Система автоматизации насосной установки станции подкачки воды многофункционального комплекса

Поэтому с появлением надёжного регулируемого электропривода создались предпосылки для разработки принципиально новой технологии транспортировки воды с плавным регулированием рабочих параметров насосной установки без непроизводительных затрат электроэнергии и с широкими возможностями повышения точности и эффективности технологических критериев работы систем подачи. При этом геометрическим местом рабочих точек насосной установки становятся характеристики трубопроводов, а не характеристики насосов, как в случае регулирования подачи насосных агрегатов с постоянной частотой вращения.

С помощью регулирования частоты вращения для изменения расхода энергии по сравнению с дросселированием достигается значительный потенциал сбережения энергии.

Проведённые целым рядом различных организаций исследования по применению регулируемого электропривода турбо-механизмов, а также имеющиеся в нашем распоряжении документы, использованные при написании настоящей работы, позволяют сформулировать следующие основные выводы:

1. Наиболее эффективным способом регулирования асинхронных короткозамкнутых двигателей является частотный способ, позволяющий в наибольшей степени осуществлять экономически целесообразные режимы работы во всём диапазоне регулирования производительности турбо-механизмов.

2. Модернизация действующих нерегулируемых электроприводов с целью энергосбережения позволяет получать максимально возможный экономический эффект за счёт минимальных капитальных затрат.

3. Частотное управление является основным способом достижения максимальной производительности асинхронного электропривода в статических режимах.

4. Технологические особенности электроприводов турбо-механизмов позволяют считать их как объектно-ориентированные электроприводы, работающие в основном в статических режимах.

Весомым аргументом в выборе частотно-регулируемого привода(ЧРП) стали преимущества асинхронного двигателя: высокая надежность, простота в эксплуатации, высокая степень защиты от внешнего среды, сравнительно низкая стоимость и малые эксплуатационные затраты.

При применении частотных преобразователей можно выделить прямые и косвенные источники экономии.

К прямому источнику экономии относится:

- экономия электроэнергии за счет работы электропривода в зависимости от реального водопотребления и снижения по этой причине потребляемой электроэнергии в случае снижения реального водопотребления в системе конечными потребителями;

К косвенным источникам экономии относятся следующие:

- снижение расхода воды в водоснабжающей системе за счет снижения потерь, связанных с избыточным давлением (увеличение давления в трубопроводе на 1 атмосферу обеспечивает увеличение утечек на 2-7 %);

- снижение расходов, направленных на профилактический и капитальный ремонт сооружений и оборудования (как электроприводов и насосов, так и трубопроводов)

Наряду с изложенными составляющими энергосбережения, которые в конечном чете учитываются и оцениваются, применение ЧРП дает ряд дополнительных преимуществ:

- экономию тепла в системах горячего водоснабжения за счет снижения потерь воды, несущей тепло;

- возможность создавать при необходимости напор выше основного;

- уменьшение износа основного оборудования за счет плавных пусков, устранения гидравлических ударов, снижения напора (по имеющемуся опыту в коммунальной сфере количество мелких ремонтов основного оборудования снижается в два раза);

- возможность комплексной автоматизации систем водоснабжения.

По данным специалистов института EPRI (США) эффективность ресурсосбережения при использовании ЧРП соизмерима с экономическим эффектом от энергосбережения. В отечественной практике рекомендуется использовать коэффициент увеличения экономического эффекта К=1,3.

Для насосной установки был выбран преобразователь 3G3HV-B11K японской фирмы OMRON. В приводе насосной установки применяется асинхронный двигатель с коротко замкнутым ротором 5АМ280S4 У3.

В данном случае преобразователь частоты подключается непосредственно к одному электроприводу и руководит его работой в зависимости от заданных параметров и получаемой от датчика информации.

В таком случае эффект от работы электропривода определяется лишь понижением расхода электроэнергии, а также всеми косвенными источниками экономии, в разрезе одного управляемого электропривода по сравнению с его работой без частотного управления.

Подключение частотного преобразователя к одному электроприводу целесообразно на тех объектах, где электропривод имеется в единственном экземпляре и его работа не имеет комплексной взаимосвязи с иными преобразователями.

