465

Построение современных систем автоматизации теплоэнергетического оборудования на базе свободно-программируемых контроллеров (ПЛК)

Дипломная

Энергетика

Структура подсистем автоматизации отопительного котла. Котлоагрегат как объект регулирования. Задачи контура регулирования разрежения в топке котла. Разработка программы оценки экономии электроэнергии при внедрении ЧРП. Расчет эксплуатационных затрат на автоматизацию.

Русский

2013-01-06

565 KB

265 чел.

Содержание.

Введение

1. Технологический раздел.

1.1.1. Структура подсистем автоматизации отопительного котла…………. 12

1.1.2. Подсистема программно-логического управления котла………………12

1.1.3.Подсистема автоматического регулирования технологических параметров………………………………………………………………………13

1.1.4. Подсистема автоматики безопасности…………………………………14..

1.2. Котлоагрегат как объект регулирования. Задачи контура регулирования разрежения в топке котла………………………………………………………14

1.3.1.  Существующие  подходы к построению контура…………………….18

1.3.2. Позиционное и плавное регулирование. Сравнительный анализ принципов регулирования производительности дымососа…………………18

1.4.Частотные регулирующие преобразователи. Принцип функционирования. Разновидности. Области применения…………………………….……………21

  2. Специальный раздел.

2.1. Цели и задачи дипломного проектирования………………………………31

2.2. Разработка схемы автоматизации контура разрежения в топке котла…..31

2.3. Обоснование выбора технических средств автоматизации……………32

2.4. Контур регулирования разрежения в топке как объект управления. Определение структурной схемы контура……………………………………40

2.5. Разработка программы оценки экономии электроэнергии при внедрении ЧРП………………………………………………………………………………42

3. Организационно-экономический раздел.

3.1 Факторы, определяющие экономическую эффективность автоматизации производственного процесса…………………………………………………53

3.2 Расчет технико-экономических показателей автоматизируемого объекта ……………………………………………………………………………….…54

3.2.1 Режим работы автоматизируемого объекта ………………………….55

3.2.2 Расчет годового фонда времени работы оборудования ………………55

3.3 Расчет капитальных затрат на автоматизацию ..…………………………60

3.4 Расчет эксплуатационных затрат на автоматизацию……………………62

3.5 Оценка экономической эффективности автоматизации…….…………….62

3.5.1 Расчет годовой экономии от снижения себестоимости продукции при внедрении системы автоматизации …………………………………………62

4. Безопасность и экологичность.

4.1.1.  Характеристика выполняемой на ПЭВМ работы и рекомендации по улучшению ее организации……………………………………………………67

4.1.2. Профессионально-обусловленные заболевания и медицинское обслуживание пользователей ПЭВМ…………………………………………69

4.1.3. Характеристика помещения с ПЭВМ (ЭВТ) по электроопасности и обеспечение электробезопасности в данном помещении………………….75

4.1.4. Характеристика помещения с ПЭВМ (ЭВТ) по взрывопожароопасности и обеспечение  пожаровзрывобезопасности в данном помещении …..……79

4.2.1. Мероприятия и технические средства по предупреждению чрезвычайных ситуаций и ликвидации их последствий ……………………81

4.2.2.  Мероприятия и технические средства по охране окружающей среды в районе расположения объекта исследования…………………………………85

4.3. Проектирование системы кондиционирования воздуха для помещения с ЭВМ………………………………………………………………………………86

Заключение………………………………………………………………………92

Список литературы……………………………………………………………94

Графический материал.

  1.  Структура системы автоматизации отопительного котла.
  2.  Сравнение способов регулирования производительности дымососа.
  3.  Схема  автоматизации контура разрежения в топке.
  4.  Структурная схема САР разрежения.
  5.  Оценка экономии электроэнергии при внедрение ЧРП дымососа.
  6.  Организационно – экономический раздел.
  7.  Структурная схема дерева отказов.


Введение.

В современном мире трудно представить себе жизнь без использования топлива, причем не в первобытном смысле – путем сжигания и только, а с максимальным использованием его теплового потенциала. Имеется ввиду использование теплоты сгорания топлива для ведения технологических процессов а также в энергетических установках непосредственно или путем передачи ее с помощью промежуточного теплоносителя. Самые распространенные теплоносители – водяной пар и вода.

Водяной пар используют для отопления промышленных и жилых зданий и сооружений, для производства электроэнергии, вместе с горячей водой нагнетают в пласты при добыче нефти для увеличения нефтеотдачи месторождений, разогрева эксплуатационных скважин, в паровых турбинах и машинах и т.д. В настоящее время в России и в странах СНГ эксплуатируется огромное количество котельных установок, которые в подавляющем большинстве морально и физически устарели, что приводит к значительным потерям тепла при производстве пара и подогреве воды. В связи с этим вопросы повышения технического уровня котельных, в частности, их эффективности и надежности, имеют важное народнохозяйственное значение и поэтому являются основными в деятельности многих научно-исследовательских и конструкторско-технологических организаций. Одним из направлений повышения технического уровня котельных является их комплексная автоматизация.

Автоматизация – это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.

По уровню автоматизации теплоэнергетика занимает одно из ведущих мест среди других отраслей промышленности. Теплоэнергетические установки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка тепловой энергии в любой момент времени должна соответствовать потреблению (нагрузке). Почти все операции на теплоэнергетических установках механизированы, а переходные процессы в них развиваются сравнительно быстро. Этим объясняется высокое развитие автоматизации в тепловой энергетике.

Автоматизация параметров дает значительные преимущества:

обеспечивает уменьшение численности рабочего персонала.

приводит к изменению характера труда обслуживающего персонала,

увеличивает точность поддержания параметров вырабатываемого теплоносителя,

повышает безопасность труда и надежность работы оборудования,

увеличивает экономичность работы теплогенерирующих установок.

Автоматизация теплогенерирующих установок включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию.

Опыт автоматизации промышленных котельных показывает, что регулирование процессов в котлах, которое включает регулирование давления пара и нагрузки котлоагрегата, экономичности сжигания топлива (подача воздуха), регулирование разрежения в топке, позволяет достичь экономии топлива до 10%, увеличить КПД котла на 7–8%, сократить расходы электроэнергии на дутье и тягу, сократить до 30–40% количество обслуживающего персонала, уменьшить объем ремонтных работ и повысить культуру обслуживания основного и вспомогательного оборудования.

Построение современных систем автоматизации теплоэнергетического оборудования на базе свободно-программируемых контроллеров (ПЛК) открывает новые возможности перед разработчиком систем автоматизации, но и предъявляет новые требования к процессу проектирования, производства и внедрения в эксплуатацию.


1.
Технологический раздел

1.1.1. Структура подсистем автоматизации отопительного котла.

Система автоматического управления котла состоит из следующих подсистем:

-система аварийной сигнализации и аварийной защиты (предназначена для отключения котла при достижении технологическими параметрами аварийных значений);

-система автоматического регулирования технологическими параметрами (предназначена для поддержания на заданном уровне основных параметров котла на всех режимах его работы);

-подсистема программного логического управления режимами работы котлов;

-подсистема диспетчеризации технологических параметров;

-подсистема регистрации параметров и режимов.

    1.1.2 Подсистема программно-логического управления котла.

 Подсистема предназначена для автоматического выполнения:

-  процедур подготовки котла к пуску (тестирование и проверка исправности оборудования, запуск тягодутьевых и насосных агрегатов, предпусковая вентиляция топочного пространства в течение заданного времени, автоматическая проверка герметичности газовой запорной арматуры;

- процедур розжига запальных и основных горелок;

- процедур прогрева котла;

- процедур перехода котла в рабочий режим;

В процессе развития технических средств данная подсистема на котлах прошла следующие стадии развития:

-  полностью ручное управление режимами оператором;

- полуавтоматическое управление отдельными операциями (розжиг горелок  с помощью ЗЗУ, проверка герметичности с помощью блоков АКГ) с помощью разрозненных аппаратных блоков;

-  комплексная полная автоматизация управления режимами на базе ПЛК.  

1.1.3. Подсистема автоматического регулирования технологических параметров.

Подсистема автоматического регулирования предназначена для поддержания на заданном уровне основных технологических параметров котла:

- параметра, определяющего  работу тракта теплоносителя, - температуры для водогрейного котла и давления пара для парового котла;

- параметра, определяющего эффективность сжигания топлива, - соотношения «топливо-воздух»;

- параметра, определяющего стабильность факела горелки и исключающего загазованность помещения котельной продуктами сгорания, - разрежения в топке;

- параметра, определяющего для паровых котлов стабильность подачи воды для испарения и обеспечения оптимального «зеркала» испарения в барабане, - уровня воды в барабане котла;

- параметра, определяющего для водогрейного котла оптимальный режим, снижающий коррозию поверхностей теплообмена из-за образования конденсата,-  температуру воды на входе в котел.

1.1.4. Подсистема автоматики безопасности.

 Подсистема предназначена для прекращения подачи топлива к горелочным устройствам котла при возникновении аварийных ситуаций, регламентируемых нормативными документами. При любой схемотехнической реализации автоматика безопасности должна управлять автоматическими запорными органами на топливных магистралях, должна обеспечивать световую и звуковую аварийную сигнализацию аварийных параметров, запоминать так называемую первопричину аварии.

1.2. Котлоагрегат как объект регулирования. Задачи контура регулирования разрежения в топке котла.

Котел можно рассматривать как сложный объект регулирования, состоящий их 2-х последовательных звеньев или емкостей: топки и барабана котла.

Регулируемым параметром является давление пара в барабане, регулирующим воздействием - изменение подачи топлива и воздуха в топку котла, а внешним воздействием - изменение потребления пара. При изменении подачи топлива и воздуха в топку котла (1-е звено) меняется количество тепла, воспринятого экранами и барабаном (2-е звено), то есть меняется воздействие первого звена на второе. При изменении нагрузки на котел обратного воздействия второго звена на первое не происходит. Но на величину давления пара наряду с изменением его потребления оказывает влияние и подача питательной воды, т.е. изменение уровня воды в барабане котла.

