Технічне обслуговування і ремонт устаткування підприємств машинобудування

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти, науки, молоді та спорту України

Криворізький коксохімічний технікум

Національної металургійної академії України

Методичні вказівки

до виконання лабораторного практикуму з предмету

«Охорона праці в галузі»

«Технічне обслуговування і ремонт устаткування підприємств машинобудування»



Анотація

Даний методичний посібник складений для проведення лабораторного практикуму в умовах комп'ютерної бази спеціальності.

Введення в дію інноваційних інтерактивних методів навчання додатково потребує високої кваліфікації викладачів і знання комп'ютерних технологій та наявності ліцензійного програмного забезпечення.

У даному посібнику вказані новітні технології планування, виконання і розрахунок заходів із техніки безпеки, шляхи проведення розрахунків, як активним так і інтерактивним методом.

Для повноцінного виконання лабораторного практикуму по предмету «Охорона праці в галузі» створена база довідкової інформації, яка може бути використаною для курсового та дипломного проектування.

Запропонована методика виконання лабораторно-практичних робіт спонукає студентів до самостійного вирішення виробничих ситуацій. Конкретизація шляхів визначення технологічних параметрів безпечної роботи обладнання дозволяє проводити не тільки виконання відповідних розрахунків, а і обґрунтування їх висновків.

Посібник має необхідну наочність, виконаний відповідно Державних стандартів та вимог технікуму по оформленню документації - це дозволяє навчити студентів оформлювати звіти, а на далі курсові та дипломні проекти.

Для викладачів методичний посібник цінний приведеним удосконаленим шляхом проведення розрахунків із застосуванням ПК лабораторним шляхом.

Інструкція по проведенню лабораторно-практичних робіт

Лабораторний практикум з предмету «Охорона праці в галузі» розроблені на основі реальних даних заходів безпеки на металургійному виробництві підприємства ПАТ «Арселор Міттал Кривий Ріг». Вони ґрунтуються на проектуванні заходів відповідно умов виробництва.

Маючи подетальну основу обладнання, у лабораторних умовах за допомогою новітніх технологій (комп'ютерне забезпечення) можливо на протязі двох академічних годин запобіжних заходів, виконати перевірочні розрахунки обладнання, зважаючи на конкретні умови виробництва.

Виконання роботи розділяється на кілька етапів: теоретична база, розрахункова частина, осмислення та обґрунтування, теоретичне підтвердження отриманих практичних вмінь.



Введення

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з предмета “Охорона праці в галузі” включають теоретичну і практичну частину.

Теоретична частина має на меті вивчення розділів.

Практична частина має на меті розрахунки параметрів вентиляції шумозахисту, обчислення основних характеристик елементів електрозахисних систем та систем грозозахисту.

По названим темам кожна практична робота має теоретичні запитання, на які потрібно дати відповідь перед виконанням практичної частини.

Практична частина включає задачу й 30 числових варіантів для обчислення. При виконанні практичної частини потрібно користуватись для вибору коефіцієнтів технічними довідниками, графіками, таблицями.

По виконанні кожної практичної роботи потрібно зробити висновок про ефективність і доцільність виконаних розрахунків, оптимальність розрахункових характеристик.



1. Лабораторно-практична робота №1

ТЕМА: «Заходи по усуненню забруднення повітря і шумозахисту ».

МЕТА: Лабораторно-практичним шляхом навчитися визначати параметри вентиляційного та шумозахисного обладнання

ХІД РОБОТИ

Теоретична частина

Зменшення запилености повітря у виробничих приміщеннях досягається пристроєм місцевої механічної витяжної вентиляції, що вловлює пил у місця її утвору.Кількість повітря, що віддаляється пристроями місцевої вентиляції, ухвалюється залежно від конструкції приймача місцевого отсоса, а також від характеру шкідливих виділень, швидкості й напрямку їх руху. При цьому найчастіше керуються швидкістю усмоктування повітря в отворах місцевого отсоса, вибираючи її такий, при якій можливий найбільш повний захват шкідливих виділень.

Природня вентиляція (аерація) Природній повітрообмін у виробничім приміщенні відбувається під впливом двох факторів: різниці температур (а внаслідок цього плотностей зовнішнього й внутрішнього повітря), що створює тепловий тиск, до дії вітру, що створює вітровий тиск. Такий повітрообмін, здійснюваний у заздалегідь заданих обсягах і регульований відповідно до зовнішніх метеорологічних умов, називається аерацією.

Механічна вентиляція За допомогою механічної вентиляції повітря розподіляють відповідно до заданих умов: чисте повітря подають у певні ділянки цеху, а забруднений, що віддаляється від місць утвору вредностей, відводять на будь-які необхідні відстані. Механічна вентиляція може бути приточной і витяжний.

Приточная вентиляційна установка із пристроями для обробки зовнішнього повітря (нагрівання, очищення від пилу) складається з наступних основних елементів: воздухоприемного пристрою у вигляді каналу або шахти фільтра для очищення повітря від пилу, повітронагрівача з обхідним каналом, вентилятора, мережі воздуховодов і приточных патрубків і насадок.

Тиск Рв, яке створює вентилятор, являє собою різниця тисків -- підвищеного після вентилятора й розрідження перед вентилятором.

