетических показателей от частоты широтно-импульсной модуляции

Исследование проводится при частотах коммутации транзисторов 1500 Гц и 6000 Гц для трех значений выходной частоты преобразователя. Исследования осуществляются как при холостом ходе, так и при максимально возможной для данной скорости приложенной нагрузке.

Результаты проделанной работы занесены в таблицу 4.1:

Таблица 4.1 - Влияние частоты ШИМ на энергетические показатели системы

Частота,

Гц

Частота ШИМ,

Гц

НагрузкаА

Активная

мощность,

Вт

Реактивная мощность, ВАр

Полная

мощность,

ВА

Cos(φ)

1

2

3

4

5

6

7

10

1500

-

145

130

195

0,74

3

169

150

223

0,76


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

4

5

6

7

10

6000

-

145

128

193

0,75

3

165

142

218

0,76

30

1500

-

184

177

255

0,72


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

4

5

6

7

30

1500

12

365

340

499

0,73

6000

-

184

172

252

0,73

12

330

318

458

0,72


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

4

5

6

7

50

1500

-

185

177

256

0,72

17

513

468

694

0,74

6000

-

190

175

258

0,74


Продолжение таблицы 4.1

1

2

3

4

5

6

7

50

6000

17

512

467

693

0,74

Ниже приведены диаграммы полученных зависимостей:

а)

б)

Рисунок 4.1 – а) активная и реактивная мощности, б) коэффициент мощности без нагрузки

а)

б)

Рисунок 4.2 – а)  активная и реактивная мощности, б) коэффициент мощности с максимальной нагрузкой

Как видно из рисунков 4.1 и 4.2 частота ШИМ не оказывает существенного влияния на значение cos(φ) и обоснованно носит название «шумовые характеристики». С ростом частоты коммутации форма выходного напряжения имеет более синусоидальную форму, поэтому потери от несинусоидальности выходного напряжения падают, и значение cos(φ) незначительно, но растет (на рисунке 4.1 прирост составляет 1%).


4.2 Исследование влияния характера кривой разгона/замедления на вид тока в фазе двигателя и тока нагрузочной машины, отражающей момент сопротивления

Рисунок 4.3 – Разгон по линейному закону: скорость ИМ-НМ, ток в фазе АД, ток нагрузочной машины

Рисунок 4.4 – Замедление по линейному закону: скорость ИМ-НМ, ток в фазе АД, ток нагрузочной машины


Рисунок 4.5 – Разгон по s-образному закону: скорость ИМ-НМ, ток в фазе АД, ток нагрузочной машины

Рисунок 4.6 – Замедление по s-образному закону: скорость ИМ-НМ, ток в фазе АД, ток нагрузочной машины

Особенностью формирования нагрузки в стенде является зависимость момента сопротивления от скорости. Из графиков переходных процессов видно, что преобразователь адаптируется под переменный характер нагрузки, формируя постоянный динамический момент и соответственно ускорение.

Разгон по s-образной кривой можно рекомендовать для приводов,
в которых в технологическом процессе в начале движения имеет место  выбор зазоров или слабин канатов.

4.3 Исследование влияния на динамические показатели включения функции оптимизации поля

В данном опыте необходимо убедиться, что при включении данной опции преобразователь, используя сам двигатель в качестве датчика нагрузки, снижает потребление энергии.

Рисунок 4.7 – Работа функции оптимизации поля – скорость ИМ-НМ и потребляемый ток в фазе двигателя под нагрузкой

Как видно из временной диаграммы преобразователь через некоторое время автоматически снижает отношение U/f в зависимости от нагрузки двигателя, и потребляемый ток в фазе двигателя падает.  В таблице 4.2 приведены значения выходного напряжения при включенной оптимизации поля в режиме без нагрузки и с нагрузкой:


Таблица 4.2 – Включение функции оптимизации поля

Частота,

Гц

Без оптимизации

С оптимизацией

Холостой ход

Макс. нагрузка

10

75

35

60

20

152

76

103

30

228

114

150

50

380

190

224

Рисунок 4.8 – Значение выходного напряжения преобразователя при включении функции оптимизации поля при холостом ходе и под нагрузкой


4.4 Оценка влияния выбора законов регулирования на вид переходного процесса и энергетику системы

Рисунок 4.9 – Вид переходного процесса скорости и тока в фазе АД при квадратичном законе регулирования приводом при частоте 20 Гц

Рисунок 4.10 – Вид переходного процесса скорости и тока в фазе АД при квадратичном законе регулирования приводом при частоте 30 Гц

Как видно из полученных диаграмм (рисунки 4.7, 4.9, 4.10), вначале регулирование при любых настройках системы идет по закону , регулирование с другим законом начинается через некоторое время (оно составляет 8-10 секунд). При квадратичном законе вместе со снижением напряжения падает скорость системы в отличие от функции оптимизации поля.  На частотах 35 и более герц эта просадка скорости практически незаметна, а при номинальной частоте ее нет, что и понятно. Эту просадку хорошо видно при низких частотах (см. рисунок 4.9). По этим причинам довольно проблематично исследовать влияние iR-компенсации для квадратичного закона, возможности которой на низких частотах проявляются более полно. Обычно для вентиляторной нагрузки (U/f2 = const) компенсацию не используют, хотя и в данном случае при регулировании в области малых частот максимальный момент уменьшается, но для данного типа нагрузки это некритично. Также это оговорено в руководстве по эксплуатации.

Таблица 4.3 – Энергетические показатели при регулирования по квадратичному закону без нагрузки

Частота

Линейный закон

Квадратичный закон

Активная мощность,

Вт

Реактивная

мощность,

ВАр

Полная мощность,

ВА

Активная мощность,

Вт

Реактивная

мощность,

ВАр

Полная мощность,

ВА

10

70

210

220

26

110

120

20

96

278

298

42

137

146

30

115

305

325

60

175

186

50

145

365

400

145

360

392

Таблица 4.4 – Энергетические показатели при регулирования по квадратичному закону с нагрузкой

Частота

Линейный закон

Квадратичный закон

Активная мощность,

Вт

Реактивная

мощность,

ВАр

Полная мощность,

ВА

Активная мощность,

Вт

Реактивная

мощность,

ВАр

Полная мощность,

ВА

10

75

220

240

8

80

84

20

120

340

370

66

190

200

30

185

425

475

130

330

370

50

265

580

645

260

560

620

а)

б)

в)

г)

Рисунок 4.11 – Активная и реактивная мощности про линейном и квадратичном законах регулирования от выходной частоты–

а), б) без нагрузки; в), г) с нагрузкой


4.5 Исследование замкнутой системы частотного электропривода

Для исследования замкнутой системы электропривода при выборе типа регулятора скорости рассматривались традиционные П-, ПИ-, ПИД- структуры регуляторов. Производители преобразователя ограничили выбор типа регулятора – в соответствии с руководством пользователя нельзя получить чистый П – регулятор скорости так, как максимальное значение интегральной составляющей составляет всего 300 с (в идеале для исключения влияния интегральной составляющей необходимо ). Так как показатели переходного процесса, получаемые с использованием ПИ-регулятора, были удовлетворительными, то этот тип регулятора был выбран как оптимальный для расчета и использования его при проведении лабораторных работ.

На рисунке 4.12 приведена структурная схема электропривода с обратной связью по скорости и ПИ-регулятором скорости [1].

Рисунок 4.12 – Структурная схема система ПЧ-АД с замкнутой обратной связью по скорости

На схеме приняты следующие обозначения:

– модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД, который может быть найден как:

, (4.1)

где KH – коэффициент, учитывающий снижение жесткости механической характеристики при уменьшении номинального значения напряжения питания двигателя:

,  (4.2)

где  UЗ – заданное преподавателем значение напряжения питания.

ТЭ  – эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД, определяемая по формуле:

,  (4.3)

где  – угловая скорость электромагнитного поля АД при его номинальной частоте питания f=50Гц:

. (4.4)

Для АД общепромышленного исполнения SK0,05...0,5 (меньшие значения характерны для мощных двигателей), ТЭ0,006...0,06 с;

ТМ – механическая постоянная времени для нашей системы ИМ-НМ, может быть определена как:

 . (4.5)

kПЧ – передаточный коэффициент ПЧ, находим по формуле:

. (4.6)

При работе АД в зоне частот f1<fном = 50 Гц и номинальном сигнале управления преобразователем Uу.ПЧном соотношение .