Динамические свойства котлов определяются по кривым разгона, снятым экспериментальным методом. К расчетным методам в практике не прибегают. Разгонные кривые по давлению пара снимаются при возмущениях изменением расхода пара и расхода воды, а также изменением подачи топлива. Изменение давления пара у котельных агрегатов начинается с некоторым запаздыванием , характеризующим влияние инерционности топки на динамические свойства котла. Каждый из котлов, работающих на одну общую паровую магистраль, обладает свойством самовыравнивания. Чем больше котлов работает параллельно, тем меньше оказывают влияние внутренние возмущения.

На внешнее возмущение параллельно работающие котлы регулируются по-разному. Чем меньше инерционность котла, тем он эффективнее реагирует, тем больше отклонение давления пара у этого агрегата. При одинаковых разгонных характеристиках котлов они реагируют на внешние возмущения одновременно и одинаково. По снятым разгонным характеристикам котла как объекта регулирования давления пара легко определить основные  динамические  свойства: .  Выбор  типа регулятора обуславливается требованиями к качеству регулирования.

Уровень воды в барабане котла относится к числу основных регулируемых параметров технологических котлов. На регулятор уровня воды в барабане котла возлагается задача поддержания нормального уровня независимо от расхода пара. В равновесном состоянии участок питания котла характеризуется равенством между поступлением воды и расходом пара. Тогда уровень воды в барабане будет неизменным.

Регулирование давления пара и нагрузки котельного нагрева:

Система автоматического регулирования процесса горения котла включает в себя три регулятора: давления пара, воздуха и разрежения. Указанная система должна реагировать как на внешние возмущения, так и на внутренние возмущения. К внешним возмущениям относятся возмущения, связанные с изменением нагрузки. К внутренним возмущениям относятся возмущения, связанные с изменением калорийности топлива, самопроизвольного изменения подачи топлива, износом регулирующих органов и другие. Если используется топливо теплотворной постоянной способности, то задача регулирования значительно упрощается, так как уменьшается влияние внутренних возмущений. Схема регулирования давления пара и нагрузки котельных агрегатов зависит от вида сжигаемого топлива, типа горелочных устройств и режима работы котла. Для уменьшения влияния внутренних возмущений, отрицательно сказывающихся на процессах регулирования, в котельных, работающих на газовом топливе, устанавливаются регуляторы давления газа. Назначение регуляторов давления заключается в поддержании постоянного давления топлива перед регулирующими органами.

Регулирование экономичности процесса горения (регулирование подачи воздуха):

Для котлов применяются в основном две схемы регулирования экономичности процесса горения, и их структура зависит от способа определения тепла. В системах "топливо-воздух" расход воздуха регулируется в определенном соотношении к расходу топлива. Но для этого необходимо точное измерение расхода топлива, что можно сделать только при работе котла на газе. Даже в этом случае экономичное протекание процесса горения требует постоянного давления и теплотворной способности газа. Эта схема может быть рекомендована для всех котлов, сжигающих газ, как при постоянной, так и переменной нагрузке. Регулирование соотношения "Топливо-воздух" не дает положительных результатов при работе котлов на мазуте или твердом топливе.

Вторым импульсом у регулятора воздуха в схеме "топливо-воздух" является расход воздуха, измеряемый при помощи пневмометрической трубы. Этот импульс является вспомогательным.

В схемах "пар-воздух" регулятором воздуха поддерживается требуемое соотношение расхода пара и воздуха. Поскольку одним из импульсов этого регулятора является расход пара от котла, то в установившемся состоянии регулятор воздуха по схеме «пар-воздух» обеспечивает поддержание оптимального избытка воздуха в топке. Такая схема чаще всего применяется на котлах, сжигающих мазут и твердое топливо, где оценить количество поступающего топлива очень трудно.

Существует несколько способов учета тепла для регулирования подачи воздуха в системах автоматики. Самым надежным считается непосредственное измерение расхода топлива, поступающего в топку каждый момент времени. Измерение мгновенного расхода обеспечивает комплект расходомера, состоящего из сужающего устройства (диаграммы) и датчика (дифманометра). Этот способ измерения дает хорошие результаты при условии постоянства топлива по его теплотворной способности, и применим для газа.

В практике нашел применение и другой метод оценки расхода топлива — по положению регулирующего органа, где расход топлива характеризуется углом поворота заслонки на газопроводе. Приемлемые результаты могут быть достигнуты при теплотворной постоянной способности топлива. Кроме того, на подачу воздуха будут влиять изменение расходной характеристики регулирующего органа и люфты сочленений вследствие износа.

Известны и другие способы определения количества тепла, но они для котлов  не применяются.

При использовании в качестве топлива газа экономичное протекание процесса горения обеспечивает схема "газ-воздух", так как количество воздуха, подаваемого в топку, при изменениях нагрузки на котел меняется одновременно с изменением подачи газа.

На котлах, сжигающих газ, интегральный (астатический) регулятор воздуха имеет два импульса:

  •  расход воздуха по импульсу его давления за вентилятором
  •  расход газа на газопроводе к котлу

Так как динамические свойства котлов определяют по кривым разгона, снятым экспериментальным методом и к расчетным методам в практике не прибегают, то имеет смысл составить комплекс технических средств, позволяющий автоматизировать этот процесс. Использование производственных самописцев довольно сложно из–за громоздкости измерительно–регистрирующих устройств. Поэтому наиболее целесообразно создать систему на основе ПЭВМ, которая снимает и регистрирует данные непосредственно с вторичных электрических преобразователей датчиков технологических параметров.

1.3.1.  Существующие  подходы к построению контура.

Построение контура регулирования разрежения зависит от мощности котлоагрегата и возможности  по использованию современных технических средств регулирования.  

 1.3.2. Позиционное и плавное регулирование. Сравнительный анализ принципов регулирования производительности дымососа.

В зависимости от мощности котлоагрегата управление разрежения в топке делятся на позиционное и плавное. Позиционное регулирование применяется на котлах малой мощности, где при эксплуатации котлоагрегата используется всего два режима по его производительности;  так называемые: большое горение и малое горение. Каждому из этих режимов соответствует свое давление газа на горелочном устройстве, свой объём подаваемого воздуха в топку. А также каждому из этих режимов соответствует свой объём производимых  дымовых  газов,  следовательно необходимая производительность дымососа. В этом случае контур регулирования разрежения реализуется с помощью  шиберных заслонок, которые устанавливаются в канале дымососа, при этом в шиберной заслонке имеется электромагнитный привод или привод на базе электродвигателя, способный позиционировать заслонки в два фиксированных положения. Одно положение соответствует большому режиму  горению, второе соответствует режиму малого горения. Настройка режимов большого и малого горения,  и связанная с ними настройка заслонок в контуре разрежения, в контуре вентилятора, производится при режимно-наладочных испытаниях котла, и является неизменными на весь период эксплуатации котлоагрегата до следующего режимного испытания. Основное достоинство позиционного регулирования разрежения это простота конструкции исполнительных устройств, простота и дешевизна схемы управления. Основной недостаток: это низкая линейность регулирующих устройств и большие потери на дросселирование шиберных заслонок, но потери в относительном выражении(т.е. в процентном выражении). В абсолютном же выражении эти потери не велики, так как мощность электродвигателей, вентиляторов и дымососов на котлах данного типа не превышает 10кВт. Значит на котлах малой мощности, при малой мощности электродвигателей, вентиляторов и дымососов допустимо применение позиционного регулирования, которое несмотря на потери электроэнергии, за счет простоты и надежности конструкции и дешевизны ее имеет право на существование. На котлах средней мощности и большой мощности применение позиционного регулирования уже недопустимо, так как по правилам эксплуатации этих котлов производительность котлоагрегата должна регулироваться плавно в диапазоне от минимальной до максимальной производительности. Соответственно,  плавно регулироваться должны;  и подача воздуха на горение,  и отбор продуктов сгораний из топки,  и связанное с этим разрежение в топке. Для плавного регулирования разрежения в топке на сегодняшний день применяются две основные технологические схемы. Первая схема это регулирование разрежения в топке с использованием направляющего аппарата. Направляющий аппарат представляет собой конструкцию по смыслу действия идентичную шиберной заслонке, но существенно отличающейся от нее по конструктивному исполнению. При этом за счет многоосной конструкции удается достичь более высокого коэффициента полезного действия и более линейной характеристики регулирования производительности дымососа. Однако по энергетическим потерям, направляющий аппарат представляет собой элемент системы,  на котором нерационально расходуется энергия электродвигателя. Поэтому на сегодняшний день с развитием элементной базы силовой электроники, и с повышением надежности, и снижением цены частотных преобразователей, широкое  распространение в регулирование производительности дымососа приобретает третий способ, а именно способ подразумевающий изменение производительности дымососа за счет изменения частоты вращения его электродвигателя . В данном случае регулирующий орган разрежения в топке представляет собой дымосос, электродвигатель и полностью открытый направляющий аппарат. Таким образом из контура регулирования разрежения, исключается направляющий аппарат, как источник дополнительных затрат электроэнергии и связанных с этим потерь коэффициента полезного действия установки в целом.  

1.4. Частотные регулирующие преобразователи. Принцип функционирования. Разновидности. Области применения.

Частотные регулирующие  преобразователи (ЧРП) предназначены для плавного регулирования скорости асинхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя трехфазного напряжения переменной частоты. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление.

Принцип работы частотного преобразователя или как его часто называют - инвертора: переменное напряжение промышленной сети выпрямляется блоком выпрямительных диодов и фильтруется батареей конденсаторов большой емкости для минимизации пульсаций полученного напряжения. Это напряжение подается на мостовую схему, включающую шесть управляемых IGBT или MOSFET транзисторов с диодами, включенными антипараллельно для защиты транзисторов от пробоя напряжением обратной полярности, возникающем при работе с обмотками двигателя. Кроме того, в схему иногда включают цепь "слива" энергии - транзистор с резистором большой мощности рассеивания. Эту схему используют в режиме торможения, чтобы гасить генерируемое напряжение двигателем и обезопасить конденсаторы от перезарядки и выхода из строя.

Блок-схема инвертора показана ниже на рис 1.4.1.

Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.

Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток).
Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.

Регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощи различных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты. Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

      (1)

при неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора. Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.
Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.
Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс. При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

       (2)

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

       (3)

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

       (4)

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статорной обмотке асинхронного двигателя.

 Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах.

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью, можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора. При использовании частотных регуляторов обеспечивается плавная регулировка скорости вращения позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры.