Воздухозаборные отвору постачають нерухливими ґратами з похилими планками, що захищають отвору від влучення атмосферних опадів. Швидкість руху повітря у воздухозаборных ґратах і шахтах ухвалюють звичайно 3-7 м/с. Для попереднього нагрівання повітря в холодний період року застосовують калорифери двох видів: одноходові (теплоносій -- пар або вода при швидкості не менш 0,1 м/с) і багатоходові (теплоносій -- вода).Місцеві отсосы й укриття. Повітряні душі й завіси

Місцеві отсоси застосовують у металургійних цехах для видалення вредностей (пили, газів, пари, вологи, тепла) у заданій крапці приміщення. Місцевий отсос складається із приймача для вловлювання вредностей, трубопроводу й вентилятора. Забруднене повітря по трубопроводу попередньо надходить у пристрій для очищення й )атем викидається в атмосферу. Залежно від розташування джерела забрудненого повітря щодо приймача застосовують різні види місцевих отсосов: кожухи, парасолі або комбіновані конструкції Кожухи застосовують тоді, коли джерело перебуває пнутри приймача й повідомляється з навколишнім повітрям через порівняно невеликий отвір для роботи або контролю. До них ставляться фасонні приймачі, які монтуються, наприклад, в абразивних кіл, і ін.

Парасолі застосовують у тих випадках, коли приймач перебуває на деякій відстані від джерела й навколишнє повітря може вільно надходити з усіх боків і впливати на джерело.

Для зниження вмісту пилу розраховуємо процеси обробки повітря у системі приточної вентиляції дозуючого відділення вуглепідготовчого цеху

У виробничому приміщені зимою та літом вимагається підтримувати температуру Т = 180С та відносну вологість Y = 60%.

У приміщенні у результаті випаровування води, що має температуру 150 С, виділяється волога.

Випарування відбувається за рахунок тепла повітря та складає W = 4 кг/год. Зайві тепловиділення: літом Q1 = 10000 ккал/год, зимою Q2 = 3000 ккал/год.

Початкові дані

Розрахункові параметри зовнішнього повітря:

літом температура Тнар л ,0С,- таблиця 1

відносна вологість Yл %; таблиця 1

зимою температура Тнар з 0С, таблиця 1

відносна вологість Yз %. таблиця 1

Перепад температури 3 - 60С

Таблиця 1 Початкові данні

Варіант	Тнар л 0С	Yл %;	Тнар з 0С	Yз %.
1	35	75	-20	85
2	22	70	-15	80
3	26	65	-10	70
4	29	60	-25	85
5	21	75	-18	85
6	19	70	-22	80
7	20	65	-20	80
8	26	60	-15	70
9	29	75	-10	85
10	19	75	-25	85
11	20	70	-18	80
12	26	65	-22	70
13	29	60	-18	85
14	30	75	-22	80
15	31	70	-12	70
16	26	65	-14	85
17	29	60	-15	85
18	21	75	-10	80
19	19	70	-25	70
20	20	65	-15	85
21	26	60	-10	85
22	29	75	-25	80
23	35	70	-18	70
24	22	65	-22	85
25	26	60	-12	80
26	29	75	-14	70
27	21	70	-20	85
28	19	65	-15	85
29	20	60	-10	80
30	26	75	-25	70

Рішення

Розрахункові параметри зовнішнього повітря: літом температура Тнар = 220С, відносна вологість Y = 70%; зимою температура Тнар = -150С, відносна вологість Y = 80%.

Рециркуляція зимою з метою збереження тепла допускається у межах 80% від загальної кількості повітря.

Розрахунок.

Через того, що необхідний максимальний повітрообмін, що визначає продуктивність установки, відповідає літньому режиму, розрахунок почнемо з цього режиму.

Визначаємо кутовий коефіцієнт, що характеризує процес:

j/d = Q/W = Q1/W = 10000/4 = 2500 ккал/кг.

Перепад температури приточного повітря та повітря усередині приміщення звичайно приймається рівним 3 - 50С; тоді температура приточного повітря складе Тпр = 18 - 3 = 15С.

На j - d - діаграмі через точку В, що характеризує стан повітря усередині приміщення, проводимо лінію, паралельну лучу (кутового масштабу), котрий рівний 2500, та знаходимо на перетинанні її з лінією Т = 150С точку П, що визначає параметри приточного повітря.

Якщо прийняти, що приточне повітря буде складатися із суміші повітря, що пройшов крізь зрошувальну камеру, та рециркуляційного повітря, то точка К, що визначає стан тієї частини повітря, котра пройшла крізь зрошувальну камеру, має бути лежати на продовженні прямої ВП.

Приймати, що у камері зрошування буде досягнута відносна вологість Y = 95%, знаходимо на перетинанні продовження лінії ВП з кривою Y = 95% шукану точку К кінцевого стану повітря, що пройшов крізь камеру зрошування.

Відношення відрізків ПВ/ВК = 0,67, що відповідає 67% рециркуляційного повітря, що підмішується після дощового просторові. Кількість повітря, що підмішується до камери зрошування, має бути складати:

80% - 67% = 13%

Тому що кількість свіжого повітря по завданню має складати 20% від загального повітрообміну, то кількість рециркуляційного та свіжого повітря при змішуванні перед дощовим простором має бути рівним:

20% + 13% = 33%

Для отримання параметрів суміші перед зрошувальною камерою з'єднаємо точку В, що характеризує стан рециркуляційного повітря (повітря приміщення), з точкою Н, що відповідає параметрам зовнішнього повітря.