При таком варианте использования преобразователя частоты получается максимальная удельная стоимость преобразователя на 1 кВт мощности двигателя, поскольку при необходимости переоснащения каждого нового электропривода преобразователем, стоимость нового преобразователя будет учитываться в полном объеме.

Учитывая тенденцию снижения стоимости электронных преобразователей частоты и повышения стоимости активных материалов, из которых изготовляются электродвигатели, данные системы интенсивно будут развиваться.

Показателем наилучшего варианта, который определяется на основе сравнительной экономической эффективности, есть минимум приведенных затрат. Приведенные затраты по каждому варианту представляют из себя сумму ежегодных затрат производства и капитальных вложений, приведенных к одинаковой размерности в соответствии с нормативом эффективности по каждому варианту.

Приведенные затраты определяются по следующей формуле:

,

где З_і - приведенные затраты по варианту технического решения, которое рассматривается, руб./год; - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, 1/год; - капитальные затраты по каждому варианту, руб.; - ежегодные эксплуатационные затраты спустя же варианте, руб./год.

В составе стоимости затрат и должны быть учтены затраты лишь за отличными элементами.

9.2 Приведение сравниваемых вариантов к сопоставительному виду

Поскольку технические параметры используемого и базового электродвигателей несколько отличаются - необходимо привести их затраты до одного уровня продуктивного эффекта путем введения коэффициента эквивалентности:

- коэффициент, который учитывает увеличение ( в данном случае) перегрузочной способности используемого двигателя по отношению к базовому:

- коэффициент, который учитывает изменение срока службы используемого двигателя по отношению к базовому:

- коэффициент надежности:

9.3 Расчеты капитальных затрат по сравниваемым вариантам

Величину капитальных затрат определяем за формулой:

,

где - затраты на приобретение изделия потребителем (оптовая цена), руб.;

, - затраты на транспортировку, монтаж и наладку, руб.

Оптовую цену определим по формуле:

где - проектная себестоимость изделия (полная себестоимость изделия);

- рентабельность соответствующих электротехнических изделий.

Оптовые цены по базовым и новым изделиям должны учитываться при одинаковом уровне рентабельности.

Себестоимость определим из прейскурантов фирм-производителей:

базовое изделие:

1. Двигатель серии А02-42

2. Релейная схема автоматики

3. Насос

новое изделие:

1. Двигатель серии 5АМ280S4 У3

2. Преобразователь

3. Насос

Рентабельность электрических машин средней и малой мощности, низковольтная аппаратура, силовые преобразователи по приложению.

Оптовая цена

базовое изделие:

новое изделие:

Затраты на транспортировку, монтаж и наладку определим на уровне 15% от стоимости изделия.

Капитальные затраты по базовому изделию

Капитальные затраты по новому изделию

Результаты расчетов капитальных затрат занесем в таблицу 9.1

Таблица 9.1 - Капитальные затраты

Наименование затрат	Сумма затрат, руб.
	Базовое	Новое
Затраты на приобретение оборудования,	75264	135968
Затраты на транспортировку,	11289,6	20395,2
Затраты на монтаж и наладку,	11289,6	20395,2
Вместе,	197834,2	176758,4
То же, с учетом коэффициента эквивалентности,	328722,912	176758,4

9.4 Расчеты ежегодных эксплуатационных затрат по сравниваемым вариантам

При определении экономической эффективности новых изделий необходимо установить размер затрат на эксплуатацию этих изделий. Данные эксплуатационные затраты включают амортизационные отчисления, затраты на ремонт и обслуживание, затраты на электроэнергию и определяются по формуле:

где - амортизационные отчисления в год; - затраты на текущий ремонт и обслуживание, в которое входит стоимость годовой затраты материалов, необходимых для ремонта и эксплуатации, заработная плата ремонтного и обслуживающего персонала; - стоимость годовых затрат активной и реактивной энергии.

Общие амортизационные отчисления с достаточной степенью точности могут быть определенные по формуле:

,

где - общая годовая норма амортизационных отчислений, % : ;

- капитальные затраты по сравниваемым вариантам;.