При подключении через частотный преобразователь пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и механизмы, тем самым увеличивает срок их службы.


Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1.4.2


Рис. 1.4.2   Графический метод определения экономии электроэнергии при замене регулирования дросселированием на частотное регулирование.

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.


Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.

Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Принцип работы преобразователя частоты.

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора , системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв. Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.
Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.
Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.


Рис. 1.4.3  Структурная схема ЧРП.

Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов.
Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодулирована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна.

Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.    (5)

Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.



Рис. 1.4.4
    Принцип широтно-импульсного формирования синусоидальных токов в обмотках асинхронных электродвигателей.

Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения.

Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов – запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором. На рис. 1.4.5 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Она состоит из входного емкостного фильтра Cф и шести IGBT-транзисторов V1-V6 включенными встречно-параллельно диодами обратного тока  D1-D6.
За счет поочередного переключения вентилей V1-V6 по алгоритму, заданному системой управления, постоянное входной напряжение Uв преобразуется в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Через управляемые ключи V1-V6 протекает активная составляющая тока асинхронного электродвигателя, через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока.


Рис. 1.4.5     Трехфазная мостовая схема инвертора на  IGBT-транзисторах.

И – трехфазный мостовой инвертор;

В – трехфазный мостовой выпрямитель;

Сф – конденсатор фильтра;


Специальный раздел.

2.1. Цели и задачи дипломного проектирования.

Цель дипломного проектирования:

разработка проектного решения по техническому обеспечению САР разрежения в топке водотрубного котла с использованием частотного регулирования производительности дымососа.

Задачи:

- разработка схемы автоматизации контура разрежения в топке котла.

- обоснование выбора технических средств автоматизации.

 -  построение модели контура разрежения с использованием ЧРП.

- разработка методики оценки экономии электроэнергии при внедрении ЧРП на действующем объекте.

2.2. Разработка схемы автоматизации контура разрежения в топке котла.

Схема автоматизации представлена на плакате №3. Схема разработана по ГОСТ 21404-85, и содержит условные обозначения приборов и средств автоматизации, установленных непосредственно на технологическом оборудовании. В таблице размещенной на чертеже изображены приборы, установленные на специальной конструкции, приборы установленные на приборной стойке, и приборы установленные непосредственно на щите автоматизации. На чертеже представлен перечень используемых приборов. В схему входит:

PI - прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту.

PS – прибор измеряющий реле давления, сигнализирующий.

PIES – прибор измеряющий давление, показывающий, сигнализирующий с унифицирующим электрическим сигналом.

NYS – преобразователь электрической величины, сигнализирующий.

UYIRS – блок(модуль) преобразовывающий, интегрирующий, управляющий.

UY – модуль(ввода, вывода) преобразователь.

EY – преобразователь электрический.

2.3. Обоснование выбора технических средств автоматизации.

1. Показывающие приборы.

К показывающим приборам относятся тягонапоромеры, которые предназначены для технического измерения давления, разрежений и разности давлений неагрессивных газов.

Рис. 2.3.1   Тягонапоромеры ТНМП-52   НМП-52

Тягонапоромеры ТНМП-52, напоромеры НМП-52 мембранные показывающие, предназначены для измерения вакуумметрического и избыточного давлений воздуха и неагрессивных газов.

Основные технические характеристики

Условное обозначение, диапазон показаний и класс точности приведены в таблице 1.

таблица 1

ТмМП-52-М2

НМП-52 М2

ТНМП-52-М2

Класс точности

кПа

кПа

кПа

от -0,16 до 0

от 0 до +0,16

от -0,08 до +0,08

2,5

от -0,25 до 0
от -0,4 до 0
от -0,6 до 0
от -1 до 0
от -1,6 до 0
от -2,5 до 0
от -4 до 0
от -6 до 0
от -10до 0
от -16 до 0
от -25 до 0
от -40 до 0

от 0 до +0,25
от 0 до +0,4
от 0 до +0,6
от 0 до +1
от 0 до +1,6
от 0 до +2,5
от 0 до +4
от 0 до +6
от 0 до+10
от 0 до +16
от 0 до +25
от 0 до +40

от -0,125 до +0,125
от -0,2 до +0,2
от -0,3 до +0,3
от -0,5 до +0,5
от -0,8 до +0,8
от -1,25 до +1,25
от -2 до +2
от -3 до +3
от -5 до +5
от -8 до +8
от -12,5 до +12,5
от -20 до +20

1,5;
2,5-1,5-2,5;
2,5

Примечание. Приборы класса точности 1,5 изготавливаются по согласованию.

Пределы допускаемой основной погрешности показаний приборов приведены в таблице 2.

Обозначение класса точности

Предел допускаемой основной погрешности,

от 0 до 25%

от 25 до 75%

св. 75 до 100%

1,5
2,5-1,5-2,5
2,5

±1,5
±2,5
±2,5

±1,5
±1,5
±2,5

±1,5
±2,5
±2,5

Примечание.
За нормируемое значение принимается: верхний предел измерений — для тягомеров, напоромеров; сумма верхних пределов измерений — для тягонапоромеров.

Межповерочный интервал — 2 года.

Характеристики: Напоромер (НМП), тягомер (ТмНП), тягонапоромер (ТНМП) Исп. мат. 1; Кл. точ. 2,5; УХЛ Т3 (-10°С+60°С)Цена: 1711 руб.

Рис. 2.3.2   Тягонапоромеры КР144x72

Является аналогом приборов ТмМП-52-М2, НМП-52-М2, ТНМП-52-М2
Номинальный размер 144 х 72 мм. Основная погрешность измерения: ± 1.6%; ± 2.5% от верхнего предела измерения. Диапазон измерений 0…0,25 кПа до 0…40 кПа, а также соответствующие вакуум - и мановакуумметрические диапазоны.  Цена 4500 р.

Рабочая нагрузка статическая: до конечного значения шкалы переменная: 0.9 х конечного значения шкалы Температура окружающей среды: -25/+60°C  измеряемой среды: max +100°C Температурное воздействие при отклонении температуры на каждые 10°C от нормальной температуры +20°C дополнительная погрешность не превышает 0.3% от соответствующего конечного значения шкалы.

Стандартное исполнение.

Присоединение: штуцер осевой из латуни присоединение шлангом диаметром 8 х 1 мм, Мембранная коробка: СиВе2 - бериллиевая бронза Механизм: латунь/мельхиор Циферблат: алюминий белого цвета, надписи черного цвета Стрелка: ножевидная стрелка, алюминий, черного цвета Корректировка нуля с лицевой стороны

Части корпуса: пластмасса черного цвета, стекло из акрила.

Вывод: Рекомендуется использовать тягонапоромеры КР144х72, несмотря на его стоимость, так как они зарекомендовали себя как точные, надежные приборы. Аналоги ТНМП-52 и НМП-52 хоть и дешевле, но менее надежны.

2. Преобразователи давления (для измерения и сигнализации).

Преобразователи давления представленные производителем КБ «Агава» многопредельные измерители АДН / АДР выполняют все необходимые функции для моего дипломного проекта, поэтому рекомендованы в нем.

Рис. 2.3.3   Преобразователь давления АДН

Измеритель АДН (АДР) – малогабаритное изделие, в котором совмещены функции первичного датчика и вторичного прибора. Измеритель  построен на современной элементной базе с использованием технологии лазерной калибровки и микропроцессорной обработки результатов измерений.

Отличительные особенности измерителей:

  •  три диапазона в одном приборе
  •  измерение давления и разрежения
  •  количество уставок – до 3-х
  •  класс точности – 1/2.5
  •  линейная и цифровая индикация
  •  токовый выход – 4-20 мА
  •  напряжение питания – 12…27 вольт
  •  потребляемый ток – не более 75 мА

Применения: в качестве напоромеров и тягонапоромеров в автоматике защиты газовых котлов и горелок, в качестве преобразователей давления в контурах регулирования газа, воздуха и разрежения.

АДР-0,25.2 Диапазоны: 0...+/-125 Па; 0... +/-250 Па, 4-20 мА (Погрешность 2.5%)

Цена: 4110 руб.

Данный прибор выделяется своей ценой и функциональностью.

3. МП устройство регулирования.

Компания Unitronics предлагает контроллеры серии Vision Series, которые представляют новейшую серию PLC с графическим HMI. Объединенный блок позволяет работать как с PLC, так и с HMI при запрограммированном времени, сниженном количестве аппаратуры и необходимости создания связи панели с PLC. Мощный графический дисплей упрощает работу оператора, показывая текст и изображения условий рабочего процесса. Инструкции, изображения и столбцовые диаграммы, которые отображают значения, производимые в системе реального времени, помогают поддерживать производительность производства. Последняя модель Vision 570 представляет собой мощный PLC со встроенной  HMI операторской панелью с 5.7 дюймовым сенсорным дисплеем.

Рис. 2.3.4    ПЛК Unitronics Vision 570

Технические характеристики.

Опции вв./выв.

Встраиваемые модули вв./выв.

Модуль оснастки вв./выв. подключается к задней панели блока Vision, что позволяет создать автономную систему ПЛК с 43 местными вх./вых. Входы предусмотрены как цифровые, аналоговые,  для измерения температуры. Выходы предусмотрены как

Расширение вх./вых.

Дополнительные локальные или удаленные входы/выходы через порт расширения или CANbus

Программирование

Область памяти приложения

Логическая память: 2 Мб • для хранения шрифтов: 1 Мб • для хранения изображений: 6 Мб

Время выполнения

9 мкс/1К для типичного приложения

Операнды

8192 катушек, 4096 регистров, 512 длин. целых чисел (32 бит), 256 чисел с дв. точн. (32 бит. без знака), 64 чисел c плав. точкой, 384 таймеров (32 бит), 32 счетчика. Дополнит. несохраняемые операнды: 1024 X-бит., 512 X-цел. чисел, 255 X-длин. целых чисел, 64 X-чисел с дв. точн.

База данных

120K динамическ. данных (параметры рецептов, диалоги и др.), 192K фиксирован. данных (данные только для чтения, имена компонентов и др.)

SD карта

емкость до 16 Гб, регистрация данных, архив алармов, базы данных, данные о тренде; экспорт в Excel, Backup Ladder, высоскоростн. вх./вых.