ТПЧ – постоянная времени цепи управления ПЧ, которая при высоких частотах модуляции выходного напряжения промышленных ПЧ (2...50 кГц) не превышает 0,001 с. В общем случае находим как:

. (4.7)

Передаточная функция ПИ-регулятора скорости:

. (4.8)

Передаточная функция цепи обратной связи по скорости двигателя:

. (4.9)

При номинальном сигнале управления электроприводом равном UЗС.ном и соответствующей ему номинальной скорости АД коэффициент обратной связи находим по формуле:

. (4.10)

В соответствии со структурной схемой АД его результирующая передаточная функция по отношению к отклонению:

. (4.11)

При выражение (4.11) примет вид:

, (4.11’)

где

 (4.12)

. (4.13)

Если отнести постоянные Т01 и Т02 к малым некомпенсируемым постоянным и в качестве оценки их влияние принять , то при настройке электропривода на модульный оптимум постоянная интегрирования и коэффициент передачи пропорциональной части регулятора РС определяется так:

 (4.14)

 (4.15)

Рассчитанные по данной методике значения коэффициентов для двух значений напряжения питания асинхронного двигателя сведены в таблицу 4.5:

Таблица 4.5 – Сводная таблица расчетных параметров

Параметр

Uпит=380В

Uпит=300В

Жесткость механической характеристики

0,041

0,025

Механическая постоянная времени

0,063

0,1

Электромагнитная постоянная времени

0,0065

0,0065

Постоянная двигателя Т01

0,0074

0,007

Постоянная двигателя Т02

0,055

0,093

Коэффициент обратной связи

0,105

0,105

Передаточный коэффициент преобразователя

10,472

10,472

Постоянная преобразователя

0,0002

0,0002

Малая некомпенсируемая постоянная времени

0,055

0,093

Интегральная составляющая ПИ-РС

0,243

0,411

Постоянная составляющая ПИ-РС

0,03

0,017

При настройке регулятора скорости обнаружилась неприятная особенность – данный преобразователь не позволяет ввести значение пропорциональной составляющей меньше 0,1, то есть встроенный ПИД- регулятор является довольно таки грубым. Данное значение было введено в настройки преобразователя в обоих случаях как минимально возможное.

Вид переходного процесса отработки задания замкнутой системой под воздействием возмущения со стороны нагрузки при различных параметрах регулятора скорости при частотах 30 и 50 Гц приведены на рисунках:

Рисунок 4.13 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 380 В и частоте 50 Гц

Рисунок 4.14 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 300 В и частоте 50 Гц

Проанализировав рисунки 4.13 и 4.14 можно сделать вывод, что полученная замкнутая система быстро отрабатывает входное возмущение, но так как работа идет при частоте 50 Гц, то восстановление скорости на уровне, не возможно, потому как максимальное значение выходной частоты преобразователя ограничено значением в 50 Гц. Перерегулирования по скорости при пуске или набросе нагрузки не наблюдается.

Ниже представлена осциллограмма работы при частоте 30 Гц:

Рисунок 4.15 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 300 В и частоте 30 Гц

Видно значительное перерегулирование в начале разгона, отработка возмущающего воздействия протекает быстро без перерегулирования, скорость восстанавливается на заданном уровне.

Проанализируем качество регулирования для контура скорости при пуске и набросе нагрузки для частоты 30 Гц:

1. Пуск двигателя:

  •  перерегулирование σ=31,3%;
  •  время переходного процесса tП.П.=2с;
  •  колебательность М=1.

2. Наброс нагрузки:

  •  точность регулирования =100%
  •  время переходного процесса tП.П.=0,2с;
  •  колебательность М=0,5.

 Проследим за качеством переходного процесса при включенной опции оптимизации поля:

Рисунок 4.16 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 380 В и частоте 50 Гц

 

Рисунок 4.17 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 300 В и частоте 50 Гц


Рисунок 4.18 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 380 В и частоте 30 Гц

Рисунок 4.19 – Переходный процесс скорости при отработке возмущающего воздействия при напряжении 300 В и частоте 30 Гц

Можно сказать, что функция оптимизации поля негативно сказывается на динамических свойствах системы электропривода: при частоте 30 Гц (частотах ниже 50Гц) скорость после наброса нагрузки восстанавливается на заданном уровне, но при этом наблюдается большое перерегулирование, составляющее 18-20 процентов. Восстановление скорости проходит с затягиванием за время порядка секунды.

При частоте в 50 Гц в момент наброса нагрузки происходит значительный провал скорости, при этом преобразователь в процессе отработки не в состоянии вытянуть скорость обратно до номинального значения за счет повышения частоты, процесс регулирования длится долго с большой колебательностью.

Поэтому в приводах, где имеют место частые переключения и важны динамические показатели качества регулирования, следует отказаться от использования функции оптимизации поля. Если же эти цели не преследуются, то использование функции оптимизации поля положительно сказывается на энергетических показателях системы частотного привода и может быть рекомендована для всех типов нагрузки.


5 Разработка методических указаний к проведению лабораторных работ

5.1 Разработка алгоритма проведения лабораторной работы

Для рационального использования времени, отведенного на лабораторные работы, было принято решение все этапы изучения возможностей преобразователя, а также непосредственных исследований, разбить на три работы, в которых студенты постепенно с повышением уровня сложности уясняют теоретический и практический материал.  Данное деление является условным, при внедрении лабораторных работ в учебный процесс временные и функциональные рамки работ могут быть оптимизированы.

В основу построения алгоритма лабораторных работ были положены те же шаги, какие были проделаны автором при исследовании динамических и статических показателей системы ПЧ-АД.

Разработанный алгоритм можно увидеть на рисунке 5.1 (также см. ТПЖА.408110.213-03 ДПЛ).


Рисунок 5.1 – Алгоритм проведения лабораторной работы


5.2 Методические указания

В данном разделе приведены цели каждой лабораторной работы и краткое содержание разработанных методических указаний. Более подробно с методическими указаниями можно ознакомиться в приложении А.

5.2.1 Лабораторная работа №1 “Исследование системы управления преобразователем частоты Emotron FDU40-004”

Цель работы: изучить встроенную панель  управления преобразователем частоты и его основные параметры, ознакомиться с наименованиями и функциями клавиш пульта оператора, усвоить порядок ориентирования по меню и процесс параметрирования преобразователя.

Студенты вначале знакомятся с набором необходимых теоретических знаний к проведению лабораторных работ, а затем приступают к более интересной части работы – практическому освоению современного оборудования и изучают встроенную панель преобразователя частоты: выясняют назначение функциональных клавиш и кнопок управления. Затем исследуют возможности удаленного и внутреннего управления, определив перед этим назначение и функции аналоговых и цифровых входов и выходов.

5.2.2 Лабораторная работа №2 “Исследование законов управления частотным приводом в разомкнутой системе”

Цель работы: исследовать методы управления электроприводом в статических и динамических режимах  при холостом ходе и под нагрузкой в разомкнутой системе.

В процессе выполнения данной работы студенты продолжают знакомиться с возможностями частотного преобразователя фирмы Emotron и исследуют законы и методы регулирования электроприводом. Знакомятся с действием iR-компенсации, функции оптимизации поля и другими особенностями привода. Во время работы также студенты учатся обращаться с лучевым осциллографом. Закрепляются навыки параметрирования преобразователя и пользования современной техникой.

5.2.3 Лабораторная работа №3 “Исследование замкнутой системы частотного электропривода”

Цель работы: исследовать систему частотного привода с обратной связью по скорости, научиться определять параметры замкнутой системы (коэффициенты регуляторов), закрепить навыки параметрирования преобразователя.

В данной работе студенты учатся по заданию преподавателя рассчитывать параметры ПИД–регулятора контура скорости, настроенного на модульный оптимум, обеспечивающих оптимальную отработку возмущающего воздействия. Учатся проводить инженерную оценку качества регулирования. Заканчивают знакомство с преобразователем, подводят окончательные итоги проделанных работ.


