Охрана труда и техника безопасности, расчет вентиляции и защитного зануления

9. Охрана труда и техника безопасности В процессе дипломного проектирования ведется опытно-конструкторская разработка устройства постановки помех. В рамках разработки проводится эксперимент. Задачей эксперимента является выяснение зависимости подавления полезного сигнала в приемном устройстве сигналом с изменяющейся частотой. Работы проводятся на лабораторном стенде радиотехнической лаборатории.При проведении эксперимента работа происходит при искусственном освещении, измерительная аппаратура использует высокое напряжение. 9.1 Влияние внешних факторов на организм человека и требования, предъявляемые к этим факторам в радиотехнической лаборатории Действие электрического тока на организм человека.

Степень воздействия электротока на организм человека зависит от его величины о протяженности воздействия.В случае если устройства питаются от напряжения 380220 В или 220127 В в электроустановках с заземленной нейтралью применяется защитное зануление. Назначение зануления.

Зануление применяется в четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ с заземленной нейтралью. Зануление осуществляет защиту путем автоматического отключения поврежденного участка электроустановки от сети и снижение напряжения на корпусах зануленного электрооборудования до безопасного на время срабатывания защиты.Из всего выше сказанного делаем вывод, что основное назначение зануления - обеспечить срабатывание максимальной токовой защиты при замыкании на корпус. Для этого ток короткого замыкания должен значительно превышать установку защиты или номинальный ток плавких вставок.

Далее приведем принципиальную схему зануления на рис. 23 Рис. 23. Схема зануления. Ro - сопротивление заземления нейтрали Rh - расчетное сопротивление человека 1- магистраль зануления 2- повторное заземление магистрали 3- аппарат отключения 4- электроустановка паяльник 5- трансформатор. Сила тока зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления участка тела. Сопротивление участка тела складывается из сопротивления тканей внутренних органов и сопротивления кожи. При расчете принимается R1000 Ом. Воздействие тока различной величины приведено в таблице 1. Таблица 9.1 Ток, мАВоздействие на человекаПеременный токПостоянный ток0,5ОтсутствуетОтсутствует0,6-1,5Легко е дрожание пальцевОтсутствует2-3Сильное дрожание пальцевОтсутствует5-10Судороги в рукахНагрев12-15Трудно оторвать руки от проводовусиление нагрева20-25руки парализует немедленноусиление нагрева50-80Паралич дыханиязатруднение дыхания90-100при t 3 сек паралич сердцапаралич дыхания К электроустановкам переменного и постоянного тока при их эксплуатации предъявляют одинаковые требования по технике безопасности. 9.2 Расчетная часть Расчет зануления Спроектировать зануление электрооборудование с номинальным напряжением 220 В и номинальным током 10 А. Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе.

Выбираем сечение алюминиевого провода S2.5 мм. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением 350125 мм в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка - 0,25 км. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расщепителем на ток Iном100 А. Второй участок проложен кабелем АВРЕ 325110 мм длиной 0,075 км. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400220 В. Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке - стальной трубой.

Рис. 24. Схема питания оборудования TT - трансформатор ТП - трансформаторная подстанция РП - распределительный пункт СП - силовой пункт.

Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя 9.1 где Кп - пусковой коэффициент 0,5 4,0 Значение коэффициента К принимается в зависимости от типа электрических установок 1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то К выбирается в пределах 1,251,2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит от величины тока уменьшается с ростом тока, то в целях ускорения отключения К принимают 3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же К3. Выбираем стандартный предохранитель на 15 А. Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление.

Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом. Расчетная проверка зануления Определим расчетное значение сопротивления трансформатора Рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков 9.2 где l - длина провода S - сечение провода - удельное сопротивление материала для алюминия 0,028 0ммм2км. Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трех участков Ом 9.3 Ом 9.4 Ом 9.5 RФ10,14 0м RФ20,084 0м RФ3 0,336 0м Полное активное сопротивление фазного провода RФе О, 56 0м Рассчитаем активное сопротивление фазного провода с учетом температурной поправки, считая нагрев проводов на всех участках равным Т55 С. Ом, 9.6 где град - температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Активное сопротивление нулевого защитного проводника Ом 9.7 Ом 9.8 Для трубы из стали 1,8 Омкм Ом 9.9 Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно RM3 е RM3 1RМЗ 2RM3 30,544 Oм 9.10 Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода ХФ ХФМ - ХФL 9.11 Для магистрали зануления ХМ3 ХМ3 М - ХМ3 L 9.12 где ХМ3 и ХФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления ХМ3 и ХФ1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.

Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления определяются по формуле ХФМ ХМ3 М 0145 lgdФМ3 , 9.13 где d - расстояние между фазным и нулевым проводом. для 1 и 2 d15 мм, для 3 d9.5 мм Х ФМ1Х М3М0,145 lg150,17 Ом. 9.14 Х ФМ2Х М3М0,145 lg150,17 Ом. 9.15 Х ФМ3Х М3М0,145 lg9,50,142 Ом. 9.16 Суммарное сопротивление на всех участках Х ФМ Х М3М 30,1450,482 Ом 9.17 Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле XФL XL L , где XL- удельное сопротивление самоиндукции, Омм. XL1 0,090,250,023 Oм XL20,0680,0750,005 Oм XL3 0,030,030,0009 Oм Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода ХФL0,029 Oм XM3L1 0,0680,250,017 Oм XM3L2 0,030,0750,0025 Oм XM3L30,1380,030,004 Oм. Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления XM3L0,024 Oм Суммарное внешнее индуктивное сопротивление ХФ0,435-0,03140,453 Ом ХМ30,435-0,02440,458 Ом Определяем внутреннее индуктивное сопротивление ХФ1-2 XM31-20,0570,0750,001 Ом ХФ30,01570,030,0005 Oм Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления ZФ0,78 Ом ZM30,79 Oм Ток однофазного КЗ определим по формуле IКЗ 2200,780,79132 А 9.18 Сравним расчетные параметры с допустимыми IКЗ132 12 А Кроме того, должно выполняться условие ZM3 2 ZФ Условие выполняется. 9.3 РАСЧЕТ МЕСТНОЙ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Вентиляция организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными газами, парами, пылью, а также улучшающий метеорологические условия в цехах.

По способу подачи в помещение свежего воздуха и удалению загрязненного, системы делят на естественную, механическую и смешанную.

Механическая вентиляция может разрабатываться как общеобменная, так и местная с общеобменной.

Во всех производственных помещениях, где требуется надежный обмен воздуха, применяется приточно-вытяжная вентиляция.

Высота приемного устройства должна зависеть от расположения загрязненного воздуха.

В большинстве случаев приемные устройства располагаются в нижних зонах помещения.

Местная вентиляция используется для удаления вредных веществ 1 и 2 классов из мест их образования для предотвращения их распространения в воздухе производственного помещения, а также для обеспечения нормальных условий на рабочих местах. 9.4 РАСЧЕТ ВЫДЕЛЕНИЙ ТЕПЛА А Тепловыделения от людей Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры окружающего воздуха и скорости движения воздуха.

В расчете используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение температуры воздуха в помещении.Для умственной работы количество явного тепла, выделяемое одним человеком, составляет 140 ВТ при 10оС и 16 ВТ при 35оС. Для нормальных условий 20оС явные тепловыделения одного человека составляют около 55 ВТ. Считается, что женщина выделяет 85, а ребенок 75 тепловыделений взрослого мужчины.

В рассчитываемом помещении 5х10 м находится 5 человек. Тогда суммарное тепловыделение от людей будет Q1555275 ВТ 9.19 Б Тепловыделения от солнечной радиации.Расчет тепла поступающего в помещение от солнечной радиации Qост и Qп ВТ, производится по следующим формулам - для остекленных поверхностей QостFостqостAост 9.20 - для покрытий QпFпqп 9.21 где Fост и Fп - площади поверхности остекления и покрытия, м2 qост и qп тепловыделения от солнечной радиации, Втм2, через 1 м2 поверхности остекления с учетом ориентации по сторонам света и через 1 м2 покрытия Аост коэффициент учета характера остекления.

В помещении имеется 2 окна размером 2х1,2 м2. Тогда Fост4,8 м2. Географическую широту примем равной 55о, окна выходят на юго-восток, характер оконных рам с двойным остеклением и деревянными переплетами.Тогда, qост145 Втм2, Аост1,15 Qост4,81451,15800 Вт Площадь покрытия Fп20м2. Характер покрытия с чердаком. Тогда, qп6 Втм2 Qп206120 Вт Суммарное тепловыделение от солнечной радиации Q2QостQп800120920. Вт 9.22 В Тепловыделения от источников искусственного освещения.

Расчет тепловыделений от источников искусственного освещения проводится по формуле Q3Nn1000, Вт 9.23 Где N суммарная мощность источников освещения, кВт n коэффициент тепловых потерь 0,9 для ламп накаливания и 0,55 для люминесцентных ламп. У нас имеется 20 светильников с двумя лампами ЛД30 30Вт и 2 местных светильника с лампами Б215-225-200 или Г215-225-200. Тогда получаем Q32020.030.5520.20.910001020 Вт Г Тепловыделения от радиотехнических установок и устройств вычислительной техники.