Для базового изделия:

Для нового изделия:

Поскольку конкретных данных для определения затрат на текущий ремонт и обслуживание нет, подсчитаем эти составные ежегодных эксплуатационных затрат на уровне 8 % от капитальных затрат.

Для базового изделия:

 Для нового изделия:

Стоимость затрат активной энергии для двигателя:

,

где - средний тариф за 1 кВт - час активной энергии.

,

где h - количество часов работы двигателя за год:

- средний коэффициент загрузки двигателя:

- номинальная мощность двигателя:

з - КПД двигателя, если ;

Для базового изделия: ;

Для нового изделия: ;

б - относительная величина затрат в распределительных сетях потребителя, отнесенная потребляемой мощности двигателя .

Стоимость годовых затрат активной энергии:

Для базового изделия:

 Для нового изделия:

Результаты расчетов годовых эксплуатационных затрат сведем в таблицу 9.2

Таблица 9.2 - Ежегодные эксплуатационные затраты

Наименование затрат	Сумма затрат, руб./год
	Базовое	Новое
Амортизационные отчисления,	12679,31	22907,89
Затраты на текущий ремонт,	14140,67	7826,75
Стоимость затрат активной энергии, Иеа	260736,13	77107,71
Вместе, И	281242,19	114156,27
То же, с учетом коэффициента эквивалентности,	944973,76	114156,27

В связи с ростом стоимости электрической энергии особенно остро становится вопрос об экономическом и рациональном ее потреблении. Поэтому проектирование повода с минимально возможным потреблением энергии есть сегодня актуальным.

9.5 Расчеты приведенных затрат и выбор оптимального варианта

Полученных в результате выполненных расчетов значений капитальных затрат и ежегодных эксплуатационных затрат по каждому из сравниваемых вариантов используем для определения приведенных затрат для каждого варианта.

где - приведенные затраты по варианту технического решения, которое рассматривается, руб./год; - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений; - капитальные затраты по каждому варианту, руб.; - ежегодные эксплуатационные затраты.

Результаты расчетов сведем в таблицу 9.3.

Таблица 9.3. - Сводные экономические показатели

Наименование затрат	Варианты
	Базовое	Новое
Капитальные затраты, К, руб.	197834,2	176758,4
Ежегодные эксплуатационные затраты, И, руб./год	281242,19	114156,27
Приведенные затраты, 3	225958,42	188174,1

Анализируя полученные результаты, делаем вывод, что оптимальным решением является использования нового оборудования.

9.6 Экономия электроэнергии

Мировой опыт показывает, что экономное и рациональное потребление электроэнергии большей мерой реализуется за счет оптимизации ее использования .

Экономия электроэнергии без убытка интересов потребителей может быть достигнута только внедрением энергосберегающих технологий и методик, которые оптимизируют реальное потребление электрической энергии.

Как уже отмечалось выше, в случае применения преобразователя частоты осуществляется поддержание давления в гидросистеме независимо от расхода, с помощью регулирования частоты вращения электродвигателя насоса. Данное утверждение может быть подтверждено следующими запротоколированными фактическими данными. На станции подкачки предназначенной для подачи холодной питьевой воды в несколько жилых домов с общим населением 5026 человек, на насос К-90/35, мощностью 11 кВт, был установлен преобразователь частоты. Приведенный график на рис.9.1 был снят во время работы преобразователя и иллюстрирует процесс регулирования. В течение суток расход воды меняется почти в 6 раз. Ночью он минимален, а утром и вечером наблюдаются максимумы.



Рис.9.1 - Режим работы насосной станции с установленным преобразователем частоты.

Данный график наглядно отображает эффективность использования частотного преобразователя. Линия, показывающая напор на входе, отображает его неравномерность во времени. Кроме того, график отображает неравномерность расхода воды в разное время суток (разница между минимальным и максимальным расходом в течение одних суток составляет примерно 500 % - от 10 до 60 куб.м/час). Несмотря на это, электронасос, снабженный частотным преобразователем, обеспечивает в течение рассматриваемого времени практически постоянный уровень выходного давления за счет плавного регулирования скорости вращения двигателя насоса. Даже при резком изменении расхода (в утренние и вечерние часы), напор в системе поддерживается постоянным.