6 Конструкторская разработка

В качестве конструкторской разработки в данном дипломном проекте были проведены работы по проектированию внешнего вида лабораторного стенда и монтаж силового, измерительного и коммутационного оборудования в соответствии с рисунком 6.1.

Рисунок 6.1 – Лабораторный стенд, вид общий


7  Расчёт затрат на создание и использование лабораторного стенда

7.1 Расчёт затрат на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы

Затраты на научно-исследовательские и проектные работы определяются по следующей формуле:

 Кокр = М + Соб + Рз + Ос + В + Нр , (7.1)

где

М

  •  затраты на материалы, используемые для проведения                                                                            исследования, опытов, испытаний и др.;

Соб

  •  стоимость специального оборудования и приборов, применяемых для проведения исследования, расчетов, испытаний и др.;

Рз

  •  расходы на заработную плату работников, участвующих в исследовании и проектировании;

Ос

  •  отчисления на социальные нужды (единый социальный налог - 26% );

В

  •  затраты связанные с использованием компьютерной техники во время проведения исследований и проектирования;

Нр

  •  накладные расходы (зависят от вида деятельности и особенности производства; принять 5% от основной заработной платы).

Расходы на материалы, использованные в процессе ОКР, определяются исходя из их фактического расхода и цен на них в таблице 7.1. По статье затрат на специальное оборудование и приборы определяются затраты только на приборы и оборудование для выполнения данных работ и неиспользуемые для выполнения других работ.


Таблица 7.1 - Расходы на материалы

Материалы

Количество, шт.

Цена, руб.

Бумага

1 пачка

100

Ручка гелиевая

2

15

Итого, руб.

-

115

Стоимость машинного времени использования ЭВМ определяется согласно существующим тарифам и расценкам. Стоимость машинного времени равна 10 руб./час. Затрачено 100 часов. Итого 1000 руб.

Общая трудоемкость работ на ОКР (Токр) находится из следующего приближенного расчета:

 Токр = tуд Оэ  с  н , (7.2)

где

tуд

  •  трудоемкость НИИ и ОКР,  приходящаяся на один условный электронный радиоэлемент (принимать 10 ч/шт.);

Оэ

  •  общее количество условных электронных радиоэлементов в проектируемом устройстве (принять равным 20);

с

  •  коэффициент конструктивной сложности проектируемого устройства;

н

  •  коэффициент степени новизны проектируемого устройства.

Анализ фактической трудоемкости НИИ и ОКР при проектировании средств автоматизации и вычислительной техники показывает, что трудоемкость, приходящаяся на один условный радиоэлемент, может колебаться в весьма значительных пределах. Выбрано значение   tуд = 10 ч/шт. Коэффициент конструктивной сложности проектируемого устройства определяется произведением коэффициента комплексности проектируемого устройства  к и коэффициента разнообразия работ р:

  •  к=0,75 (объектом проектирования является стенд лабораторный);
  •  р = 1 (проектируется механическая часть, конструкция стенда).

Тогда:

 с = к  р ,  (7.3)

с =0,751=0,75

Коэффициент степени новизны проектируемого устройства н примем равным 1, т. к. проектируемое изделие собирается из нового оборудования.

Тогда по формуле (7.2):

Токр = 10 20 0,75 1 = 150 часов

Рассчитанная общая трудоемкость работ распределяется по видам исполнителей. Коэффициенты долевого участия исполнителей в общей трудоемкости ОКР примем следующие:

  •  коэффициент для руководителя работ примем 0,2;
  •  коэффициент для каждого технического исполнителя примем 0,4.

Основой для расчета заработной платы работников, участвующих в выполнении ОКР, служит трудоемкость выполненных работ и должностные оклады. В таблице 7.2 содержатся данные о распределении труда между работниками и значения их средней часовой заработной платы.

Таблица 7.2 – Затраты заработной платы на ОКР

Исполнители работ

Значения коэффициентов делового участия

Тi , чел.-час.

Рчас i,

руб/час.

Тi Рчас i,

руб.

Руководитель

0,2

30

47,3

1419

Технический исполнитель 1

0,4

60

15,7

942

Технический исполнитель 2

0,4

60

15,7

942

Итого:

1

150

3303

Расчет затрат заработной платы на ОКР выполняется по формуле:

, (7.4)

где

n

  •  количество видов исполнителей;

Ti

  •  трудоемкость работ исполнителей   i-го вида;

Рчас i   

  •  средняя часовая заработная плата исполнителей   i-го вида;

n

  •  коэффициент премий (принимаем – 0,4);

д

  •  коэффициент дополнительной зарплаты (принимаем – 0,16).

Расходы на заработную плату работников, участвующих в исследовании и проектировании равны:

.

Отчисления на единый социальный налог:  

Оc=5364,07 · 0,26=1394,7 руб.

Накладные расходы:

Нр =5364,07 · 0,05=268,2 руб.

Все затраты на ОКР:

Кокр = 115 +  5364,07 +1394,7 + 1000 + 268,2=7873,77 руб.

7.2 Расчёт стоимости лабораторного стенда

Стоимость лабораторного стенда Кц, не предназначенного для серийного производства и продажи равна  полной себестоимости изготовления Сп

 Кцп, (7.5)

Полная себестоимость изготовления лабораторного стенда включает следующие затраты:

 Сп = М + К + Рз + Ос, (7.6)

где

М

  •  затраты на основные материалы;

К

  •  затраты на комплектующие детали, узлы, устройства;

Рз

  •  затраты на заработную плату работников, участвующих в изготовлении проектируемого объекта;

Ос 

  •  единый социальный налог (26% от Ззп);

Затраты на материалы определяются на основе расхода норм каждого вида материала, но так как в монтировании электропривода используются только готовые изделия, то в данном случае затрат на материалы нет.

Затраты на комплектующие изделия и узлы рассчитываются из их потребного количества и оптовых цен на них. Расчёт предоставлен в таблице 7.3.


Таблица 7.3 – Затраты на комплектующие изделия и узлы

Наименование изделия

Обозначение

Кол-во

Цена, руб

Стоимость

Преобразователь частоты

FDU 40-004

1

22000

22000

Прибор измерительный универсальный, трехфазный

DMK-50

1

6000

6000

Двигатель асинхронный

4AА71А6У3

1

700

700

Автоматический выключатель

АЕ 2046М-100-0-ООУ3-УХЛ4-1 

1

200

200

Лист виниловый

1

500

500

Органическое стекло

1

150

150

Трансформатор напряжения

ТАН71  127/220-50

1

250

250

Трансформатор тока

ТК, 0,55kV, 50Гц, 300/5

4

100

400

Амперметр

М362

1

350

350

Вольтметр

М24-52

2

200

400

Тумблер

Т1

1

18

18

Тумблер

ТВ2-1

5

25

125

Предохранитель с держателем

ВП1-1

1

18

18

Лампа в корпусе

1

16

16

Кабель монтажный

30

6

180

Итого:

31307

Таблица 7.4 – Расчет себестоимости создания лабораторного стенда

Статьи

Сумма, руб.

Затраты на основные материалы и комплектующие устройства

31307

Общие затраты на научно-исследовательские и проектные работы равны

7873,77

Итого себестоимость объекта

39180,77

Затраты на монтаж, наладку, освоение новой техники рассчитываются в размере 10% от ее стоимости.

Кн =313070,1=3130,7 руб.

Итак, полные капитальные затраты на разработку и изготовление лабораторного стенда (Кокр) составили 42311,47 руб.

7.3 Расчёт текущих (эксплуатационных) затрат по созданию и использованию лабораторного стенда

Эксплуатационные расходы по содержанию и использованию лабораторного стенда (Рзк) включают:

, (7.7)

где

Роб

  •  расходы по содержанию и обслуживанию;

Рэл

  •  расходы на электроэнергию;

Ррем

  •  расходы на текущий ремонт;

А

  •  амортизационные отчисления.

Расходы по содержанию и обслуживанию лабораторного стенда включают заработную плату обслуживающего персонала с отчислениями органам социального страхования и расходы на материалы, используемые в процессе обслуживания.