Расширенные возможности программирования

Тренды: построение графиков • Алармы: встроенные экраны • Библиотека функций для обработки строк, массивов строк, параметров: переключение языков

Операторская панель

Тип

CSTN LCD  (TFT LCD, подсветка: светодиоды белого св.;  TFT LCD, подсветка: люминесц. лампа CCFL)

Количество цветов

256

Разрешение/ Размер экрана

320x240 пиксел. (QVGA), 5.7”

Сенсорный экран

аналоговый, резистивный

Яркость

программная настройка, через сенсорную панель

Общие характеристики

Источник питания

24 В DC

Батарейная поддержка

7 лет (типов.) при 25°C резервирование для всех областей памяти. Часы реального времени (RTC)

Условия эксплуатации

P65/NEMA4X (монтаж на панели)

Входит в состав готового щита автоматики, следовательно задан изначально и выбору не подлежит.

4. Частотный регулирующий преобразователь (ЧРП)

Компания «Веспер» одна из немногих российских компаний – производителей силовой преобразовательной техники, одной из ее разработок является насосный преобразователь частоты EI-P7012.

Рис. 2.3.5    Насосный преобразователь частоты EI-P7012

Краткое описание:

 Модель нового поколения преобразователей частоты насосной серии. Используется для управления приводами с переменной нагрузкой насосного типа. Новую модель выгодно отличают расширенные функциональные возможности, меньшие массогабаритные характеристики, увеличенный диапазон мощностей.

Технические характеристики :

  •  Диапазон мощностей 7,5 кВт - 370 кВт.
  •  Возможность управления группой электродвигателей от одного преобразователя.
  •  Встроенный ПИД-регулятор. Управление по вольт-частотной характеристике U/F.
  •  Аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления.
  •  Управление и диагностика по линии RS-485/RS-232.
  •  Питание 380 В, 50 Гц .

Аналоги: SEIMENS, LG, MITSUBISHI

Данный прибор при приблизительно равных технических характеристиках относительно аналогов, имеет преимущество в цене, сроках поставки и качественном и быстром сервисном обслуживании.

2.4. Контур регулирования разрежения в топке как объект управления. Определение структурной схемы контура.

Система регулирования давления (разрежения) в топке котла представляет собой участок транспортирования сжимаемой среды.

Данный участок состоит из:

- источника притока  рабочего вещества – горелочного устройства;

- элементов обеспечивающих падение давления в потоке транспортируемого вещества и явления аккумуляции вследствие сжимаемости –  топочной камеры и газоходов котла;

- элементов  дымососа и дымовой трубы.

Это регулируемый участок, в котором задан расход на притоке, а давление в определенной точке определяется путем воздействия на сток. Объект является объектом с распределенными параметрами, поэтому при построении модели объекта необходимо ввести следующие допущения:

- газоход после дымососа очень короткий и обратная реакция давления в топке на расход газа пренебрежимо мала;

- газоход и топка может быть представлена в виде комбинации аккумулирующей емкости, сосредоточенной в одном объеме, и дросселирующего элемента, сосредоточенного в одной точке;

- регулирование расхода на стоке осуществляется изменением числа оборотов электродвигателя дымососа;

- возмущение в виде расхода на притоке определяется Р газа на горелочном устройстве при соблюдении работы контура давления воздуха в автоматическом режиме, в противном случае возмущение будет иметь два идентичных по структуре канала от Р газа и от Р воздуха на горелке..

Согласно [6] с учетом допущений передаточные функции

-  для регулирующего воздействия    ∆n → ∆P имеет вид:

W1(p) = - К1/(Т1p+1)

-  для возмущения    ∆М → ∆P имеет вид:

W2(p) = К2/(Т2p+1)

Это передаточные функции инерционных звеньев первого порядка.

ЧРП, включенный в контур регулирования, за счет наличия времени разгона-торможения может быть представлен интегрирующим звеном охваченным отрицательной обратной связью в виде двухпозиционного регулятора с заданием по выходной частоте вращения.

Таким образом, структурная схема САР разрежения в топке котла может быть представлена в виде:

Рис.  2.4.1.  Структурная схема САР разрежения в топке котла.

2.5. Разработка программы оценки экономии электроэнергии при внедрение ЧРП.

Внедрение ЧРП в схемы автоматического регулирования разрежения в топке котла связано с  существенными затратами на оборудование, строительно-монтажные и пуско-наладочные работы. Поэтому целесообразно произвести предварительную оценку ожидаемой экономии электроэнергии как основного (реально ощутимого для эксплуатирующей организации) фактора экономического эффекта.

 Рекомендуемая методика изложена в [23], однако для выполнения расчетов требуется наличие экспериментальных данных по зависимости тока потребления электродвигателей в зависимости от расхода среды, транспортируемой агрегатом. То есть предполагается наличие узла измерения расхода среды. Расходомерами как правило оснащаются насосные станции для транспортировки жидких сред, поэтому в случае оценки экономии на дымососе котла имеется необходимость расчета расхода дымовых газов, транспортируемых дымососом. В качестве основных исходных данных о почасовой или посуточной производительности можно использовать оперативные журналы котельной, в которых операторами фиксируется во времени рабочее давление на горелках котлов.

  1.  При соблюдении рекомендаций режимных карт (ручном или автоматическом регулировании) давление газа на горелке однозначно определяет расход газа (по паспортным данным на горелочное устройство).
  2.  Расход воздуха на идеальное полное сжигание природного газа можно определить из соотношения, представленного в [24]

                                                                    Qвозд ид.=9,5*Qгаза

  1.  Расход воздуха на реальное сжигание определим из предыдущего выражения с учетом коэффициента избытка воздуха, определенного по режимной карте котла

                                                          Qвозд реал.=α*9,5*Qгаза

  1.  Объем продуктов сгорания транспортируемых дымососом можно определить из соотношения, представленного в [24]

                                                       Qпрод.сг.=Qвозд+0,97*Qгаза

  1.  Таким образом, выполнив замеры тока потребления электродвигателя вентилятора и дымососа при различных давлениях газа в диапазоне рабочих давлений и имея почасовой или посуточный архив давления газа на горелке котла, можно оценить экономию электроэнергии при внедрении ЧРП.
  2.  Мощность электродвигателя до реконструкции можно оценить по формуле

Рдвиг=1,73*Uдвиг*Iфазы*Cosφ

  1.  После внедрения ЧРП производительность тягодутьевой машины снижается пропорционально скорости вращения [25], а мощность электродвигателя пропорционально кубу скорости вращения [25].

  1.  В итоге, используя посуточный архив давлений и кусочную линеаризацию графиков потребления электроэнергии в зависимости от производительности, можно определить экономию электроэнергии за интересующий период.

Предлагаемая методика реализована в виде таблицы  Exel и опробована на экспериментальных данных замеров и посуточном архиве за год давления на горелке водогрейного котла КВГМ-30 ОАО «Ржевский крановый завод».

Расчет демонстрирует существенную экономию электроэнергии. Объясняется это тем, что большую часть времени в году котлоагрегат работает на нагрузках существенно ниже номинальных, следовательно направляющие аппараты дымососа гасят избыточную производительность, снижая КПД тягодутьевой машины, что и приводит к перерасходу электроэнергии.


3. Организационно-экономический раздел.

3.1 Факторы, определяющие экономическую эффективность автоматизации производственного процесса.

Объектом автоматизации является водотрубный котел с использованием частотного регулирования производительности дутьевого вентилятора.

Соотношение топливо-воздух играет определяющую роль. От соблюдения технологического режима зависит эффективность  всего процесса. Поэтому именно на этом участке производства  должно быть уделено особое внимание тщательному соблюдению норм технологического регламента, контролю расхода газа, а также обеспечение бесперебойного цикла работы.

К особенностям реализации проекта для конкретного предприятия можно отнести:

  •  многоуровневый характер автоматизации;
  •  автоматизация всех этапов производства;
  •  установка приборов контроля и управления на всем этапе производства.

Основным фактором, определяющим экономическую эффективность данного проекта автоматизации, является снижение потерь от чрезмерного расхода электроэнергии и снижение расходов на ремонт и обслуживание оборудования. Внедрение современных средств измерения и контроля позволяет поддерживать параметры по расходу в узких пределах, т.е. уменьшить отклонения от установленного режима.

Ожидаемое снижение расходов на ремонт и обслуживание оборудования оценивается в 30-40%.

Помимо того, современные средства управления и отображения, основанные на микропроцессорных технологиях, позволяют улучшить условия труда работающих в цехе. В частности, после внедрения системы автоматизации процесса поддержания горения оператор-лаборант может перейти на частично сидячий режим работы.

В качестве базового варианта можно рассмотреть действующую систему работы котла. К недостаткам базового варианта следует отнести:

  •  не эффективная с точки зрения энергопотребления  автоматизации данного процесса, следствие перерасход электроэнергии;
  •  сниженный межремонтный интервал оборудования, как следствие высокие расходы на текущий и внеплановый ремонты;

Для расчета экономической эффективности автоматизации производства определим инвестиционный период, т.е. предполагаемый срок действия данного проекта автоматизации. С учетом специфики отрасли, примем инвестиционный период равным семи годам.

Технико-экономические показатели автоматизации (в данном случае, потери от брака и расходы на ремонт оборудования) не должны изменяться по годам инвестиционного периода в связи со стабильным спросом на тепловую энергию, вырабатываемую котельными.

3.2. Режим работы автоматизируемого объекта.

Режим работы автоматизируемого объекта характеризуется следующими показателями:

  •  непрерывная рабочая неделя (семь дней);
  •  три смены в сутках;
  •  восьмичасовая рабочая смена

3.2.1. Расчет годового фонда времени работы оборудования.

Годовой фонд времени работы установки (котла) определяется по формуле:

Тр = Ти – То – Трем,

где Ти – номинальный фонд времени работы оборудования, зависящий от режима работы производства, дн.; То – плановые остановки оборудования в связи с технологически неизбежными перерывами (определяются в технологическом регламенте), дн.; Трем – время простоя в ремонтах (определяется согласно графику ППР), дн.

Номинальный фонд времени в периодических производствах:

Ти = Тк – Тпр – Твых = 365 – 10  = 355 дн.,

где Тк – календарный фонд времени, равный 365 дням; Тпр – число праздничных дней, Тпр = 10 дн.; Твых – число выходных дней, Твых = 0 дн.