Ділимо отриманий відрізок ВН на дві частини с співвідношенням розмірів частин 13/33 = 0,4 та 20/33 = 0,6 та отримаємо шукану точку С, відповідну параметрам суміші повітря перед зрошувальною камерою.

Очевидно, у зрошувальній камері ця суміш має бути доведена до стану, котре характеризується точкою К.

Процес охолодження зображений у вигляді прямої СК, точка перетину якої з кривою насичення Y = 100% буде відповідати необхідної середньої температурі води що охолоджує + 7,70С.

Знати останню, можна зробити розрахунок усіх елементів зрошувальної камери, у тому числі і охолоджувача.

При зимньому режимі картина змінюється.

Кутовий коефіцієнт проміння процесу у цьому випадку буде рівний:

j/d = Q/W = Q2/W = 3000/4 = 750 ккал/кГ

Тому як що ані волого виділення, ані повітрообмін не зміняються, то волого зміст приточного повітря має зберігатись таким же, як і для літнього періоду. На перетину ліній цього волого змісту d = 7,4 Г/кГ з промінням 750, проведеним із точки В, знаходимо точку П, що характеризує параметри приточного повітря зимою.

Очевидно, повітря, що виходить із зрошувальної камери, має володіти волого місткістю dн, рівному волого змісту приточного повітря. Крім того, при граничний ефективності роботи камери відносна вологість його буде рівною Yк = 95%. Враховуючи це, проводимо із точки П вертикальну лінію d = const до перетинання її з кривою Y = 95% та отримаємо точку К, що визначає стан повітря після зрошувальної камери. Зміна стану повітря від параметрів, що характеризуються точкою К, до параметрів, що характеризуються точкою П, здійснюється калориферами.

Передбачається, що процес зміни стану повітря у дощовому просторі піде по лінії j = const, що проходить через точку К.

З'єднаємо точку Н (стан зовнішнього повітря зимою) з точкою В (стан рециркуляційного повітря) прямою лінією, поділяючи її на два відрізки с співвідношенням 0,8 : 0,2 (у відповідності с допустимим процентом рециркуляції), отримуємо точку С стану суміші перед калориферами першого підігріву.

Роль калориферів першого підігріву полягає у підігріві повітря до такого стану, котре забезпечує можливість адіабатичного зволожування у зрошувальної камері. Тому точка Р, що характеризує стан повітря після проходження калориферів першого підігріву і до вступу його в зрошувальну камеру, має знаходитися на перетину лінії волого місткості, що відповідає точки С, та тепломісткості, що відповідає точки К.

Практична частина

Рисунок 1 Схема для визначення режимів роботи установки для обробки зовнішнього повітря у літній період



Рисунок 2 Схема для визначення режимів роботи установки для обробки зовнішнього повітря у зимовий період

Висновок: Знаходячи таким чином параметри повітря у всіх стадіях процесу його обробки, можна розрахувати окремі елементи пристрою для обробки повітря, тобто зрошувальну камеру та калорифери, захистивши комфортну зону для працівників.

Теоретична частина

Робота багатьох машин, aгpeгaтів, механізмів, апаратів і т.д. супроводжується шумом і вібраціями.

При виконанні проектної pоботи варто враховувати це й передбачити певні міри по зниженню шуму й вібрацій.

В першу чергу треба при плануванні підприємств гучні цехи розміщати з підвітреної сторони стосовно менш гучних цехів і на достатній від них відстані.

Крім заходів щодо послаблення i шумоутворення в самих джерелах, конструктивними й технологічними заходами, а також засобами індивідуального захисту, зменшити шум можна шляхом обмеження його поширення засобами звукоізоляції й видаленням джерел шуму на певні відстані.

Послаблення шуму з відстанню (на відкритому просторі) визначається по формулі

Lr = Lдж -20 lgr ,

де Lr - рівень шуму на відстані r від джерела, дб;

Lдж - рівень шуму джерела, дб;

r - відстань від джерела, м.

Відстань r, на яку повинні бути віддалені джерела шуму від інших, менш гучних будов і ступінь звукоізоляції визначають по формулі.

lqr = ,

де Lдж - рівень шуму джерела, дб;

Lд - припустимий рівень шуму в приміщенні, яке підлягає ізолюванню, він знаходиться в межах 50 … 85 дб; при 130 дб спостерігаються неприємні, болючі відчуття у вухах; при 140 дб - необернені зміни в слуховому органі, що ведуть до зниження сприйняття звуків.

U - звукоізоляція конструкцій, що обгороджують; величина U залежить від розташування джерела шуму стосовно ізолюємого приміщення:

1 Якщо ізолюєме приміщення звернене убік джерела шуму, то:- при відкритому джерелі, U = 5 дб; - при закритому джерелі (що перебуває усередині будинку) U = 10 дб.

2 Якщо воно звернене в протилежну сторону від джерела шуму, то: при відкритому джерелі U = 10-15 дб; при закритому U = 20-30 дб.

К - коефіцієнт, рівний 15 або 20.

К= 15, якщо ізолюємі від шуму будови розташовані на відстані до 100 м від джерела шуму і в окружності до 100 м є кілька будинків.

К = 20, якщо ізолюємі від шуму будови розташовані на відстані більше 100мм від джерела шуму і на відкритих територіях.