Расчет расходов по содержанию обслуживающего персонала проводится по формулам:

  1.  Для рабочих:

, (7.8)

  1.  Для инженеров:

 ,  (7.9)

где

Фэф

  •  годовой эффективный фонд рабочего времени;

Тк

  •  годовое календарное время в месяцах (12 месяцев);

Тч

  •  часовая тарифная ставка, соответствующая разряду рабочего (оклад);

Ом

  •  месячный оклад инженера;

о

  •  коэффициент занятости по обслуживанию данного объекта (берётся из таблицы 6.2);

n

  •  коэффициент премии (принимаем - 0,2);

д

  •  коэффициент дополнительной зарплаты (принимаем - 0,16);

рк

  •  районный коэффициент (принимаем - 0,15);

есн

  •  коэффициент отчислений на социальные нужды (принимаем - 0,26).

Расчет эффективного фонда времени работы рабочего (Фэф) осуществляется в зависимости от величины планируемых невыходов на работу в связи с болезными, отпусками и выполнением государственных обязанностей по формуле

,  (7.10)

где

2000

  •  среднегодовая номинальная величина рабочего времени, час;

н

  •  коэффициент плановых невыходов на работу (принимаем - 0,15).

Коэффициент занятости работника на обслуживании объекта (о) дипломник проектирует самостоятельно, исходя из того набора регламентных работ, которые предусматриваются в инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию.

Вторая составляющая расходов по содержанию и эксплуатации оборудования - затраты на материалы, потребляемые в процессе обслуживания и эксплуатации – определяются, исходя из годового их расхода и цен на них.

Расходы на электроэнергию при сетевом питании объекта (Рэл) находятся по формуле:

Рэл = W  Tг Цэ , (7.11)

где

W

  •  потребляемая мощность (или потери мощности), кВт;

Тг

  •  количество часов работы планируемого объекта в год (принимаем – 360);

Цэ

  •  тариф на электроэнергию (принимаем – 1,54).

Расходы по текущему ремонту объекта (Ррем) рассчитываются следующим образом:

Ррем = Мр + Ззпр + Нр ,  (7.12)

где

Мр

  •  расходы на материалы и электронные радиоэлементы, заменяемые в процессе ремонта;

Ззпр

  •  заработная плата работников, выполняющих ремонты;

Нр

  •  косвенные накладные расходы (10% от Ззпр).

Расходы на материалы, потребляемые в процессе ремонта (Мр) (провода, флюс, припой и т.п.), принимаются в пределах 0,5-1% от стоимости замещаемых элементов, а средняя стоимость заменяемых в течение года элементов находится по формуле:

, (7.13)

где

Тг

  •  годовое количество часов работы объекта;

Ni

  •  количество элементов  i-го вида в объекте;

i

  •  частота отказов элементов i-го вида в течение часа работы;

Цi

  •  цена одного элемента i-го вида;

n

  •  количество видов элементов в объекте.


Таблица 7.5  Данные для расчета затрат на ремонт новой техники

Наименование элемента

Количество элементов NI

Частота отказов в час hi

Цена одного

Элемента Цi, руб.

Преобразователь частоты FDU 40-004

1

0,003

22000

66

Прибор измерительный универсальный трехфазный

1

0,002

6000

12

Автоматический выключатель АЕ 2046М-100-0-ООУ3-УХЛ4-1 

1

0,03

200

6

Двигатель асинхронный

1

0,008

700

5,6

Итого:

89,6

Планирование затрат заработной платы на ремонты систем автоматизации и электронной техники в специальной литературе освещено недостаточно; отсутствует единообразный подход к этому делу в различных отраслях промышленности и практически нет нормативов, на которые можно было бы опереться в таком планировании.

Приближенно расход заработной платы с отчислениями на социальные нужды (Ззпр) находится из расчета:

, (7.14)

где

Крем

  •  количество ремонтов в год;

tр

  •  трудоемкость одного ремонта, час;

Тч

  •  часовая тарифная ставка работников, осуществляющих ремонт (оклад);

n

  •  коэффициент премии (принято - 0,20);

д

  •  коэффициент дополнительной зарплаты (принято-0,16);

рк

  •  районный коэффициент - 0,15;

ЕСН

  •  коэффициент отчислений на социальные нужды - 0,26.

Часовая тарифная ставка работников бюджетной сферы, осуществляющих ремонт, определяется как:

Тч = (Т  Тк ) / (tc  Кдн), (7.15)

где

Т

  •  тарифная ставка первого разряда ЕТС бюджетной сферы (2300 руб.);

Тк

  •  тарифный коэффициент, соответствующий 8-10 разряду в бюджетной сферы (3,12);

tc

  •  продолжительность смены (8 часов);

Кдн

  •  количество рабочих дней в месяце (21 день).

Расчет количества ремонтов Крем в течение года опирается на предварительные расчеты надежности спроектированного объекта и определяется по формуле:

, (7.16)

где

Тг

  •  количество часов работы объекта в год;

Тб

  •  расчетное время безотказной работы.

Средняя трудоемкость одного ремонта (tр), включающая время на поиск неисправности и ее устранение, может быть запланирована дипломником по аналогии с затратами времени на ремонт подобных устройств или на основе консультаций с руководителем проекта и специалистами.

Если инструкцией по эксплуатации и техническому обслуживанию предусматривается выполнение ремонта дежурным персоналом, то расчеты по расходу зарплаты на ремонт не проводятся, так как эта зарплата уже включена в затраты на обслуживание.

Расчет амортизационных отчислений (А) выполняется по формуле:

,  (7.17)

где

а

  •  коэффициент, соответствующий общей норме амортизационных отчислений (принято-0,12);

Спер

  •  первоначальная стоимость объекта  (капитальные затраты по объекту).

часов.

Рэл=4,5 1,54 360 = 2494,8 руб.

Тч = (2300 3,12 ) / (8 21) = 42,71 руб.

 штук.

 руб.

Ррем = 89,6 +310,13 +31,01 = 430,74 руб.

А = 42311,47 0,12 = 5077,37 руб.

Ррук = 12 5000 0,2 1,2 1,15 1,26=20865,36 руб.

Ртех.исп = 12 3000 0,8 1,2 1,15 1,26=50077,44 руб.

Роб = Ррук + Ртех.исп  =70933,8 руб.

Рзк= 70933,8+2494,8+430, 74+5077,37=78936,71 руб.

Все рассчитанные экономические показатели ниже сведены в таблицу 7.6:


Таблица 7.6 – Экономические показатели, характеризующие уровень затрат на создание и использование лабораторного стенда

Наименование показателя

Обозначение

Единицы измерения

Сумма

1. Капитальные затраты

Кокр

руб.

42311,47

2. Расходы по содержанию обслуживающего персонала

Роб

руб.

70933,8

3. Расходы на электроэнергию

Рэл

руб.

2494,8

4. Расходы по текущему ремонту

Ррем

руб.

310,13

5. Расчет амортизационных отчислений

А

руб.

5077,37


8 Безопасность жизнедеятельности

С развитием и укрупнением производства изменяются условия жизнедеятельности человека и среда его обитания. Как правило, данные обстоятельства весьма негативно воздействуют на здоровье людей, при этом необходимо отметить, что общее развитие и усложнение техники и технологических процессов повышает уровень потенциальных аварий и чрезвычайных ситуаций (ЧС), с тяжелыми экологическими последствиями.

Вопросами обеспечения жизни и деятельности, а также разработкой мер по снижению вредных воздействий последствий ЧС на человека занимается наука «безопасность жизнедеятельности».

Безопасность жизнедеятельности – это комплексное междисциплинарное научное направление, исследующее закономерности сохранения здоровья и безопасности человека в среде обитания и призванное выявлять и идентифицировать вредные и опасные факторы, отрицательно влияющие на здоровье человека, разрабатывать методы и средства защиты путем снижения вредных и опасных факторов до уровня допустимых значений, вырабатывать меры по ограничению ущерба и ликвидации последствий ЧС мирного времени.

Ближайшими задачами БЖД являются: сохранение здоровья, обеспечение высокой социально-трудовой активности.

Данный раздел посвящен вопросам охраны труда на рабочем месте при проведении лабораторной работы.

При эксплуатации лабораторного стенда наиболее вредным фактором является повышенный уровень шума, а наиболее травмоопасными факторами - повышенное значение напряжения в цепи и механические.