Так как То = 0, Трем =6, то следовательно,

Тр = Ти- То -Трем = 349 дн.

3.3 Расчет капитальных затрат на автоматизацию.

Капитальные затраты на автоматизацию производственного процесса рассчитываются по формуле

К = Кпр + Ку + Kмн + Ко + Кстр,

где К – общая величина капитальных затрат на автоматизацию, рассчитываемая по проектируемому варианту; Кпр – предпроизводственные затраты; Ку – стоимость покупных и оригинальных контрольно-измерительных приборов, устройств и  других средств автоматизации с транспортировкой; Кмн – затраты на монтаж и наладку средств автоматизации; Ко – стоимость нового технологического оборудования, включая затраты на его транспортировку, монтаж и наладку с учетом на демонтаж изношенного оборудования; Кстр – стоимость строительных работ, связанных с реконструкцией зданий, вызванной автоматизацией, устройством фундаментов под щиты и т. п.

Предпроизводственные затраты включили в себя:

  •  затраты на научные исследования;
  •  проектирование.

Общие предпроизводственные затраты составили: Кпр = 10000 руб.

Для расчета общих затрат на средства автоматизации составлена смета затрат на приобретение и монтаж средств КИПиА. Смета составлена по спецификации приборов, разработанной в проектной документации.

Таблица 3.1

Смета затрат на контрольно-измерительные приборы и автоматику

Наименование прибора

Число

единиц

Оптовая

цена,

руб./ед.

Стои-

мость,

руб.

Затраты

на

транспор

тировку,

руб.

Затраты

на

монтаж

и

наладку,

руб.

Общая

величина затрат,

руб.

Частотный преобразователь (ЧРП) для нагрузки насосного типа

ВЕСПЕР EI-P7012-100Н (P=75 кВт, Iвых ном=150А)

2

126400

152800

1833,6

 91680

246313,6

Тормозной прерыватель ВЕСПЕР EI-BR-075H

4

24 900

99600

1195,2

59760

160555,2

Тормозной резистор ВЕСПЕР 80 Ом 1кВт

20

2900

58000

696

34800

93496

Вспомогательные материалы ориентировочно

30000

30000

500

18000

48500

Измеритель давления газа АДН-50.2

1

3947

3947

500

2368,2

6815,2

Измеритель давления воздуха АДН-10.2

микропроцессорный ОВЕН ТРМ-148

1

3835

3835

500

2301

6636

Измеритель разрежения АДР-0,25.2 (Кт=2,5%)

1

4625     

4625     

500

2775

7900

Регулирующий контроллер Unitronics V570-57T20BE5B

1

18900

18900

500

11340

30740

Блок питания ОВЕН БП60Б-Д4-24

1

1470

1470

500

882

2852

Блок сетевого фильтра ОВЕН БСФ-Д3-1,2

1

637

637

500

382,2

1519,2

Итого по смете:                                                373814          7224,8            224288,4

602327,2

Таким образом, стоимость покупных и оригинальных средств автоматизации с транспортировкой Ку составила:

Ку = 381038,8 руб.

Затраты на монтаж и наладку средств автоматизации составили:

Кми =224288,4 руб.

Так как проектом не предусмотрены ввод нового оборудования и строительные работы, затраты Ко и Кстр принимаются равными нулю.

На основе проведенных расчетов определим общую величину капитальных затрат на автоматизацию по проектируемому варианту.

Таблица 3.2.

Капитальные затраты на автоматизацию.

Наименование затрат

Величина затрат в проектируемом

варианте, руб.

1

2

Предпроизводственные затраты

10000

Стоимость КИПиА с транспортировкой

381038,8

Затраты на монтаж и наладку средств автоматизации

224288,4

Стоимость оборудования

Стоимость строительных работ

Итого капитальные затраты (К)

615327,2

3.4. Расчет эксплуатационных затрат на автоматизацию.

Годовые эксплутационные затраты на автоматизацию рассчитываются отдельно по базовому и проектируемому вариантам. Так как проект автоматизации не предусматривает изменения технологии производства, эксплутационные затраты по базовому варианту не рассчитываются.

Годовые эксплуатационные затраты выражаются суммой:

Зэксаэс,

где За – годовые амортизационные отчисления; Зэ – затраты на электроэнергию, которая потребляется системой автоматизации и технологическим оборудованием; Зс – затраты на содержание и эксплуатацию системы автоматизации и оборудования (стоимость выполнения поверочных работ, текущего ремонта и другие затраты).

Годовые амортизационные отчисления по отдельным видам приборов, технологического оборудования находятся из соотношения:

,

где Фп – первоначальная стоимость приборов данного вида (включая затраты на транспортировку, монтаж и наладку); На – общая норма амортизации приборов и оборудования данного вида, %.

Первоначальная стоимость приборов и технологического оборудования определенного вида в проектируемом варианте берется по данным соответствующих смет. При расчете амортизационных отчислений отдельной строкой проводится расчет по группам приборов, оборудования, имеющим одинаковую норму амортизации.

Приборы и устройства, включенные в смету, разделим на группы:

  •  электроизмерительные приборы и устройства общего и специального назначения;
  •  приборы для контроля и регулирования технологических процессов (за исключением приборов температуры);
  •  приборы для измерения и регулирования температуры.

Норма амортизации для данных групп оборудования составляет 13,4%.

Годовая амортизация равна

Аг=605327,2*13,4/100=81813,85 руб.

Затраты на электроэнергию Зэ, потребляемую системой автоматизации, определяются по формуле:

Зэ = МуТрЦ = 1,3*8376*5,74=62501,7 руб.

где Му = 1,3 КВт установленная мощность системы автоматизации (по данным проекта); Тр = 34924 = 8376 час – годовой фонд времени работы системы; Ц = 5,74 руб. – цена одного квт-часа электроэнергии.

Затраты на содержание и эксплуатацию системы автоматизации Зс укрупнено могут быть приняты в размере 9% от первоначальной стоимости приборов и технологического оборудования:

Зс = 54479,5 руб.

Результаты расчета годовых эксплуатационных затрат приведем в             таблице 3.3

Таблица 3.3.

Годовые эксплуатационные затраты

Наименование затрат

Величина затрат

Годовые амортизационные отчисления, руб.

81813,85

Затраты на электроэнергию, руб.

62501,7

Затраты на содержание и эксплуатацию средств

автоматизации, руб.

54479,5

Итого (Зэкс)

198794,55

3.5 Оценка экономической эффективности автоматизации.

3.5.1 Расчет годовой экономии от снижения себестоимости продукции при внедрении системы автоматизации.

Для расчета годовой экономии приводится калькуляция экономии расходов на электроэнергию. Калькуляция приводится в виде отчета , отображающего на сколько снизилось потребление электроэнергии после внедрения системы автоматизациии на предприятии за год.

Расчет годовой экономии

Экономия, кВт*ч

Месяц

Вентилятор

Дымосос

ВСЕГО по месяцам

Ноябрь

15 609

23 472

39 081

Декабрь

11 880

16 326

28 207

Январь

8 965

12 398

21 363

Февраль

9 461

13 045

22 507

Март

15 168

20 649

35 817

Апрель

15 812

22 063

37 874

Май

15 886

23 735

39 620

Июнь

15 886

23 735

39 620

Июль

15 886

23 735

39 620

Август

15 886

23 735

39 620

Сентябрь

15 886

23 735

39 620

Октябрь

0

0

0

ВСЕГО за год, кВт*ч

156 323

226 627

382 950

Стоимость 1 кВт*ч, руб.

5,74

5,74

5,74

Экономия в руб.

897 293

1 300 838

2 198 130

Внедрение системы автоматизации не приводит к изменению регламента технологического процесса и не влияют на количество расходуемого сырья и материалов на единицу продукции. Экономия осуществляется за счет снижения затрат на электроэнергию, а так же ремонт и обслуживание технологического оборудования.

Годовые затраты на ремонт и обслуживание оборудования составляют 100 000 рублей (по данным предприятия).

Внедрение системы автоматизации позволяет снизить затраты на ремонт на 30%.

Снижение затрат на ремонт составляют

100000*0,3=30000 рублей.

Общая годовая экономия от снижения расходов на электроэнергию в результате автоматизации (определяется из калькуляции экономии расходов на электроэнергию).

Эобщ = 1300838 руб.

Срок окупаемости проекта

Ток=615327,2/1300838=0,47года.

На основании вышеприведенных расчетов, сделаем вывод об экономической эффективности и целесообразности внедрения проектируемого варианта автоматизации производства.


4. Безопасность и экологичность.

Введение.

Безопасность жизнедеятельности - это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности человека в среде обитания, сохранение его здоровья, разработку методов и средств защиты путем снижения влияния вредных и опасных факторов до допустимых значений, выработку мер по ограничению ущерба в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени.

Важную роль в обеспечение безопасности человека играет такое направление, как охрана труда - система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

С автоматизацией процессов производства и управления, развитием вычислительной техники и разработкой систем автоматизации проектных, исследовательских и технологических работ получили широкое применение персональные ЭВМ, а также компьютерные сети на их основе. Их эксплуатация в различных сферах деятельности человека выдвигает проблему оздоровления и оптимизации условий труда оператора персонального компьютера, ввиду формирования ряда неблагоприятных факторов: высокая интенсивность труда, монотонность производственного процесса, специфические условия зрительной работы, наличие электромагнитных излучений. [22]

Целью данного раздела дипломного проекта является выработка мер по обеспечению безопасности и экологичности работы пользователя, эксплуатирующего персональный компьютер на рабочем месте (РМ). Объект исследования – офисное помещение.


4
.1.1.  Характеристика выполняемой на ПЭВМ работы и рекомендации по улучшению ее организации.

Характеристика выполняемой на ПЭВМ работы и рекомендации по улучшению ее организации приведены в таблице 5.

Таблица 5. Характеристика выполняемой на ПЭВМ работы

№ пп

Характеристики работы на ПЭВМ

Показатели характеристик

1.

Профессиональная деятельность

инженер-программист

2.

Класс профессионального риска в соответствии с Правилами отнесения отраслей (подотраслей) экономики к классу профриска от 31.08.99 г.  №975, с изменениями и дополнениями от 21.12.00 г.  №996

1 (производство программных средств)

3.