Ступінь ослаблення сили звуку перешкодою U , тобто звукоізоляцію в дб, можна визначити, виходячи із припустимого по нормах гучності шуму із запасом 3-5 дб по наступній формулі:

U = lu - (Lд +3+5), дб,

де Lu - рівень шуму джерела, дб;

Lд - припустимий рівень сили шуму, дб .

Звукоізолюючу здатність однорідних огороджуючих конструкцій (стін, перегородок, перекриттів) визначають по емпіричним формулам:

При масі 1 м2 огороджуючої конструкції до 200 кг

U =13,5 lqР + 13, дб;



При масі 1 м2 огороджуючої конструкції більше 200 кг

U =23 lqР - 9, дб;

де U - звукоізоляція огородження, дб;

Р - маса 1 м2 огороджуючої конструкції, кг/м2 (див./8/), стор. 39, табл.41), визначається з табл.1.1.

Таблиця 2 Характеристики матеріалів шумоізолюючих перешкод

(Варіант)Матеріали і конструкції	Товщина конструкції, см	Маса 1 м2, кг
(1) Картон в кілька шарів	2	12
(2) Войлок	2,5	8
(3) Залізобетон	10	240
(4) Пустотні пемзові блоки	19	190
(5) Стіна з шлакобетону	14	150
(6) Стіна цегляна товщиною в 0,5 цегли	12	250
(7) Стіна цегляна товщиною в 1,0 цеглу	25	470
(8) Стіна цегляна товщиною в 1,5 цегли	38	690
(9) Стіна цегляна товщиною в 2,0 цегли	52	834
(10) Перегородки з дошок товщиною 2см, поштукатурені з обох боків	6	70
(11) Перегородки з стійок товщиною 10см, обшиті з обох боків дошками товщиною 2,5см, оштукатурені з обох боків	18	95
(12) Перегородка з гісових пустотілих каменів	11	117

Практична частина

Задача 1.1 Потрібно визначити найменшу відстань r від будови компресорного цеху до офісу, в якому припустимий рівень шуму повинен бути не більше Lд = 60 дб та шумоізолюючу здатність стін, як шумоізолюючої перешкоди.

Рівень гучності шуму виробництва Lu = 110 дб. Вікна офісу звернені убік будови цеху.



Таблиця 3 Вихідні дані до задачі 1.1

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Lu , дБ	100	110	120	130	140	135	125	115	105	90
матеріал перешкоди (за варіантом по таблиці 1.1)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Lu , дБ	70	80	90	100	110	115	120	125	130	135
матеріал перешкоди (за варіантом по таблиці 1.1)	11	12	1	2	3	4	5	6	7	8
Lu , дБ	111	112	113	114	115	116	117	118	119	120
матеріал перешкоди (за варіантом по таблиці 1.1)	9	10	11	12	1	2	3	4	5	6

1.1 Розрахунок припустимої відстані від цеху до офісу

Потрібно визначити найменшу відстань r від будови компресорного цеху до офісу, в якій припустимий рівень шуму повинен бути не більше Lд = 60 дб.

Рівень гучності шуму виробництва Lu = 110 дб. Вікна офісу звернені убік будови цеху.

Припустиму відстань визначаємо по формулі:

lg r1 =

Lдж - рівень шуму джерела, Lдж = 110 дб;

Lд - припустимий рівень шуму, Lд = 60 дб;

U - визначаємо з умови, що вікна офісу звернені убік цеху, а джерело шуму перебуває усередині споруди , при цих умовах U = 10 дб;

К - коефіцієнт, у першому випадку для r1, приймаємо К = 15.

lg r1 = =3.133

звідки r1 = 464 м.

Враховуючи, що r1 вийшло більше 100 м, проводимо перерахунок, приймаючи К = 20.

lg r 2 = = 2,0

звідки r 2 = I00 м.

Остаточна величина r визначається як середньогеометрична з обох значень r1 і r2 (див./6/,стор.560):

r = = = 215 м.

Крім того, у самому цеху для працівників в особливо шумних агрегатів необхідно застосовувати антифони, тому що рівень шуму перевищує припустимі норми.

1.2 Розрахунок шумоізолюючої перешкоди

Для захисту від шуму компресорного цеху проектом передбачене влаштування звукоізолюючої стінки.

Рівень сили звуку, який потрібно знизити перешкодою, дорівнює:

U = Lдж - ( Lд + 3), дб,

де Lд =85 дб - допустимий рівень сили звуку, шум середньої частоти

Отже, U = 110 - 85 + 3 = 22 дб. Стінка побудована із цегли товщиною 52см (в 2 цегли). Маса 1м2 стінки, викладеної в дві цегли, дорівнює:

с= 834 кг/м2 (див.табл.1.1). Звукоізоляція стінки буде дорівнювати:

Uстінки =23 lg Р - 9 = 23 lq834 - 9 = 23*2,92 - 9 = 58дб;

Це означає,що через стінку пройде шум

L = Lдж - Uстінки = 110 - 58 = 52 дб



Висновок: Шум не тільки розсіюється на відкритому просторі, чому сприяє віддалення споруди цеху, але й гаситься шумоізолюючими конструкціями, якими є несучі огорожі виробничих споруд.