Расчет выделений тепла проводится аналогично расчету тепловыделений от источников искусственного освещения Q4Nn1000, Вт 9.24 Коэффициент тепловых потерь для радиотехнического устройства составляет n0,7 и для устройств вычислительной техники n0,5. В помещении находятся 3 персональных компьютера типа Pentium PRO по 600 Вт вместе с мониторами и 2 принтера EPSON по 130 Вт. Q430.620.130.510001030 Вт Суммарные тепловыделения составят QсQ1Q2Q3Q43245 Вт 9.25 Qизб избыточная теплота в помещении, определяемая как разность между Qс теплом, выделяемым в помещении и Qрасх теплом, удаляемым из помещения. QизбQс-Qрасх 9.26 Qрасх0,1Qс324,5 Вт Qизб2920,5 Вт 9.5 РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО ВОЗДУХООБМЕНА Объем приточного воздуха, необходимого для поглощения тепла, G м3ч, рассчитывают по формуле G3600QизбCрptуд-tпр 9.27 Где Qизб теплоизбытки Вт Ср массовая удельная теплоемкость воздуха 1000 ДжкгС р плотность приточного воздуха 1,2 кгм3 tуд, tпр температура удаляемого и приточного воздуха. Температура приточного воздуха определяется по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Поскольку удаление тепла сложнее провести в теплый период, то расчет проведем именно для него, приняв tпр18оС. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле tудtрзah-2 9.28 Где tрз температура в рабочей зоне 20оС а нарастание температуры на каждый метр высоты зависит от тепловыделения, примем а1оСм h высота помещения 3,5м tуд2013,5-221,5оС G2160, м3ч 9.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ ВОЗДУХОВОДА Исходными данными для определения поперечных размеров воздуховода являются расходы воздуха G и допустимые скорости его движения на участке сети V. Необходимая площадь воздуховода f м2, определяется по формуле V3 мс fG3600V0,2 м2 9.29 Для дальнейших расчетов при определении сопротивления сети, подборе вентилятора и электродвигателя площадь воздуховода принимается равной ближайшей большей стандартной величине, т.е. f0,246 м2. В промышленных зданиях рекомендуется использовать круглые металлические воздуховоды.

Тогда расчет сечения воздуховода заключается в определении диаметра трубы.

По справочнику находим, что для площади f0,246 м2 условный диаметр воздуховода d560 мм. 9.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СЕТИ Определим потери давления в вентиляционной сети. При расчете сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании.

Естественным давлением в системах механической вентиляции пренебрегают.

Для обеспечения запаса вентилятор должен создавать в воздуховоде давление, превышающее не менее чем на 10 расчетное давление.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула PRLEiV2Y2 9.30 Где R удельные потери давления на трение на участках сети L длина участка воздуховода 8 м Еi сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода V скорость воздуха на участке воздуховода, 2,8 мс Y плотность воздуха принимаем 1,2 кгм3. Значения R, определяются по справочнику R по значению диаметра воздуховода на участке d560 мм и V3 мс. Еi в зависимости от типа местного сопротивления. Результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице 9.2, для сети, приведенной на рисунке 25 ниже. Рис. 25. Таблица 9.2. Расчет воздуховодов сети. уч.G м3чL мV мсd ммМ ПаR ПамRL ПаЕiW ПаР Па1216052,85604,70,0180,092,19,879,96122 16032,85604,70,0180,0542,411,2811,334343 2034,563012,20,0330,0990,910,9811,079421 6032,85604,70,0180,0542,411,2811,3345648 026,763026,90,0770,1540,924,2124,2646216 032,85604,70,0180,0542,411,2811,33478640 38,963047,50,0770,5310,628,5029,031 Где МV2 Y2, WMEi 9.31 PmaxP1P3P5P774,334 Па. 9.32 Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют Р74,334 Па. 9.8 ПОДБОР ВЕНТИЛЯТОРА И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Требуемое давление, создаваемое вентилятором с учетом запаса на непредвиденное сопротивление в сети в размере 10 составит Pтр1,1P81,7674 Па 9.33 В вентиляционной установке для данного помещения необходимо применить вентилятор низкого давления, т.к. Ртр меньше 1 кПа. Выбираем осевой вентилятор для сопротивлений сети до 200 Па по аэродинамическим характеристикам т.е. зависимостям между полным давлением Ртр Па, создаваемым вентилятором и производительностью Vтр мч. С учетом возможных дополнительных потерь или подсоса воздуха в воздуховоде необходимая производительность вентилятора увеличивается на 10 Vтр1,1G9504 мч 9.34 По справочнику выбираем осевой вентилятор типа 06-300 N4 с КПД nв0,65 первого исполнения.

КПД ременной передачи вентилятора nрп1,0. Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле 9.35 N332 Вт По мощности выбираем электродвигатель АОЛ-22-2 с мощностью N0,6 кВт и частотой вращения 2830 обмин.