Группа трудовой деятельности с использованием ВДТ и ПЭВМ в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340-2003

группа В (творческая работа)

4.

Категория тяжести и напряженности работы с ВДТ и ПЭВМ в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340-2003

III категория

5.

Суммарное число обрабатываемых знаков или суммарная продолжительность непосредственной работы с ВДТ и ПЭВМ

6 час

6.

Наличие перерывов в работе, их длительность и количество:

- обеденный перерыв

- дополнительные перерывы

- 45 мин

- каждый час по 10 мин

7.

Категория тяжести работы в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88

легкая, I а

8.

Рабочая поза

сидячая

9.

Энергозатраты (Вт или ккал/час)

до 120

10.

Разряд и подразряд зрительных работ в соответствии со СНиП 23-05-95

II, III, подразряд г

11.

Объект различения и его размеры (мм)

Буквы, знаки препинания, цифры. 0,21 – 0,5 мм

12.

Расстояние от глаз до объекта различения (м)

0,6 м

13.

Фон рабочей поверхности

бежевый (светлый)

14.

Контраст объекта различения с фоном

большой

Рекомендации по улучшению организации работы на персональном компьютере заключаются:

  •  во-первых, в организации рационального режима труда и отдыха оператора ПЭВМ:
  •  непрерывное время работы на ЭВТ 1 час;
  •  суммарное время перерывов за смену 90 мин для III категории;
  •  перерыв после 1 часа – 10 мин, 2 часа -15 мин, 3 чача – 20 мин, аналогично и после обеденного перерыва;
  •  во-вторых, в организации рабочего места оператора ПЭВМ с учетом требований физиологии, инженерной психологии, эргономики, безопасности и рациональности:
  •  расстояние от края стола до клавиатуры – 30 см;
  •  расстояние от пользователя до монитора – 75 см;
  •  соответствие мебели (стола и стула) антропометрическим характеристикам человека;
  •  подставка для ног, имеющая ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм  и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20º. [15]

4.1.2. Профессионально-обусловленные заболевания и медицинское обслуживание пользователей ПЭВМ.

Работа с ПЭВМ в течение рабочего дня может вызвать у человека головную боль, резь в глазах, тянущие боли в мышцах шеи, рук и спины, зуд кожи лица. Со временем это приводит к мигреням, частичной потере зрения, сколиозу, кожным воспалениям и другим нежелательным явлениям. Пользователи компьютеров обычно подвержены следующим заболеваниям, представленным в таблице 6


Таблица 6

Наименование заболевания

Основные симптомы

проявления заболевания

Профилактические

мероприятия

  1.  Головокружение

Ощущение неуверенности в определении своего положения в пространстве, кажущееся вращение окружающих предметов или собственного тела, ощущение неустойчивости, потеря равновесия, уход почвы из-под ног

Соблюдение режима труда и отдыха, здоровый сон.

  1.  Микротравма

Постепенный износ организма в результате ежедневных нагрузок. Большинство нарушений в организме происходит из-за накапливающихся микротравм. Такой тип повреждений не возникает вдруг, как перелом руки или ноги (микротравма). Прежде, чем вы почувствуете боль, может пройти несколько месяцев сидения в неправильной позе или повторяющихся движений. Боль может ощущаться по-разному: в виде жжения, колющей или стреляющей боли, покалывания

Регулярные перерывы и упражнения на растягивание мышц

  1.  Зрительное утомление

Затуманивание зрения, трудности при переносе взгляда с ближних на дальние и с дальних на ближние предметы, кажущееся изменение окраски предметов, их двоение, неприятные ощущения в области глаз – чувство жжения, "песка", покраснение век.

Соблюдение режима труда и отдыха, упражнения для глаз, регуляция яркости монитора.

  1.  Миопия

Дефект зрения, при котором изображение падает не на сетчатку глаза, а перед ней из-за того, что преломляющая система глаза обладает увеличенной оптической силой и слишком сильно фокусирует. Человек при этом хорошо видит вблизи, но плохо видит вдаль

Сокращение зрительных нагрузок, гигиена зрения и правильное пользование очковой коррекцией, упражнения для зрения

  1.  Анемия

Патологическое состояние, характеризующееся уменьшением концентрации гемоглобина и в подавляющем большинстве случаев числа эритроцитов в единице объема крови

Соблюдение режима труда и отдыха, снижения нагрузок, здоровый сон.

  1.  Мигрень

Неврологическое заболевание, наиболее частым и характерным симптомом которого являются эпизодические или регулярные сильные и мучительные приступы головной боли в одной (редко обеих) половине головы.

Соблюдение режима труда и отдыха, здоровый сон.

  1.  Остеохондроз

Комплекс дистрофических нарушений в суставных хрящах. Может развиваться практически в любом суставе, чаще поражаются межпозвоночные диски.

Правильная организация рабочего места, периодическое изменение рабочей позы, гимнастика.

  1.  Сколиоз

Стойкое боковое отклонение позвоночника от нормального выпрямленного положения.

Правильная организация рабочего места, периодическое изменение рабочей позы, гимнастика.

  1.  Синдром запястного канала

Онемение, нарушение чувствительности, тяжесть в руках, боль в запястье, нередко отдающая в предплечье

Регулярных перерывы, выполнение простых упражнений  для кисти руки

  1.   Ожирение

Отложение жира, увеличение массы тела за счёт жировой ткани вследствие малоподвижного образа жизни, а ожирение в свою очередь ведёт к повышенному риску возникновения сахарного диабета, гипертонической болезни и других заболеваний, связанных с наличием избыточного веса

Соблюдение режима труда, повышение физических нагрузок.

  1.   Рассеянный склероз

Хроническое прогрессирующее заболевание нервной системы, возникающее в молодом и среднем возрасте. Морфологической основой болезни является образование так называемых бляшек рассеянного склероза – очагов разрушения миелина белого вещества головного и спинного мозга. Размеры бляшек, как правило, от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, но при прогрессировании заболевания возможно образование крупных слившихся бляшек

Чередование и нормальное распределение нагрузок, исключение недосыпания и перегрузок - как физических, так и психических

Одним из мероприятий по профилактике и предупреждению профзаболеваний является медицинское обслуживание пользователей ПЭВМ:

Лица, работающие с ПЭВМ более 50% рабочего времени (профессионально связанные с эксплуатацией ПЭВМ), должны проходить обязательные предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры в установленном порядке.

Женщины со времени установления беременности переводятся на работы, не связанные с использованием ПЭВМ, или для них ограничивается время работы с ПЭВМ (не более 3-х часов за рабочую смену) при условии соблюдения гигиенических требований, установленных настоящими Санитарными правилами. Трудоустройство беременных женщин следует осуществлять в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Работа на ПК не рекомендуется людям с заболеваниями: сердечнососудистой системы, щитовидной железы, нервной системы, кожи с локализацией на кистях рук, с сильным снижением остроты зрения.

На исследуемом предприятии все работники проходят обязательные регулярные медицинские осмотры, для беременных женщин устанавливается сокращение рабочего дня, а также производится контроль над соблюдением санитарных норм.

4.1.3. Характеристика помещения с ПЭВМ (ЭВТ) по электроопасности и обеспечение электробезопасности в данном помещении.

Характеристика рассматриваемого помещения с точки зрения электроопасности представлены в таблице 7.

Таблица 7. Характеристика рабочего помещения по электроопасности.

№ пп

Характеристики помещения

Показатели характеристик

1.

Наименование помещения

помещение с ПЭВМ

2.

Класс используемого электротехнического изделия по способу защиты человека от поражения электротоком в соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75*

I

3.

Квалификационная группа работающего в данном помещении электротехнического персонала в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79* и ПОТ РМ-016-2001

II (системный программист)

4.

Категория помещения по электроопасности в соответствии с ПУЭ

II

5.

Применяемое напряжение (В)

380/220

6.

Наличие и тип источника бесперебойного питания

нет

7.

Используемая электрозащита:

  •  от воздействия электротока (тип нейтрали источника тока);
  •  от воздействия  ионизирующих и неионизирующих излучений (тип фильтра)

- система заземления;

- встроенный защитный экран

8.

Тип применяемой схемы зануления или защитного  заземления  в  соответствии с ГОСТ Р 50571

ТТ

Опасность поражения человека электротоком возникает:

1) при непосредственном прикосновении его к токоведущим частям ЭУ или к поврежденной электрической изоляции фаз (до 56 % всех электротравм);

2) при соприкосновении с нетоковедущими частями ЭУ, случайно оказавшимися под напряжением U (до 40 % всех электротравм). Степень и исход поражения человека зависят от режима нейтрали электросети.

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электротока, электродуги, электромагнитного поля, статического и атмосферного электричества.

Согласно ГОСТ 12.2.007.0-75* все электротехнические изделия по способу защиты человека от поражения электротоком подразделяются на пять классов защиты: 0, 0I, I, II и III.

В рассматриваемом помещении ПЭВМ относятся к I классу, т.е. они имеют рабочую изоляцию и элемент для заземления, а также провод с заземляющей жилой и вилку с заземляющим контактом для присоединения к источнику питания, в этом случае напряжение для машин I и II классов не превышает 220 В (при постоянном токе) и 380 В (при переменном токе).

Электробезопасность (ЭБ) в помещении с персональным компьютером обеспечивается одновременной реализацией трех основных принципов:

1) обеспечение ЭБ конструкцией электроустановок;

2) технические способы (зануление/защитное заземление, защита от излучений);

3) технические и организационные мероприятия по ЭБ в соответствии с ПОТ РМ-016-2001(ограждение ведущих частей, переносные заземлители).

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановок с «землей» или ее эквивалентом.

Защитное заземление служит для обеспечения защиты людей от поражения электрическим током из-за прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.030 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление», защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность. Защитное заземление следует выполнять: при номинальном напряжении переменного тока 380 В и выше и постоянного тока 440 В и выше во всех случаях; при номинальном напряжении переменного тока 42—380 В и постоянного тока 110—440В в условиях работ с повышенной опасностью и особо опасных. Во взрывоопасных помещениях заземлению следует выполняться независимо от напряжения.