2. Практична робота №2

ТЕМА: Електробезпека та блискавкозахист

МЕТА: Розрахунок параметрів захисного заземлення та блискавкозохисту

Теоретична частина

При виконанні проектної роботи необхідно передбачити спеціальні заходи захисту працюючих від ураження електрострумом у випадку ушкодження ізоляції та переходу напруги на корпус. Такий захист досягається влаштуванням систем захисного заземлення всіх електроустановок.

Для заземлення в першу чергу використовють природні заземлювачі - металеві конструкції, арматуру залізобетонних конструкцій (у випадках, що допускаються ПУЕ), металеві трубопроводи, водопровід, теплофікація, каналізація), прокладені в землі, і встаткування, яке має надійне з'єднання з землею. При достатньому опорі цих заземлювачів улаштовувати штучні заземлювачі немає необхідності. Опір розтіканню струму природного заземлювача здійснюється виміром. Якщо опір його виявиться більше необхідної величини, то додатково влаштовують вогнища зі штучними заземлювачами, опір яких може бути визначений по формулі:

rвих ? ,

де rз - величина опору заземлення по нормах; Опір розтікання струму природними заземлювачами можна також визначити обчисленням. Наприклад, опір розтіканню від закладених у землі трубопроводів визначається по формулі:



rпр = 0,366* * lg , ом

де с - питомий опір ґрунту, ом*см; l - довжина трубопроводу, см; d - зовнішній діаметр трубопроводу, см;

h - глибина закладення трубопроводу від поверхні землі до середини труби, см. У якості електричних дротів штучних заземлювачів застосовують куточки, круглі стрижні, горизонтально - прикладені сталеві смуги.

Дозволяється використовувати відходи сталевих водогазопровідних труб або браковані труби діаметром 50-80 мм і довжиною 2-3м.

Розрахунок параметрів захисного заземлення зводиться, здебільшого, до визначення гранично припустимого значення опору розтіканню струму в землі, кількості й розмірів схеми заземлення.

Гранично припустиме значення опору захисного заземлення розтіканню струму R0 приймається рівним:

- в установках напругою до 1000 в: R0 4 см;

допускається підвищення опору розтіканню струму до R0 10 ом, якщо потужність джерел живлення (трансформатори й генератори) не перевищує I00 кВт;

- а установках напругою вище I000 в:

а) з великими струмами замикання на землю (500 а і більше) R0 ? 0,5 ом;

б) з малими струмами замикання на землю ( До 500 а) R0 ? 10 ом.

Опір заземлення нейтралі повинен бути не більше:

R0 ? , ом

де U0 - допустиме напруження на заземлюючому пристрої, в; воно приймається рівним 250 в, якщо заземлюючий пристрій використовується тільки для установок напругою вище 1000 в, і рівним 125 в, якщо заземлюючий пристрій використовується одночасно й для електроустановок напругою до1000 в.

I3 - розрахунковий струм однофазного замикання на землю в мережі високої напруги, що визначається по наступній формулі:

а) для кабельних мереж I3 = , а

б) для повітряних ліній I3 = , а

де U - напруга мережі, кВт.

l - довжина лінії, км.

Для визначення опору розтіканню струму різних заземлювачів користуються формулами, зазначеними в табл.2.1.

Тут у формулах:

с - питомий опір ґрунту, ом*см. Приймається залежно від характеру ґрунту по табл.2.2.

l- довжина заземлювача, см;

d - зовнішній діаметр заземлювача, см

t - глибина закладення заземлювача, рівна відстані від поверхні землі до середини заземлювача, см,

t = t0+ 0,5* l , см;

t0 - відстань від поверхні землі до верху заземлювача, см. Цю відстань рекомендується приймати 0,5 - 0,8 м; l - глибина закладення смуги, см.

Необхідне число однакових заземлювачівt без обліку опорів сполученої смуги, визначається по формулі:



h = ,

де R - опір одиничного заземлювача , см;

R0 - гранично-допустиме значення опору захисного заземлення, см;

г - коефіцієнт сезонності, що враховує зміну опору розтікання струму різної пори року (табл.3);

з - коефіцієнт екранування, що враховує збільшення опору заземлювачів при наближенні їх один до одного (табл.4).

Таблиця 4 Формули для обчислення опорів одиничних заземлювачів розтікання струму

Тип заземлювача	Схема	Формули	Примітка
Трубчатий або стрижневий		Точна: R =0,366 (lg + lg ) Наближена (похибка 5-10%): R =0,366 lg	ld t 0,5 м
Куточковий в землі		Точна: R =0,366 (lg + lg ) Наближена: R =0,366 lg	l
Прикладені смуги		R = 0,366 lg	l
Протяжіння круглого перерізу - стрижень, труба і т. ін.		R = 0,366 lg	ld l5t

Таблиця 5 Наближені значення питомих опорів деяких ґрунтів

1 Ґрунт	с, ом*см	6 Ґрунт	с, ом*см
2 Глина	0,4*104	7 Торф	0,2*104
3 Суглинок	1,0*104	8 Чорнозем	2,0*104
4 Пісок	7,0*104	9 Садова земля	0,4*104
5 Супісок	3,0*104	10 Солончак	4,0*104