8.1 Методы и средства защиты от шума

8.1.1 Шум. Характеристика шума

Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков, различных по интенсивности и частоте. По своей природе шум подчиняется тем же законам, что и звук, представляя колебательные движения, волнообразно распространяющиеся в воздухе или другой упругой среде (жидкость, твердое тело).

Производственным шумом называется шум на рабочих местах,  на  участках или   на   территориях   предприятий,    который    возникает    во    время производственного процесса.

Следствием  вредного  действия  производственного  шума  могут   быть профессиональные  заболевания,  повышение  обшей  заболеваемости,   снижение работоспособности, повышение  степени  риска  травм  и  несчастных  случаев, связанных с  нарушением  восприятия  предупредительных  сигналов,  нарушение слухового контроля функционирования технологического оборудования,  снижение производительности труда.

По характеру нарушения физиологических функций  шум  разделяется  на  такой, который мешает  (препятствует  языковой  связи),  раздражающий- (вызывает нервное напряжение и вследствие этого —  снижения  работоспособности,  общее переутомление), вредный  (нарушает физиологические  функции  на  длительный период и вызывает развитие хронических заболеваний, которые  непосредственно связаны со слуховым восприятием: ухудшение  слуха,  гипертония,  туберкулез, язва  желудка),  травмирующий  (резко   нарушает   физиологические   функции организма человека).

Характер  производственного  шума  зависит  от  вида  его  источников.

Механический шум  возникает  в  результате  работы  различных  механизмов  с неуравновешенными массами вследствие  их  вибрации,  а  также  одиночных  или периодических ударов в сочленениях деталей сборочных единиц или  конструкций в  целом.  Аэродинамический  шум  образуется   при   движении   воздуха   по трубопроводам, вентиляционным системам или вследствие  стационарных  или  нестационарных  процессов  в  газах.  Шум электромагнитного происхождения  возникает  вследствие  колебаний  элементов электромеханических устройств (ротора, статора,  сердечника,  трансформатора и т. д.) под влиянием  переменных  магнитных  полей.  Гидродинамический  шум возникает   вследствие   процессов,   которые   происходят    в    жидкостях (гидравлические удары, кавитация, турбулентность потока и т. д.).

Шум  как  физическое  явление  —  это  колебание  упругой  среды.  Он

характеризуется  звуковым  давлением  как  функцией  частоты  и  времени.  С физиологической  точки  зрения  шум  определяется  как   ощущение,   которое воспринимается органами слуха во время  действия  на  них  звуковых  волн  в диапазоне частот 16—20 000 Гц.

Процесс распространения колебательного  движения  в  среде  называется звуковой волной, а область среды, в которой она распространяется —  звуковым полем.

Звуковыми    волнами    называют    колебательные    возмущения,     которые распространяются от источника шума в окружающую среду.

Длина волны —  это  расстояние,  которое  проходит  звуковая  волна  в течение периода колебания (расстояние между двумя соседними слоями  воздуха, которые имеют одинаковое звуковое давление, измеренное одновременно).

Звук,  который  распространяется  в   воздушной   среде,   называется воздушным звуком, в твердых телах — структурным. Часть  воздуха,  охваченная колебательным процессом, называется  звуковым  полем.  Свободным  называется звуковое поле, в  котором  звуковые  волны  распространяются  свободно,  без препятствий  (открытое  пространство,  акустические  условия  в  специальной заглушенной камере, облицованной звукопоглощающим материалом).

Диффузным  называется  звуковое  поле,  в  котором   звуковые   волны поступают в каждую точку пространства  с  одинаковой  вероятностью  со  всех сторон (встречается в  помещениях,  внутренние  поверхности  которых,  имеют высокие коэффициенты отражения звука).

В реальных условиях (помещение или территория  предприятия)  структура звукового  поля  может  быть  качественно  близкой  (или  промежуточной) к предельным значениям свободного или диффузного звукового поля.

Воздушный звук распространяется в виде продольных волн, то есть  волн, в которых колебания  частичек  воздуха  совпадают  с  направлением  движения звуковой волны. Наиболее распространена форма продольных звуковых  колебаний — сферическая волна. Ее излучает равномерно во все стороны  источник  звука, размеры которого малы по сравнению с длиной волны.

Структурный звук  распространяется  в  виде  продольных  и  поперечных волн. Поперечные волны отличаются от продольных тем,  что  колебания  в  них происходят  в  направлении,  перпендикулярном  направлению   распространения волны.  Движение  звуковой  волны  в  воздухе  сопровождается  периодическим повышением и понижением давления. Давление, которое  превышает  атмосферное, называется  акустическим,  или  звуковым  давлением.  Чем  большее  звуковое давление, тем громче звук.

Мерой интенсивности  звуковых  волн  в  любой  точке  пространства  является величина звукового давления — избыточное давление в данной  точке  среды  по сравнению с давлением  при  отсутствии  звукового  поля.  Единица  измерения звукового давления р, Н/м2; 1 Н/м2 = 1 Па  (Паскаль).  Существуют  нижняя  и верхняя границы слышимости. Нижняя  граница  слышимости  называется  порогом слышимости,  верхняя  —  болевым  порогом.  Порогом  слышимости   называется наименьшее изменение звукового давления, которое  мы  ощущаем.  При  частоте 1000 Гц (на  этой  частоте  ухо  имеет  наибольшую  чувствительность)  порог слышимости составляет  Р„  =  2-10'5  Н/м2.  Порог  слышимости  воспринимает приблизительно 1 % людей.

Болевой  порог  —  это  максимальное   звуковое   давление,   которое

воспринимается ухом как звук. Давление свыше болевого порога может  вызывать повреждение органов слуха. При частоте 1000 Гц в  качестве  болевого  порога принято звуковое давление Р -  20  Н/м2.  Отношение  звуковых  давлений  при болевом пороге и пороге слышимости составляет 106.  Это  диапазон  звукового давления, который воспринимается ухом.

Для  более  полной  характеристики  источников  шума  введено  понятие звуковой энергии, которая излучается источниками шума в окружающую среду  за единицу времени.

Величина потока звуковой энергии,  которая  проходит  в  течение  1  с через площадь 1 м2 перпендикулярно к  направлению  распространения  звуковой волны, является мерой интенсивности звука или силы звука.

В  связи  с  тем,  что  между  слуховым  восприятием  и  раздражением существует  приблизительно  логарифмическая   зависимость,   для   измерения звукового давления, силы звука и звуковой мощности  принята  логарифмическая шкала. Это позволяет большой диапазон  значений  (по  звуковому  давлению  — 106, по силе  звука  —  1012)  вложить  в  сравнительно  небольшой  интервал логарифмических единиц. В логарифмической  шкале  каждая  следующая  степень этой шкалы больше предыдущей  в  10  раз.  Это  условно  считается  единицей измерения 1 Бел (Б). В акустике используется более  мелкая  единица  децибел (дБ), равная 0,1 Б.

Величина, выраженная в белах или децибелах,  называется  уровнем  этой величины. Если сила одного звука больше другого в 100 раз,  то  равные  силы звука отличаются на 1100=2 Б, или 20 дБ.

Область  слышимых  звуков  ограничивается  не  только   определенными частотами  (20—20  000  Гц),  но  и  определенными  предельными   значениями звуковых давлений и их уровней. На рисунке 7.1 эти  предельные  значения  уровней звукового давления изображены  верхней и нижней кривыми.  Нижняя  кривая  соответствует порогу (началу) слышимости.

Рисунок 7.1 – Кривые равной громкости звуков

Уместно  напомнить,  что  логарифмическая  шкала уровней звукового давления построена таким образом, что  пороговое  значение звукового давления соответствует порогу слышимости (L = 0 дБ)  только  на частоте 1000  Гц,  принятой  в  качестве  стандартной  частоты  сравнения  в акустике. Порог слышимости  различен  для  звуков  разной  частоты.  Если  в диапазоне частот 800— 4000 Гц величина порога слышимости минимальна, то  по мере удаления от этой области вверх и вниз по частотной шкале  его  величина растет; особенно заметно увеличения порога слышимости  на  низких  частотах.