Защитное заземление ЭУ в жилых и общественных зданиях, построенных до 1995 года будет иметь вид представленный на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Защитное заземление ЭУ в жилых и общественных зданиях, построенных до 1995 года: 1 – ПЭВМ; 2 – розетка или евророзетка с переходником; 3 – осветительный щиток; 4 – переносной светильник;  – сопротивление ЗУ, нейтрали вторичной обмотки трансформатора, находящегося у электроподстанции;  – сопротивление ЗУ, расположенного вблизи здания;  – сопротивление повторного ЗУ вдоль ЛЭП.

4.1.4. Характеристика помещения с ПЭВМ (ЭВТ) по взрывопожароопасности и обеспечение  пожаровзрывобезопасности в данном помещении.

Характеристика рассматриваемого помещения с точки зрения взрывопожароопасности представлена в таблице 8.

Таблица 8. Характеристика помещения с ПЭВМ по взрывопожароопасности и молниезащите

№ пп

Характеристики помещения

Показатели характеристик

1.

Наименование помещения

помещение с ПЭВМ

2.

Сгораемые вещества

твердые вещества (бумага, деревянные изделия, пластик)

3.

Категория помещения по НПБ 105-2003

В4

4.

Класс помещения (зоны) по ПУЭ

П-IIа

5.

Требования к исполнению

электрооборудования по ПУЭ

закрытого типа

6.

Степень защиты оболочки электрооборудования

IP 44

I и первая 4 - защита от брызг во всех направлениях,

P и вторая 4 - защита от проникновения посторонних предметов размером свыше 1 мм.

7.

Степень огнестойкости здания

по СНиП 21-01-97

II

8.

Класс здания по пожарной опасности:

-  конструктивной

-  функциональной

- C1

- Ф 4.3

9.

Категория и тип молниезащиты здания  по СО 153- 34.21.122-03

III, двойной стержневой молниеотвод

10.

Применяемые средства пожаротушения (тип и количество):

- огнетушители

- датчики

- сигнализация

- отсутствует;

- дымовые;

- извещатели тепловые легкоплавкие

11.

План эвакуации (наличие и расположение)

присутствует, находится в коридоре

12.

Ответственный за пожарную безопасность в помещении (должность)

инженер по технике пожарной безопасности

Причинами пожаров в помещениях с электронно-вычислительной техникой являются:

  1.  неисправность оборудования и нарушение режима производственного процесса;
  2.  высокая плотность размещения элементов микросхем и проводов;
  3.  неправильное устройство или неисправность отопления, систем вентиляции и кондиционирования воздуха;
  4.  самовоспламенение, самовозгорание отдельных веществ.

Пожаровзрывобезопасность в помещениях с ПЭВМ обеспечивается выполнением следующих мероприятий: (перечислить).

  •  использование электрооборудования закрытого типа;
  •  наличие пожарной сигнализации;
  •  наличие датчиков дыма;
  •  наличие огнетушителя;
  •  курение в отведённых местах;
  •  обучение сотрудников противопожарным правилам.

В рассматриваемом помещении есть пожарная сигнализация и датчики дыма, которые находятся в исправном состоянии. В ближайший год планируется приобретение огнетушителей типа ОУ-2.

4.2.1. Мероприятия и технические средства по предупреждению чрезвычайных ситуаций и ликвидации их последствий.

В таблице 9 представлены следующие чрезвычайные ситуации, которые могут возникнуть в помещении с персональным компьютером и в районе его расположения:


Таблица 9.  

Возможные ЧС на объекте и их последствия.

Наименование

возможной ЧС

Причины возникновения ЧС

Действия персонала

при ЧС

Способы

ликвидации

Мероприятия и технические средства по защите персонала и повышению устойчивости работы объекта

1.Удар молнии

Удар молнии является природным явлением и предсказать его появление невозможно.

во время ударов молнии не подходить близко к электропроводке, молниеотводу, водостокам с крыш, антенне, не стоять рядом с бытовыми приборами, а также не покидать здание.

выявление нарушений в работе оборудования и устранение их.

установка на здании с ПЭВМ средств молниезащиты

2.Пожар в помещении

короткие замыкания оборудования и электропроводка ненадлежащего качества, курение в неположенных местах, использование обогревателей с открытым нагревательным элементом.

незамедлительно сообщить об этом по телефону 01 в пожарную охрану (при этом необходимо назвать адрес объекта, место возникновения пожара, а также сообщить свою фамилию), или на ближайший пост охраны;

принять по возможности меры по эвакуации людей, тушению пожара и сохранности материальных ценностей.

локализация и тушение пожара в производственном помещении;

поиск и спасение пострадавших;

работы по разборке завалов ведутся сразу после ликвидации пожаров

своевременные проверки, ремонт и замена оборудования. Инспекция состояния. Выделение отдельных мест для курения.

3.Отключение

электроэнергии

аварии на электростанциях, обрывы проводов, аварии на оборудовании поддержки поставки электричества в помещения с ПЭВМ.

незамедлительно сообщить в службу ремонта электрического оборудования;

подключение резервных источников питания.

восстановление поврежденного оборудования;

восстановление поврежденных данных из резервных копий

приобретение и установка резервного оборудования для поддержания питания помещений электроэнергией, инспекция состояния оборудования, создание резервных копий данных.

4.Отказ электрооборудования

невовремя проведенная или не проведенная плановая инспекция, нарушения электроснабжения, перепады напряжения, короткие замыкания и неправильная эксплуатация оборудования персоналом.

ремонт оборудования;

замена оборудования;

восстановление данных

плановые инспекции по осмотру оборудования,своевременный ремонт и замена;

осмотр электрооборудования и своевременный ремонт;

обучение персонала правильной работе с оборудованием

4.2.2.  Мероприятия и технические средства по охране окружающей среды в районе расположения объекта исследования.

Основным загрязнителем воздуха является NO2 (более 4 – 5 ПДК) и пыль.

Причинами загрязнения ОС являются располагающиеся по близости железнодорожная магистраль.

Причиной загрязнения атмосферного воздуха также являются выхлопы автотранспорта. При работе двигателей выделяются такие вредные вещества, как: различные соединения свинца, угарный газ, углекислый газ и др.

Для уменьшения фоновой запыленности в помещении дисплейного класса рекомендуется:

  •  установить кондиционер типа БК-2500;
  •  ежедневная влажная уборка помещения;
  •  герметизация оконных и дверных проемов. 

Земельный участок вблизи здания благоустроен (СН 512-78) газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. Запрещено использование насаждений, выделяющих при цветении хлопья, волокнистые вещества и опущенные семена.

Работающая вычислительная техника вызывают электромагнитное излучение. Систематические воздействия электромагнитных излучений на людей могут вызвать функциональные изменения со стороны центральной нервной, сердечнососудистой и других систем организма. Для уменьшения воздействия электромагнитных излучений на находящихся в помещении дисплейного класса рекомендуется:

  •  снизить напряженность электромагнитного поля, вызванного работающей вычислительной техникой, путем использования металлических корпусов для системных блоков компьютеров;
  •  рационально разместить в помещении оборудование, т.е. соблюдать требуемое удаление рабочих мест друг от друга;
  •  установить рациональный режим труда и отдыха.

4.3. Проектирование системы кондиционирования воздуха для помещения с ЭВМ.

Задание: Спроектировать местную СКВ на автономных кондиционерах для помещения с ЭВМ. Размеры помещения: 18x9x4,2 м. Избытки явного тепла летом составляют 13,4 кВт. Избытки явного тепла зимой составляют 65% от летних. В помещении выделяется 2,1 г/ч пыли, и испаряется 415 г/ч этилового спирта. Число работающих в помещении - 6 чел.

  1.  Выбор схемы воздухообмена по удельной тепловой нагрузке на 1  площади пола.

Так как q<400 ВТ/, принимается схема "сверху - вверх", её применяют в помещениях с ПЭВМ.

  1.  Расчет потребного   количества  воздуха  для   обеспечения   санитарно-

гигиенических норм для данного помещения Lcr, .

где ty и tn - температура воздуха, соответственно удаляемого из помещения и поступающего в это помещение, °С. Принято: (ty - tn) = 10 °С.

где Сд = ПДК в рабочей зоне - концентрация вредного вещества, удаляемого из помещения, мг/м3. ПДК по пыли – 6, мг/м3. ПДК по этиловому спирту - 1000 мг/м3. С п =0 - концентрация вредного вещества в приточном

воздухе, мг/м3.

Наибольшее из значений: Ьтя, Ьхя, LпBp, LcBp принимается как Сг для дальнейшего расчета. Lcг = 4020 мг/м3.

  1.  Расчет   потребного   количества   воздуха   для   обеспечения   норм взрывопожарной безопасности Lб, м3/ч.

где Снк - нижний концентрационный предел распространения (НКПР) пламени. Для пыли Снк = 13,25 г/м3, а для этилового спирта Снк = 68 г/м3.

В качестве Lб принимается наибольшее из значений Lпб и LV Ьб =61м /ч.

  1.  Потребное   количество   кондиционированного   воздуха   для   данного помещения Ln равно наибольшему из значений Lcr и Lб. Lп=4020 м3/ч.
  2.  Минимальное количество наружного воздуха на работающих в данном помещении людей Lmin.

                                                             

где m = 60 м3/ч - норма воздуха на одного работающего, z = 1,1…1,5 -коэффициент запаса.

Lп > Lmin, тогда Lп = 4020 м3/ч - потребная производительность местной СКВ   по   воздуху   с   подачей   Lmin   =   540   м/ч   наружного   воздуха   и регулированием её до Lхя= 2613 м3/ч в холодный период года.

  1.  Выбор типа автономного кондиционера:

КТА1-10:    Производительность    по    воздуху    LB   =    10000    м3/ч. Холодопроизводительность Lх =46,5 кВт.

КТА2-5-02:      Производительность     по     воздуху     LB=5000     м3/ч. Холодопроизводительность Lх =24,4kBt.

где Kп=10,7 -  коэффициент потерь воздуха по табл.1 СНиП 2.04.05-91

К установке принимается кондиционер КТА12-10. Ny=4 шт. На рис. 4.3.1. показана схема размещения кондиционеров в компьютерном зале.

Рис. 4.3.1. Схема воздухообмена в компьютерном зале на автономных кондиционерах типа КТА12-10: 1 - наружный воздух; 2 - кондиционеры; 3 -кондиционированный воздух; 4 - рециркуляционный воздух; 5 - удаляемый нагретый воздух; 6 - вытяжной вентилятор; 7 - подвесной потолок; 8 - рабочие места с ПЭВМ.