Таблиця 6 Коефіцієнт сезонності г для різних кліматичних зон

Характеристика кліматичної зони та тип електрода	1	2	3	4
Середня багатолітня нижча температура (січень), ?С	-20…-15	-14…-10	-10…±0	±0…+5
Сердня багатолітня вища температура (липень), ?С	+16…+18	+10…+22	+22…+24	+24…+26
Середньорічна кількість опадів, см	40	50	50	30…50
Тривалість льодоставу в днях	190…170	150	100	0
Значення коефіцієнта сезонності г
Для вертикальних електродів довжиною 2…3м при глибині закладення вершин 0,5…0,8м	1,8…2,0	1,5…1,8	1,4…1,6	1,2…1,4
Для горизонтальних електродів при глибині закладення до 0,8 м	4,5…7,0	3,5…4,5	2,0…2,5	1,5…2,0

Далі визначають опір розтіканню струму смугового протяжного заземлення ( Rn ), що укладається гори зонтально, тобто опір сполученої смуги по формулі 3 з табл.4.

Довжина смуги lп - залежить від відстані між трубами (а) і числа заземлювачів. Відстань між трубами (куточками) рекомендується брати рівним 2-3 довжинам труб.

Довжина смуги, що з'єднує заземлювачі, визначається по формулі:

lп = 1,05 * а * п , см,

а - відстань між заземлювачами, см; n - число заземлювачів.

Таблиця 7 Коефіцієнт екранування для труб і куточків

Число труб або куточків	Коефіцієнт екранування і X) о в а н и г:
	Для заземлювачів, розміщених у ряд	иля заземлювачів розміщених по контуру
	Відношення відстані між заземлювачами до їхньої довжини
	1	2	3	1	2	3
2	0,84 - 0,87	0,80 - 0,95	0,93 - 0,95
3	0,76 - 0,80	0,85 - 0,88	0,90 - 9,92
4				0,66 - 0,72	0,76 - 0,80	0,84 - 0,86
5	0,67 - 0,72	0,79 - 0#83	0,85 - 0,88
6 10	0,56 - 0,62	0,72 - 0,77	0,79 - 0,83	0,50 - 0, 65 0,52 - 0,58	0,71 - 0,75 0,66 - 0,71	0,78 - 0,82 0,74 - 0,78
15	0,51 - 0,56	0,66 - 0,73	0,76 - 0,80
20	0,47 - 0,50	0,65 - 0,70	0,74 - 0,79	0,44 - 0,50	0,61 - 0,66	0,68 - 0,73
40 60 100				0,38 - 0,44 0,36 - 0,42 0,33 - 0,39	0,55 - 0,61 0,52 - 0,58 0,49 - 0,55	0,64 - 0,69 0,62 - 0,67 0,59 - 0,65

Опір усього заземлюючого пристрою визначається по формулі:

R с = ,

де Rn - опір сполучної смуги, см; R т - опір розтіканню труби, см; п - число труб; зт - коефіцієнт екранування труб (визначається з табл. 7); зn - коефіцієнт екранування смуги (визначається з табл.8).

Загальний опір всього заземлюючого пристрою ( Rc ) повинен бути менше гранично-допустимого значення захисного заземлення.

Таблиця 8 Коефіцієнт екранування для смуги, що з'єднує заземлювачі зт

Число заземлювачів	Заземлювачі, розташовані в ряд	Заземлювачі розташовані по контру
	відношення відстані між заземлювачами до їхньої довжини
	1	2	3	1	2	3
4 5 8 10 20 30 50 65 100	0,77 0,72 0,67 0,59 0,42 0,30 0,21 0,20 -	0,89 0,85 0,79 0,70 0,56 0,45 0,36 0,34 -	0,92 0,90 0,85 0,79 0,68 0,57 0,49 0,47 -	0,45 0,30 0,36 0,30 0,27 0,23 0,21 - 0,10	0,55 0,50 0,43 0,39 0,32 0,30 0,28 - 0,24	0,70 0,71 0,60 0,55 0,45 0,40 0,37 - 0,33



Рис. 3 Схема захисного заземлення: 1 - корпус що заземлюються; 2 - магістраль (шини) заземлення; 3 - заземлемлювачі.

Практична частина

Задача 2.1 Необхідно розрахувати параметри системи захисного заземлення для компресорного цеху, довжиною а = 90м і шириною - b = 25 м.

Потужність електроустановок цеху - Nе = 150 кВт.

Ґрунт - суглинок.

Проектований цех по характеристиці клімату належить до третьої кліматичної зони.

Таблиця 9 Вихідні дані до задачі 2.1

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а*b, м*м	40*10	50*15	60*20	70*25	80*30	90*35	100*30	110*20	120*30	130*35
Nе , кВт	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140
Ґрунт	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кліматична зона	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2
Варіант	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
А*b, м*м	45*10	55*15	65*20	75*30	85*35	90*40	95*45	100*50	115*55	120*60
Nе , кВт	150	160	170	180	190	200	210	220	230	240
Ґрунт	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кліматична зона	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
Варіант	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
а*b, м*м	40*40	50*25	60*30	70*35	80*40	90*45	100*50	110*15	120*20	130*25
Nе , кВт	250	260	270	280	290	300	310	320	330	340
Ґрунт	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Кліматична зона	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2

Рішення

Максимальне гранично-припустиме значення опору заземлюючого пристрою при потужності електроустановок 150 кВт приймається рівним

R0 = 4 см.

В якості заземлювачів прийняті труби із зовнішнім діаметром d = 50 мм і довжиною l = 2500 мм.