По этой причине высокочастотные звуки  более  неприятны  для  человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).

Верхняя кривая на рисунке 7.1 соответствует порогу болевого ощущения  (L=120—130 дБ). Звуки, превышающие по своему уровню этот порог,  могут  вызвать боли и повреждения в слуховом аппарате.

Область по частотной шкале, лежащая между  этими  кривыми,  называется областью слухового восприятия.

В зависимости от уровня и характера  шума,  его  продолжительности,  а также от индивидуальных особенностей человека шум может  оказывать  на  него различное действие.

8.1.2 Действие шума на организм человека

Шум,  даже  когда  он  невелик  (при  уровне  50—60   дБА),   создает значительную  нагрузку  на  нервную  систему  человека,  оказывая  на   него психологическое  воздействие.  Это  особенно  часто  наблюдается  у   людей, занятых умственной деятельностью.  Слабый  шум  различно  влияет  на  людей.

Причиной  этого  могут  быть:  возраст,  состояние  здоровья,   вид   труда, физическое и душевное состояние человека б момент  действия  шума  и  другие факторы.  Степень  вредности  какого-либо  шума  зависит  также   от   того, насколько он отличается от  привычного  шума.  Неприятное  воздействие  шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый  самим человеком, не беспокоит его, в  то  время  как  небольшой  посторонний  шум может вызвать сильный раздражающий эффект.

Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как  гипертоническая  и язвенная болезни,  неврозы,  в  ряде  случаев  желудочно-кишечные  и  кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в  процессе  труда  и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время,  приводит  к преждевременной  усталости,  а  часто  и  к  заболеваниям.  В   этой   связи необходимо отметить, что шум в  30—40  дБА  в  ночное  время  может  явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и  выше  шум может  оказывать  определенное  физиологическое  воздействие  на   человека, приводя к видимым изменениям в его организме.

Под воздействием шума,  превышающего  85—90  дБА,  в  первую  очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и  работоспособности  людей.

Человек, работая при шуме, привыкает к  нему,  но  продолжительное  действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха,  а иногда и к глухоте, нарушается  процесс  пищеварения,  происходят  изменения объема внутренних органов.

Воздействуя  на  кору  головного  мозга,  шум  оказывает  раздражающее действие,  ускоряет  процесс  утомления,  ослабляет  внимание  и   замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум  в  условиях  производства может способствовать возникновению травматизма, так как на фоне  этого  шума не слышно сигналов -транспорта, автопогрузчиков и других машин.

Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем  сильнее  шум  и чем продолжительнее его действие.

Таким образом, шум  вызывает  нежелательную  реакцию  всего  организма человека.   Патологические   изменения,   возникшие   под влиянием   шума, рассматривают как шумовую болезнь.

Звуковые  колебания  могут  восприниматься  не  только  ухом,   но   и непосредственно через кости черепа (так  называемая  костная  проводимость).

Уровень  шума,  передаваемого  этим  путем,  на  20—30  дБ  меньше   уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача  за  счет  костной проводимости мала, то при  высоких  уровнях  она  значительно  возрастает  и усугубляет вредное действие на человека.

При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

8.1.3 Средства защиты от шума

Средства защиты  от  шума  подразделяют  на  средства  коллективной  и индивидуальной защиты.

Меры относительно снижения  шума  следует  предусматривать  на  стадии проектирования  промышленных  объектов  и  оборудования.   Особое   внимание следует обращать на вынос шумного оборудования в  отдельное  помещение,  что позволяет уменьшить число работников в условиях повышенного  уровня  шума  и осуществить  меры  относительно  снижения  шума  с  минимальными   расходами средств, оборудования и материалов. Снижение шума можно  достичь  только  путем обезшумливания всего оборудования с высоким уровнем шума.

Работу относительно обезшумливания действующего производственного оборудования в помещении начинают с  составления  шумовых  карт  и  спектров шума,  оборудования  и  производственных  помещений,  на  основании  которых выносится решение относительно направления работы.

Борьба с шумом в источнике его возникновения  —  наиболее  действенный способ  борьбы  с  шумом.  Создаются   малошумные   механические   передачи, разрабатываются способы снижения шума  в подшипниковых узлах, вентиляторах.

Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума связан с необходимостью  учета  требований  шумозащиты  в  проектах  планирования   и застройки городов и микрорайонов. Предполагается снижение уровня шума  путем использования экранов, территориальных разрывов,  шумозащитных  конструкций, зонирования и районирования источников и  объектов  защиты,  защитных  полос озеленения.

Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и  агрегатов,  транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а  также  с  разработкой более  совершенных  малошумных  конструкторских  решений,   норм   предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т. д.

Акустические  средства  защиты  от  шума  подразделяются  на  средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.

Снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных  объектов  располагаются отдельно,   изолировано    от    основного,    менее    шумного    помещения звукоизолированной стеной или перегородкой. Звукоизоляция также  достигается путем расположения наиболее шумного объекта в отдельной кабине. При  этом  в изолированном помещении и в кабине уровень шума не уменьшится, но шум  будет влиять  на  меньшее  число  людей.  Звукоизоляция  достигается  также  путем расположения  оператора  в  специальной  кабине,  откуда  он наблюдает и руководит технологическим процессом. Звукоизолирующий эффект обеспечивается также установлением  экранов  и  колпаков.  Они  защищают  рабочее  место  и человека от непосредственного влияния прямого звука, однако не  снижают  шум в помещении.

Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной  энергии  в теплоту вследствие потерь на  трение  в  звукопоглотителе.  Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в  помещениях с источником, так  и  в  соседних  помещениях.  Потери  на  трение  наиболее значительны в пористых материалах, которые вследствие этого  используются  в звукопоглощающих материалах. Звукопоглощение используется  при  акустической обработке помещений.

Акустическая обработка помещения предусматривает  покрытие  потолка  и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Вследствие  этого  снижается интенсивность  отраженных  звуковых  волн.  Дополнительно  к  потолку  могут подвешиваться   звукопоглощающие   щиты,   конусы,   кубы,   устанавливаться резонаторные  экраны,  то есть   искусственные   поглотители.   Искусственные поглотители могут применяться отдельно или в сочетании с облицовкой  потолка и  стен.  Эффективность  акустической   обработки   помещений   зависит   от звукопоглощающих свойств применяемых материалов и конструкций,  особенностей их  расположения,  объема  помещения,  его  геометрии,   мест   расположения источников шума. Эффект акустической обработки больше  в  низких  помещениях (где  высота  потолка  не  превышает  6  м)  вытянутой  формы.  Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.

Глушители шума применяются в  основном  для  снижения  шума  различных аэродинамических установок и устройств.

В практике борьбы с шумом используют глушители различных  конструкций, выбор которых зависит от конкретных условий каждой установки,  спектра  шума и требуемой степени снижения шума.

Глушители разделяются на абсорбционные, реактивные и  комбинированные.

Абсорбционные глушители,  содержащие  звукопоглощающий  материал,  поглощают поступившую в них звуковую энергию,  а  реактивные  отражают  ее  обратно  к источнику. В комбинированных глушителях происходит  как  поглощение,  так  и отражение звука.


8.2 Обеспечение работников промышленных предприятий средствами индивидуальной защиты

Для защиты работников применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ). Средства индивидуальной и коллективной защиты работников - технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных и (или) опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения (ст. 209 Трудового кодекса РФ).

Поэтому на работах с вредными условиями труда, а также на работах, производимых в особых температурных условиях или связанных с загрязнением, в обеспечении безопасности и сохранении работоспособности и здоровья, работникам выдаются бесплатно по установленным нормам специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты.

Они могут создать наиболее благоприятные для организма человека соотношения с окружающей внешней средой, обеспечить оптимальные условия для трудовой деятельности, эффективную защиту работающего, удобство при эксплуатации и отвечают требованиям технической эстетики и эргономики.