В данном конкретном случае, при сравнении регулируемого режима насоса с нерегулируемым, были получены следующие результаты:

- экономия электроэнергии 54% (за счет оптимизации расхода энергии)

- экономия холодной питьевой воды 34% (за счет отсутствия избыточного давления ночью)

На рис.9.2 отображены результаты работы станции в режиме включенного и выключенного преобразователя, подтверждающие экономию питьевой воды. При включенном ЧРП средний расход воды на одного жильца в сутки составлял - 165 л, а при выключенном - 251 л. При этом, как видно из рисунка, отношение максимального расхода к минимальному изменилось с 6:1 до 2,5:1.

Рис. 9.2 - Почасовой расход воды при включенном ЧРП и без него.

Экономия электроэнергии составила 51%, а экономия воды - 24%. Стоимость сэкономленной воды в 1,6 раз больше, чем стоимость сэкономленной электроэнергии. Дополнительная экономия и воды и электроэнергии возможна за счет снижения давления в магистрали до реально допустимого в ночные часы. Подобные цифры экономии не являются исключением. Как правило, экономия энергии при таком использовании преобразователей составляет 25-60% и выше.

Разработанный в данном дипломном проекте привод насосной установки спроектирован с учетом требований экономии электроэнергии.

9.7 Расчеты экономического эффекта

Вместе с выбором лучших технологических решений при разработке новых систем большое внимание отводится рассмотрения экономического эффекта, который получается в результате этих разработок.

Годовой экономический эффект определяется по формуле:

- летние приведенные затраты по базовому изделию; - летние приведенные затраты по новому изделию; - летний объем производства в расчетном году внедрения новой техники в натуральных единицах: .

Анализируя полученные результаты, а именно: приведенные затраты, - можно сказать о том, что оптимальным вариантом для проектированной электромеханической системы есть выбранный двигатель, поскольку, прежде всего, есть значительная экономия электроэнергии и снижаются капитальные затраты; сниженные ежегодные эксплуатационные затраты ( в связи с экономной затратой электроэнергии и использованием качественного дорогого оборудования затраты на энергию и ремонт значительно низшие).

Экономический эффект от внедрения станций управления, оснащённых преобразователями частоты, устройствами плавного пуска, а также объединение станций управления в единую систему АСУ ТП, основан на следующих факторах:

1. Прямая экономия от снижения потребления электроэнергии при регулировании производительности насосных агрегатов (для разных объектов от 25 до 50%).

2. Прямая экономия за счёт снижения непроизводительных утечек воды при оптимизации давления в напорном трубопроводе (не менее 25 - 30 % от общего объёма утечек).

3. Экономия фонда заработной платы сокращаемого дежурного персонала.

4. Резкого снижения аварийности на сетях (не менее чем в 5 - 10 раз).

5. Увеличение не менее чем в 3 раза ресурса и межремонтных сроков насосов, электродвигателей, коммутационного оборудования.

6. Снижение затрат на электрическое отопление на объектах, бытовое обеспечение дежурного персонала.

7. Резкого увеличения надёжности системы в целом, за счет устранения «человеческого фактора» и автоматической диагностики системой всех её элементов и своевременного устранения возможных аварийных ситуаций.

10. Охрана труда при эксплуатации системы автоматизации насосной установки станции подкачки жилищного комплекса

Охрана труда - это система правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, направленных на сохранение жизни, здоровья и трудоспособности человека в процессе трудовой деятельности.

Другими отраслевыми нормативными документами, касающимися охраны труда.

10.1 Задача в области охраны труда

В соответствии с законом «Об охране труда» условия труда на рабочем месте, безопасность технических процессов работы машин, механизмов оборудования и других средств, производства, состоянии средств коллективной и индивидуальной защиты используемых работником, а также санитарно-бытовые условия должны соответствовать требованиям нормативных актов об охране труда.