Відстань між трубами дорівнює:

а = 2*l = 2 * 2500 = 5000 мм = 500 см.

Труби розміщені по контуру.

Глибина закладки заземлювачів від поверхні землі до верху труби прийнята рівною

t0 = 0,6 м.

Відстань від поверхні землі до середини труби

t= t0 + 0,5 I = 0,6 + 0, 5*2,5 = 1,85 м =185 см.

Питомий опір ґрунту - суглинок: с = 1,0 * 10 4 ом*см (див. табл. 2.2).

Опір розтіканню струму однієї труби буде дорівнює (див. табл.2.1)

=0,366 lg = 0,366 lg = 14,64 lg 200 = 33,37 ом



З врахуванням коефіцієнта сезонності г , опір труби буде

= * г = 33,37 * 1,6 = 53,4 см

Тут г - коефіцієнт сезонності, визначений по таблиці 2.3, для третьої кліматичної зони, для вертикальних заземлювачів. (г = 1,6).

Необхідне число труб знаходимо по формулі

n =

де RT - опір розтіканню струму однієї труби з врахуванням коефіцієнту сезонності. В нашому випадку RT = 53,4 ом; R0 - гранично-припустиме значення опору заземлюючого пристрою R0 = 4 ом; зТ - коефіцієнт екранування труб. Визначається по умовно прийнятому числу заземлювачів і відношенню відстані між заземлювачами до їхньої довжини.

Умовно прийняте число труб визначаємо по формулі:

n*зт = = = 13,3

Відношення відстані між трубами до їхньої довжини дорівнює

= = 2

По табл. 2.4 для 10 труб, розташованих по контуру, при = 2 приймаємо зт = 0,66.

n = = 20 шт

Магістраль заземлення виконуємо зі сталевих смуг перетином 50 мм2, шириною b = 10мм, товщиною 5 мм, якими з'єднуємо заземлювачі за допомогою електрозварювання.

Довжина смуги, що з'єднує труби, визначається по формулі:

1П = 1,05 а * п = 1,05 -500 * 20 = 10500 см.

Глибина закладення смуги h = 0,7 м.

Опір розтіканню струму сполучної смуги визначаємо по формулі (див.табл.2.1):

= 0,366 lg , ом

де с - питомий опір ґрунту, с = 1,0 * 104 ом*см;

ln - довжина смуги, 1n = 10500 см; b - ширина смуги, b=1см;

h - глибина закладення смуги від поверхні землі, h = 70 см

= 0,366 lg = 0,35 (0,3+ 2*4,021 -1,845) = 0,35*6,5= 2,27 ом

З урахуванням коефіцієнта сезонності, опір розтікання струму для горизонтальної смуги буде:

Rn = * гп = 2,27 2,0 = 4,54 см.

де гп - коефіцієнт сезонності для горизонтальної смуги (табл. 2.3), для третьої. кліматичної. зони гп = 2,0. Коефіцієнт взаємного екранування сполученої смуги визначаємо по табл.2.5 (для 20 труб, розташованих по контуру, при відношенні = 2 ) зп = 0,32.

Опір розтікання струму влаштування в цілому захисного заземлення дорівнює:

R с = = =3,2 ом

Висновок: Отриманий опір усього заземлюючого пристрою R с = 3,2 ом при допустимій нормі R0 = 4 ом забезпечує безпеку експлуатації електроустановок.

Блискавкозахист

Теоретична частина

Для захисту будинків і споруджень від прямих ударів блискавки застосовують блискавковідводи, які представляють собою спеціальні пристрої, що сприймають блискавку і відводять її струм у землю. Блискавковідвід складається з несучої частини (опори), блискавко-приймача, струмовідводу (спуску) і підземного заземлюючого пристрою. Захисна дія блискавковідводу заснована на тім, що блискавка вражає найбільш високі й добре заземлені металеві спорудження, тобто небезпека руйнування зростає зі збільшенням електроопору матеріалу й висоти спорудження. Тому найбільш важливим об'єктом для захисту від блискавки є заводські цегляні й бетонні труби. Споруда не буде уражена блискавкою (гарантія 99%), якщо воно повністю входить у зону захисту. Блискавко-приймач є найвищою частиною блискавковідводу і залежно від його конструкції захист може бути диверторний, сітковий і антенний. Найпоширеніший вид захисту це диверторний. Він виконується у вигляді штиря, укріпленого на стовпі або трубі. Захисна зона блискавко-приймача диверторного типу має форму конуса з вершиною у верхній частині штиря й основою на поверхні землі у виді кола радіусом г = 1,5м. Висота штиря вибирається рівною hш = 1-1,5 м ? dт , але звичайно не менш діаметра труби (верхньої її частини) - dт інакше верхня частина труби вийде із зони захисту. Якщо діаметр верху труби більше 1,5 м, застосовують два штирі, розташованих у протилежних по діаметру точках, або застосовується подовжений штир підвищеної твердості.

Штир звичайно виконується зі сталевої труби діаметром 25-50 мм.

Струмовідвід. По струмовідводу електрика відводиться в землю. Струмовідвід рекомендується виконувати зі смугової сталі перетином не менш 100 мм2 або міді перетином 50 мм2. Однак мідний струмовідвід значно дорожче й більше вразливий до небезпеки обриву.