Администрация обязана обеспечивать хранение, стирку, сушку, дезинфекцию, дегазацию, дезактивацию и ремонт выданных работникам специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

Средства защиты работающих в зависимости от характера их применения подразделяют на две категории: средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты. К средствам индивидуальной защиты относятся:

  1.  
    Костюмы изолирующие: пневмокостюмы, гидроизолирующие костюмы, скафандры.
  2.  Средства защиты органов дыхания: противогазы, респираторы, самоспасатели, пневмошлемы, пневмомаски,  пневмокуртки.
  3.  Одежда специальная защитная: тулупы, пальто; полупальто, полушубки; накидки; плащи, полуплащи; халаты; костюмы; куртки, рубашки; брюки, шорты; комбинезоны, полукомбинезоны; жилеты; платья, сарафаны; блузы, юбки; фартуки; наплечники.
  4.  Средства защиты ног: сапоги; сапоги с удлиненным голенищем; сапоги с укороченным голенищем; полусапоги; ботинки; полуботинки; туфли; бахилы; галоши; боты;  тапочки (сандалии); унты, чувяки; щитки, ботфорты, наколенники, портянки.
  5.  Средства защиты рук: рукавицы; перчатки; полуперчатки; напальчники; наладонники; напульсники; нарукавники, налокотники.
  6.  Средства защиты головы: каски защитные; шлемы, подшлемники; шапки, береты, шляпы, колпаки, косынки, накомарники.
  7.  Средства защиты глаз: очки защитные.
  8.  Средства защиты лица: щитки защитные лицевые.
  9.  Средства защиты органа слуха: противошумные шлемы; противошумные вкладыши; противошумные наушники.
  10.  Средства защиты от падения с высоты и другие предохранительные средства: предохранительные пояса, тросы; ручные захваты, манипуляторы; наколенники, налокотники, наплечники.
  11.  Средства дерматологические защитные: защитные; очистители кожи; репаративные средства.
  12.  Средства защиты комплексные.
  13.  Средства индивидуальной защиты от статического электричества: специальная антиэлектростатическая одежда, специальная антиэлектростатическая обувь, предохранительные приспособления антиэлектростатические (кольца, браслеты), средства защиты рук антиэлектростатические).

Из статьи 221 «Обеспечение работников средствами индивидуальной защиты»:

На работах с вредными и (или) опасными условиями труда, а также на работах, выполняемых в особых температурных условиях или связанных с загрязнением, работникам бесплатно выдаются сертифицированные специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты, а также смывающие и (или) обезвреживающие средства в соответствии с типовыми нормами, которые устанавливаются в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации.

Работодатель имеет право с учетом мнения выборного органа первичной профсоюзной организации или иного представительного органа работников и своего финансово-экономического положения устанавливать нормы бесплатной выдачи работникам специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, улучшающие по сравнению с типовыми нормами защиту работников от имеющихся на рабочих местах вредных и (или) опасных факторов, а также особых температурных условий или загрязнения.

Работодатель за счет своих средств обязан в соответствии с установленными нормами обеспечивать своевременную выдачу специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, а также их хранение, стирку, сушку, ремонт и замену.

В соответствии со статьей 210 настоящего Трудового Кодекса одним из основных направлений государственной политики в области охраны труда является установление порядка обеспечения работников средствами индивидуальной и коллективной защиты.

К средствам индивидуальной защиты относятся так же и специальная одежда и специальная обувь.

В соответствии со ст.219 настоящего каждый работник имеет право на обеспечение средствами индивидуальной защиты в соответствии с требованиями охраны труда.

Приобретение и выдачу  специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты работникам, занятым на работах с вредными или опасными условиями труда, а также на работах, выполняемых  в особых температурных условиях или связанных с загрязнением, работодатель должен осуществлять в соответствии с Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, утв.  Постановлениями Минтруда России. Такой порядок устанавливается Правительством РФ, которое возложило эту обязанность на Минтруд России.

8.2.1 Порядок выдачи средств индивидуальной защиты

Выдаваемые работникам средства индивидуальной защиты должны соответствовать их полу, росту и размерам, характеру и условиям выполняемой работы и обеспечивать безопасность труда. В соответствии со статьей 215 Трудового кодекса Российской Федерации средства индивидуальной защиты работников, в том числе иностранного производства, должны соответствовать требованиям охраны труда, установленным в Российской Федерации, и иметь сертификаты соответствия. Приобретение и выдача работникам средств индивидуальной защиты, не имеющих сертификата соответствия, не допускается.

Работодатель обязан заменить или отремонтировать специальную одежду и специальную обувь, пришедшие в негодность до окончания сроков носки по причинам, не зависящим от работника.

В случае пропажи или порчи средств индивидуальной защиты в установленных местах их хранения по не зависящим от работников причинам работодатель обязан выдать им другие исправные средства индивидуальной защиты.

Дежурные средства индивидуальной защиты коллективного пользования должны выдаваться работникам только на время выполнения тех работ, для которых они предусмотрены, или могут быть закреплены за определенными рабочими местами (например, тулупы - на наружных постах, перчатки диэлектрические - при электроустановках и т.д.) и передаваться от одной смены другой. В этих случаях средства индивидуальной защиты выдаются под ответственность мастера или других лиц, уполномоченных работодателем.

Теплая специальная одежда и теплая специальная обувь (костюмы на утепляющей прокладке, куртки и брюки на утепляющей прокладке, костюмы меховые, тулупы, валенки, шапки-ушанки, рукавицы меховые и др.) должны выдаваться работникам с наступлением холодного времени года, а с наступлением теплого могут быть сданы работодателю для организованного хранения до следующего сезона. Время пользования теплой специальной одеждой и теплой специальной обувью устанавливается работодателем совместно с соответствующим профсоюзным органом или иным уполномоченным работниками представительным органом с учетом местных климатических условий.

Ученикам любых форм обучения, учащимся общеобразовательных и образовательных учреждений начального профессионального образования, студентам образовательных учреждений высшего и среднего профессионального образования на время прохождения производственной практики (производственного обучения), мастерам производственного обучения, а также работникам, временно выполняющим работу по профессиям и должностям, предусмотренным Типовыми отраслевыми нормами, на время выполнения этой работы средства индивидуальной защиты выдаются в общеустановленном порядке.

Бригадирам, мастерам, выполняющим обязанности бригадиров, помощникам и подручным рабочих, профессии которых предусмотрены в соответствующих Типовых отраслевых нормах, выдаются те же средства индивидуальной защиты, что и рабочим соответствующих профессий.

Средства индивидуальной защиты для рабочих, специалистов и служащих должны выдаваться указанным работникам и в том случае, если они по занимаемой должности или профессии являются старшими и выполняют непосредственно те работы, которые дают право на получение этих средств индивидуальной защиты.

Рабочим, совмещающим профессии или постоянно выполняющим совмещаемые работы, в том числе и в комплексных бригадах, помимо выдаваемых им средств индивидуальной защиты по основной профессии должны дополнительно выдаваться в зависимости от выполняемых работ и другие виды средств индивидуальной защиты, предусмотренные Типовыми отраслевыми нормами для совмещаемой профессии.

Работодатель обязан организовать надлежащий учет и контроль за выдачей работникам средств индивидуальной защиты в установленные сроки.

Выдача работникам и сдача ими средств индивидуальной защиты должны записываться в личную карточку работника

В соответствии со статьей 212 Трудового кодекса Российской Федерации работодатель обязан обеспечить информирование работников о полагающихся им средствах индивидуальной защиты.

8.2.2 Порядок пользования средствами индивидуальной защиты

В соответствии со статьей 214 Трудового кодекса Российской Федерации во время работы работники обязаны правильно применять выданные им средства индивидуальной защиты. Работодатель принимает меры к тому, чтобы работники во время работы действительно пользовались выданными им средствами индивидуальной защиты. Работники не должны допускаться к работе без предусмотренных в Типовых отраслевых нормах средств индивидуальной защиты, в неисправной, неотремонтированной, загрязненной специальной одежде и специальной обуви, а также с неисправными средствами индивидуальной защиты.

Работники должны бережно относиться к выданным в их пользование средствам индивидуальной защиты, своевременно ставить в известность работодателя о необходимости химчистки, стирки, сушки, ремонта, дегазации, дезактивации, дезинфекции, обезвреживания и обеспыливания специальной одежды, а также сушки, ремонта, дегазации, дезактивации, дезинфекции, обезвреживания специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

Специальная одежда и специальная обувь, возвращенные работниками по истечении сроков носки, но еще годные для дальнейшего использования, могут быть использованы по назначению после стирки, чистки, дезинфекции, дегазации, дезактивации, обеспыливания, обезвреживания и ремонта.