В данном разделе произведена оценка характера выполненной работы, на основание которой разработаны рекомендации по улучшению организации работы на ПК.

Определен перечень профессиональных заболеваний, на основании которого сформулирован перечень мероприятий по их профилактике и предупреждению.

Проведена оценка помещения по электро опасности с разработкой инженерных решений по обеспечению электробезопасности.

Проведена оценка помещения по взрывопожарной опасности с разработкой перечня мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.

Классифицированы основные причины, способы ликвидации и мероприятия по защите персонала при возникновении ЧС.

 Подразделы :

  1.  Охрана труда в помещении с ПЭВМ(ЭВМ)
  2.  Общая характеристика помещения с ПЭВМ(ЭВТ)
  3.  Гигиеническая сертификация используемого оборудования (ПЭВМ, ЭВТ) и аттестация рабочих мест с ПЭВМ.
  4.  Санитарно-гигиенические и психофизические факторы условий труда в помещение с ПЭВМ(ЭВТ), мероприятия и технические средства по снижению их негативного влияния.

рассмотрены в дипломном проекте студента группы АТПП  Бушмарева А.В.


Заключение.

В ходе дипломного проектирования были выполнены:

-  схема автоматизации контура «топливо-воздух» с применением частотного регулирования  производительности вентилятора;

-   выбор приборов и средств автоматизации;

-  определение структурной схемы контура по каналам регулирования;

- методика оценки экономии электроэнергии при внедрении частотного регулирования производительности вентилятора;

Разработанные технические решения могут быть эффективно использованы в подобных задачах.

В экономическом разделе произведен расчет экономической эффективности внедрения схемы автоматизации, разработана должностная инструкция оператора котельной.

В разделе безопасность и экологичность рассмотрены вопросы  безопасности и экологичности проектируемого объекта, оценки условий труда, выбраны методы и средства защиты работников в помещении проектируемого объекта и предложены инженерные решения по обеспечению БЖД работников. Рассмотрено дерево отказов разработанного щита автоматизации.


Список литературы.

  1.  Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы: Справочное пособие. —М.: Энергоатомиздат, 1987. — 128 с.
  2.  Автоматика отопительных котлов и агрегатов.
    Берсенев И.С. и др. —  М.: Стройиздат, 1979. —376 с.
  3.  Клюев А. С., Глазов Б. В., Дубровский А. X., Клюев А. А. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Под ред. А. С. Клюева. —
    М.: Энергоатомиздат, 1990. — 464 с.
  4.  Шафрановский В. А. Справочник наладчика автоматики котельных установок. Симферополь: Таврия, 1987.— 176 с.
  5.  СНиП II-35-76. Котельные установки. Нормы проектирования.
  6.  ПБ-
  7.  Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Газооборудование и газоснабжение промышленных предприятий, зданий и сооружений. Наружное освещение. — М.:  Федеральное агентство по строительству и ЖКХ (Госстрой), 2006.
  8.  Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Системы противопожарной и охранной защиты. — М.:  Государственный комитет РФ по строительству и ЖКХ (Госстрой России), 1999.
  9.  Бережной С.А., Романов В.В., Седов Ю.И. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. — Тверь: ТГТУ, 1996.
  10.  Бережной С.А. Охрана труда в вычислительных центрах: Учебное пособие. — Калинин: КПИ, 1989. — 96 с.
  11.  Бережной С.А., Романов В.В., Седов Ю.И. Экология: Учебное пособие. — Тверь: ТГТУ, 1998.-204 с.
  12.  Практикум по безопасности жизнедеятельности / С.А. Бережной, Ю.И. Седов, Н.С. Любимова и др.; Под ред. С.А. Бережного. — Тверь: ТГТУ, 1997.—140 с.
  13.  Сборник типовых расчетов и заданий по экологии /  С.А. Бережной, Ю.И. Седов, Н.С. Любимова и др.; Под ред. С.А. Бережного. — Тверь: ТГТУ, 1999.—160 с.
  14.  Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. — Л.: Энергия, 1976.
  15.  Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
  16.  Правила устройства электроустановок (ПУЕ) / Минэнерго СССР. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
  17.  Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87 / Минэнерго СССР – М.: Энергоатомиздат, 1989.
  18.  СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, ПЭВМ и организации работы.- М.: ИИЦ Госкомсанэпидемнадзора России, 1996.
  19.  ГОСТы системы стандартов безопасности труда (ГОСТ 12.1.003-83*, ГОСТ 12.1.004-91, ГОСТ 12.1.005-88, ГОСТ 12.1.012-90, ГОСТ 12.1.013-78, ГОСТ 12.2.003-81, ГОСТ 12.3.002-75, ГОСТ 12.1.046-85).
  20.  СНиП 2.01.02-85.
  21.  СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование/ Госстрой СССР.- М.: АПП ЦИПТ 1992.

22. В.А. Демченко. Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС. Одеса: Астропринт – 2001 г.

23.  Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. АО ВНИИЭ и МЭИ. Москва 1997 г.

24. 2. В.А. Гольстрем, А.С. Иваненко "Справочник энергетика промышленных предприятий" Изд. 4-е. Киев.: "Техника" 1977 г. с. 293.

25. Аэродинамический расчет котельных установок. (нормативный метод). под ред. С.И. Мочана. Изд. 3-е. Л.:"ЭНЕРГИЯ" 1977 г.

26. ОАО "МОВЕН". Каталог "Тягодутьевые машины: Вентиляторы и дымососы".


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28317. Понятие, порядок образования и деятельности производственных и потребительских кооперативов 16.7 KB
  Число членов кооператива не может быть менее пяти человек. Членами кооператива могут быть граждане Российской Федерации иностранные граждане лица без гражданства. Законодательно установлены права и обязанности члена кооператива. Член кооператива вправе: 1 участвовать в производственной и иной хозяйственной деятельности кооператива а также в работе общего собрания членов кооператива с правом одного голоса; 2 избирать и быть избранным в наблюдательный совет исполнительные и контрольные органы кооператива; вносить предложения об улучшении...
28318. Некоммерческие организации (НКО) как юридические лиц 15.86 KB
  Большинство НКО представляют собой корпорации основанные на принципах членства но чаще встречаются ЮЛ не являющиеся корпорациями фонды учреждения автономные НКО. Потребительским кооперативом признается основанная на началах членства организация созданная для удовлетворения материальных и иных потребностей участников путем объединения ими имущественных взносов ст. Товариществом собственников жилья признается организация созданная на началах членства гражданами или иными собственниками жилья для совместного использования находящихся в...
28319. Участие публично-правовых образований (ППО) в гражданско-правовых отношениях 15.9 KB
  Участие публичноправовых образований ППО в гражданскоправовых отношениях. Участие государства и иных ППО в вещных отношениях: РФ ее субъекты и МО являются собственниками своего имущества и в этом качестве участвуют в вещных ПО. Как собственники своего имущества ППО независимы друг от друга и выступают в ГПО как самостоятельные равноправные и имущественно обособленные субъекты например государство может устанавливать порядок приватизации но не может определять объекты. РФ не отвечает своей казной по обязательствам иных ППО а последние...
28320. Объекты гражданских правоотношений: понятие, виды 14.94 KB
  Статья 128 содержит перечень таких объектов: а вещи включая деньги и ЦБ иное имущество в том числе имущественные права; б работы и услуги; в информация; г результаты интеллектуальной деятельности и исключительные права на них интеллектуальная собственность; д нематериальные блага. Общеизвестно что объектом правового регулирования может выступать поведение деятельность людей а вещи и иные материальные и нематериальные блага составляют объект соответствующих действий субъектов ПО. Виды объектов ГПО: а К материальным благам...
28321. Вещи: понятие, сравнительная характеристика с имуществом, классификация 15.8 KB
  Вещи: понятие сравнительная характеристика с имуществом классификация. Вещи являются результатами труда имеющие в силу этого определенную экономическую ценность. Вещи становятся объектами права собственности и других вещных прав. С этой точки зрения вещи делятся на 3 группы: а вещи разрешенные в обороте – свободное обращение без специального разрешения публичной власти; б вещи ограниченные в обороте – могут принадлежать только определенным участникам оборота оружие либо находится в обороте по специальному разрешению валютные...
28322. Понятие, виды и особенности правового режима ценных бумаг 16.33 KB
  Если бы право могло быть осуществлено беспрепятственно без бумаги то ему незачем было искать воплощение в бумаге. К ценным бумагам относятся: государственная облигация; облигация; вексель; чек; депозитный и сберегательный сертификаты; банковская сберегательная книжка на предъявителя; коносамент; акция; приватизационные ценные бумаги и другие документы которые законами о ценных бумагах или в установленном ими порядке отнесены к числу ценных бумаг. Ценные бумаги могут быть классифицированы по различным признакам. Так по содержанию...
28323. Сделки: понятие, признаки, виды 20.42 KB
  Сделки акты осознанных целенаправленных волевых действий физических и юридических лиц совершая которые они стремятся к достижению определенных правовых последствий. Сущность сделки составляют воля и волеизъявление сторон. Волеизъявление важнейший элемент сделки с которым как правило связываются юридические последствия. Признаки сделки: 1.
28324. Условия действительности сделок. Последствия признания сделок недействительными 16.85 KB
  Действительность сделки означает признание за ней качеств юридического факта порождающего тот правовой результат к которому стремились субъекты сделки. Действительность сделки определяется законодательством посредством следующей системы условий: законность содержания; способность физических и юридических лиц совершающих ее к участию в сделке; соответствие воли и волеизъявления; соблюдение формы сделки. Законность содержания сделки означает ее соответствие требованиям законодательства. Законность содержания сделки предполагает ее...
28325. Недействительность сделок: понятие, виды, последствия 22.11 KB
  Недействительность сделки означает что она не влечет юридических последствий на достижение которых была направлена но в то же время порождает последствия установленные законом в связи с ее не действительностью. ГК РФ подразделяет недействительные сделки на ничтожные и оспоримые. В теории гражданского права такие сделки называются абсолютно недействительными. Ничтожные сделки не влекут возникновения изменения или прекращения гражданских прав и обязанностей на которые они были направлены.