Заземлюючий пристрій. Підземний заземлюючий пристрій звичайно виконується з вертикально забитих у землю труб або куточків і сполучних смуг.

Опір заземляючого пристрою розтіканню імпульсного струму блискавки повинен бути. не більше 5-10 ом і не повинен перевищувати опір заземлювачів найближчих об'єктів електричного встаткування.

Опір труб і смуг, що перебувають у землі, визначається так само, як і опір розтіканню струму при розрахунку захисного заземлення електроустановок (по формулах, табл.2.1).

Для визначення імпульсного опору Rі розтіканню струму блискавки необхідно враховувати імпульсний коефіцієнт бі , (визначаємо з табл. 3.1).

Ri = R* бі ,

де R - опір зеземленвя розтіканню струму при стаціонарному режимі роботи;

бі - імпульсний коефіцієнт для одиничних зазезаземлювачів.

При визначенні імпульсного опору всієї системи заземлення враховується також імпульсний коефіцієнт екранування, обумовлений по табл. 10.



Таблицю 10 Імпульсні коефіцієнти (бі ) для одиничних заземлювачів

Тип заземлювача	Питомий опір ґрунту розтіканню струму, см*ом
	104	3*104	5*104	105
Труба довжиною 2-3 м	0,8	0,6	0,4	0,35
Горизонтальна сталева смуга довжиною, м: 10 20 30 40	0,9 1,1 1,4 1,7	0,7 0,9 1,0 1,3	0,5 0,7 0,8 0,9	0,4 0,6 0,7 0,8

Таблиця 11 Імпульсні коефіцієнти екранування (зi) заземлювачів

Заземлювачі	Відношення відстані між трубами до їх довжини, a/L	Число труб, n	імпульсні коефіцієнти, зi
Труби, розташовані в один ряд по прямій лінії	2	2	0,85
		3	0,80
		5	0,75
		7	0,70
Труби, розташовані в один ряд по прямій лінії	3	2	0,90
		3	0, 85
		5	0,80
		7	0.75
Труби, розташовані симетрично по замкнутому контуру	2	3	0,70
		4	0,70
		6	0,65
Труби, розташовані симетрично по замкнутому контуру	3	3	0,75
		4	0,75
		6	0,70

Практична частина

Задача 3.1 Для захисту від уражения блискавкою проектом передбачена установка блискавковідводу.

Блискавковідвід встановлюється на димовій цегляній трубі з блискавко-приймачем диверторного типу.

Висота труби h = 20 м. Зовнішній діаметр у верхній частині труби dт = 1,0 м.

Питомий опір ґрунту с = 1,0 * 104 ом*см.

Число труб - n.

Таблиця 12 Вихідні дані до задачі 3.1

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h , м	10	15	20	25	30	35	30	20	30	35
dт , м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
с , ом*см	104	3*104	5*104	105	104	3*104	5*104	105	104	3*104
N	2	3	4	5	6	7	2	3	4	5
Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h , м	34	32	30	28	26	24	22	20	18	16
dт , м	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
с , ом*см	5*104	105	104	3*104	5*104	105	104	3*104	5*104	105
N	6	7	2	3	4	5	6	7	2	3
Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
h , м	15	14	13	12	11	10	11	12	13	14
dт , м	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
с , ом*см	104	3*104	5*104	105	104	3*104	5*104	105	104	3*104
N	4	5	6	7	2	3	4	5	6	7

Рис. 5 Схема блискавковідводу на димарі I - димар; 2 - блискавко-приймач; 3 - струмовідвід; 4 - заземляючий пристрій



Рішення

Висота штиря, який виступає над верхньою крайкою труби, визначається з умови hш = ? dт (1…1,5м )

Приймаємо hш = 1,2 м.

Радіус захисної зони на рівні землі буде дорівнювати

г = 1,5 ( hт + hш) = 1,5 (20+1,2) = 31,8 м.

Струмовідвід вироблений зі сталевої смуги перетином

Sn = 30 х 4 = 120 мм2

Заземляючий контур зроблений із трьох труб ( n= 3) діаметром dз = 50 мм, довжиною-3 м. Відстань між трубами а= 6м. У верхній частині заземляючі труби з'єднані за допомогою смуги того ж перетину, тобто 30 х 4 = 120 мм2

Глибина закладення заземлювачів - 80 см.

Припустимий опір заземлюючого контуру прийняти рівним Rс ? 10 ом.

Далі здійснюється розрахунок опору розтіканню струму промислової частоти при стаціонарному режимі для прийнятого заземлення по формулах, зазначених у табл.2.1, так само, як і при розрахунку захисного заземлення (тут цей розрахунок не приводиться.)

Rт= 29 ом; Rn= 8,9 ом. Опір усього заземлюючого пристрою:

Rсист =

тут зт =0,86 і зп =0,89 - коефіцієнти екранування для труб і для смуги

Rсист = = 5,3 ом

Опір розтіканню імпульсного струму для труби й смуги (див.табл.3.1)



Riт = Rт * біт = 29*0,8 = 25,2 ом;

Rin = Rn * біn = 8,9*1,1 = 9,8 ом.

Тут біт і * біn - імпульсні коефіцієнти заземлювачів для труби й смуги (див. табл.3.1).

Імпульсний опір всієї системи заземлення при імпульсному коефіцієнті екранування зі = 0,8 (див...