Сроки пользования средствами индивидуальной защиты исчисляются со дня фактической выдачи их работникам. При этом в сроки носки теплой специальной одежды и теплой специальной обуви включается и время ее хранения в теплое время года.

Работодатель при выдаче работникам таких средств индивидуальной защиты, как респираторы, противогазы, самоспасатели, предохранительные пояса, накомарники, каски и некоторые другие, должен обеспечить проведение инструктажа работников по правилам пользования и простейшим способам проверки исправности этих средств, а также тренировку по их применению.

Работодатель обеспечивает регулярные испытание и проверку исправности средств индивидуальной защиты (респираторов, противогазов, самоспасателей, предохранительных поясов, накомарников, касок и др.), а также своевременную замену фильтров, стекол и других частей средств индивидуальной защиты с понизившимися защитными свойствами. После проверки исправности на средствах индивидуальной защиты должна быть сделана отметка (клеймо, штамп) о сроках последующего испытания.

Для хранения выданных работникам средств индивидуальной защиты работодатель предоставляет в соответствии с требованиями строительных норм и правил специально оборудованные помещения (гардеробные).

Работникам по окончании работы выносить средства индивидуальной защиты за пределы организации запрещается. В отдельных случаях там, где по условиям работы указанный порядок не может быть соблюден (например, на лесозаготовках, на геологических работах и др.), средства индивидуальной защиты могут оставаться в нерабочее время у работников, что может быть оговорено в коллективных договорах и соглашениях или в правилах внутреннего трудового распорядка.

В соответствии со статьей 220 Трудового кодекса Российской Федерации в случае необеспечения работника по установленным нормам средствами индивидуальной защиты работодатель не имеет права требовать от работника исполнения трудовых обязанностей и обязан оплатить возникший по этой причине простой в соответствии с Трудовым кодексом Российской Федерации.

Работодатель организует надлежащий уход за средствами индивидуальной защиты и их хранение, своевременно осуществляет химчистку, стирку, ремонт, дегазацию, дезактивацию, обезвреживание и обеспыливание специальной одежды, а также ремонт, дегазацию, дезактивацию и обезвреживание специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

В этих целях работодатель может выдавать работникам 2 комплекта специальной одежды, предусмотренной Типовыми отраслевыми нормами, с удвоенным сроком носки.

В тех случаях, когда это требуется по условиям производства, в организации (в цехах, на участках) должны устраиваться сушилки для специальной одежды и специальной обуви, камеры для обеспыливания специальной одежды и установки для дегазации, дезактивации и обезвреживания средств индивидуальной защиты.


Заключение

Ниже представлены основные результаты работы, полученные в ходе выполнения дипломного проекта, сделаны необходимые выводы.

Был проанализирован и обобщен материал, касающийся порядка параметрирования частотного преобразователя, выявлены основные изменяемые параметры, наиболее полно раскрывающие возможности частотного регулирования применительно к стенду.

Проведены исследования созданной системы частотного электропривода и определены оптимальные значения параметров широтно-импульсной модуляции, закона управления электроприводом, коэффициентов ПИД – регулятора контура скорости, отвечающие требованиям быстродействия, плавности регулирования, ограничения динамических нагрузок на механическое оборудование и минимизации потерь мощности.

Логичным итогом исследовательской работы явилась разработка методических указаний к проведению лабораторных работ. Методические указания включают в себя набор необходимых теоретических знаний по изучаемой теме и три лабораторные работы, направленные на закрепление изучаемого материала и процесса параметрирования преобразователя.

В экономическом разделе был произведен расчет затрат на разработку и создание лабораторного стенда, проведенные научно-исследовательские работы и дальнейшее техническое обслуживание и эксплуатацию стенда.

В разделе безопасность жизнедеятельности рассмотрены методы и средства защиты от шума и правила обеспечения работников средствами индивидуальной защиты.

Таким образом, лабораторный стенд и методические указания должны полностью обеспечить практикумы по изучению частотного привода, а также предоставить широкие возможности для выполнения научно-исследовательских работ в области электромеханики и автоматизации технологических процессов.


Приложение А

(справочное)

Методические указания к лабораторным работам


Приложение Б

(справочное)

Библиографический список

  1.  Терехов В. М., Осипов О. И. Системы управления электроприводов: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Изд. центр “Академия”, 2005. – 304 с.
  2.  Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А90 Кравчик А. Э., Шлаф М. М., Афонин В. И., Соболевская Е. А. – М.: Энергоиздат,1982. – 504 с.: ил.
  3.  Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов.
    М.: Энергоатомиздат, 2001. - 697 с.: ил.
  4.  М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер Общий курс электропривода: Учебник для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с.:ил.
  5.  Труды V Международной конференции по автоматизированному электроприводу “АЭП-2007” Санкт-Петербург, 2007. – 565 с
  6.  Экономическое обоснование конструкторских решений: Методические указания по выполнению экономического раздела дипломного проекта / Под ред. Хатиб Л. Я. – Киров: Издательство Вят ГУ, 2005. – 51 с.
  7.  Безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие. Ч.2 / Резников Е. А., Носов В. Б., Пышкина Э. П., Щербак Е. Г., Чверткин Н. С. / Под ред. Резникова Е. А. – М.: МГИУ, 1998. – 217 с.
  8.  СТП ВятГУ 102-2000. Общие требования к структуре, представлению и оформлению дипломных проектов. – Издательство ВятГУ, 2004.–105 с.
  9.  Документация к преобразователю Emotron: Каталог. -  2004. - 84 с.
  10.   Материалы с веб-ресурса: www.emotron.com
  11.  Материалы с веб-ресурса:  www.consultant-plus.ru


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42036. Изучение работы жидкостного U-образного манометра и комплекта приборов для измерения давления пневматической ветви ГСП 785 KB
  Давление питания преобразователей 14014 кгс см2 0140014 МПа Расход воздуха питания в установившемся режиме не более 8 л мин. Рабочий диапазон изменения выходного пневматического сигнала составляет 08 кгс см2 008 МПа. При изменении перепада давления от нуля до предельного номинального значения выходной сигнал изменяется от 02 до 10 кгс см2 от 002 до 01 МПа. Расчетные значения выходных сигналов Sp для номинального перепада давления...
42038. Изучение работы приборов для измерения давления электрической ветви ГСП 112 KB
  Студенты знакомятся с принципом действия устройством преобразователя измерительного Метран43 в комплекте с вторичным прибором и приобретают навыки в определении давления при помощи измерительных преобразователей типа Метран43. Снимают статическую характеристику измерительного преобразователя Метран43. Преобразователи давления типа Метран43 Преобразователи разности давления типа Метран43 предназначены для промышленных систем автоматического контроля и систем в составе АСУ ТП на базе микропроцессорной техники работающих со...
42040. Изучение работы измерительной цепи для измерения температуры термометром сопротивления в комплекте с нормирующим преобразователем и вторичном прибором 107.5 KB
  За погрешность измерения не следует принимать погрешность измерительного прибора с помощью которого производится измерение. Погрешностью измерительного прибора является разность между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Погрешность измерения обусловлена многими характеристиками измерительного процесса в том числе и погрешностью измерительного прибора. Погрешность измерительного прибора определяется структурными и конструктивными особенностями самого прибора свойствами примененных в нем материалов и элементов...
42042. Расчет электрической части КЭС-400 МВт 284.66 KB
  При сжигании углей на тепловых электростанциях необходимо применять технологии, позволяющие эффективно вырабатывать энергию и тепло с минимальными издержками и строгим соблюдением экологических требований...
42044. ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПОМОЩИ ТЕРМОМЕТРА СОПРОТИВЛЕНИЯ 157.5 KB
  Методические указания к лабораторным и практическим работам по курсу Технические измерения и приборы для студентов специальностей 220301 Березники 2006 г.2 Термопреобразователи сопротивления Измерение температуры термопреобразователями сопротивления основано на свойстве металлов и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Если известна зависимость между электрическим сопротивлением Rt термопреобразователя сопротивления и его...