Задачей органов охраны труда является разработка организационных и технических мероприятий по обеспечению безопасных и вредных условий труда в конкретных производственных условиях, в данной части проекта разработаны мероприятия по обеспечению условий труда на насосной станции

10.2 Опасные и вредные производственные факторы на насосной станции

На персонал насосной станции обслуживающего насосные установки согласно ГОСТ 12.0.003-74 «Классификация опасных и вредных факторов» присутствуют следующие физически вредные и опасные производственные факторы:

повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

повышенный уровень вибрации;

повышенный уровень производственного шума;

наличие вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

повышенная или пониженная влажность воздуха;

повышенная или пониженная подвижность воздуха;

отсутствие или недостаток естественного света;

недостаточная освещенность рабочей зоны;

повышенная яркость света;

повышенная пульсация светового потока.

Среди опасных и вредных психофизиологических производственных факторов можно выделить нервно-психические перегрузки, из которых можно выделить следующие:

перенапряжение анализаторов;

монотонность труда.

10.2.1 Вредное воздействие параметров микроклимата

Вредное воздействие параметров микроклимата проявляется в повышенной или пониженной температуре воздуха рабочей зоны, повышенной или пониженной влажность воздуха, повышенной или пониженной подвижность воздуха.

На состояние человеческого организма большое влияние оказывают метеорологические условия в производственных помещениях. Так, например, температура, влажность, и скорость перемещения воздуха влияют на теплообмен между телом человека и окружающей средой.

Состояние воздушной среды производственного помещения в значительной степени определяет условия труда. Поэтому санитарными правилами обуславливается обеспечение нормальных метеорологических условий.

На рабочем месте оператора, производственная деятельность которого связана с проведением операций по управлению насосами, а также сопряжена с физическим напряжением (перемещение в пространстве, перемещением мелких изделий или предметов при выполнении работ как сидя, так и стоя), характеристику категории работы можно отнести к IIа.

Рекомендуется для создания оптимальной работоспособности необходимо соблюдать следующие оптимальные и допустимые параметры микроклимата указанные в таблице 10.1 и 10.2.

Таблица 10.1-Оптимальные нормы микроклимата на рабочем месте оператора

Период года	Категория работ	Температура воздуха, 0С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	IIа	19-21	40-60	0,1
Теплый		20-22	40-60	0,2

Таблица 10.2-Допустимые нормы микроклимата на рабочем месте оператора

Период года	Категория работ	Температура воздуха, 0С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	IIа	17-23	15-75	0,1-0,3
Теплый		18-27	15-75	0,1-0,4

 При температурах воздуха 25° C и выше максимальные величины относительной влажности воздуха должны приниматься в соответствии со следующими требованиями:

максимально допустимые величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы:

- 70% - при температуре воздуха 25° C;

- 65% - при температуре воздуха 26° C;

- 60% - при температуре воздуха 27° C;

- 55% - при температуре воздуха 28° C.

При температурах воздуха 26 - 28° C скорость движения воздуха в теплый период года должна приниматься в соответствии с следующими требованиями: скорость движения воздуха, для теплого периода года, должна соответствовать диапазону 0,2 - 0,4 м/с - при категории работ IIа.

При обеспечении допустимых величин микроклимата на рабочих местах:

- перепад температуры воздуха по высоте должен быть не более 3° C;

- перепад температуры воздуха по горизонтали, а также ее изменения в течение смены не должны превышать при категории работ IIа - 5°C .

10.2.2 Отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны

Вредное воздействие параметров освещения проявляется в отсутствии или недостатке естественного света, а также недостаточной освещенности рабочей зоны.

Помещения должны иметь как естественное, так и искусственное освещение. Вследствие того, что работа оператора соответствует разряду зрительной работы III б, следует соблюдать следующие требования, предъявляемые рабочему месту.

Естественное освещение осуществляется через светопроемы, обеспечивающие необходимый коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,2 %.

Искусственное освещение в помещениях должно осуществляться системой равномерного освещения.

В качестве источников света при искусственном освещении применяются преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ.

Освещенность на рабочем месте оператора должна составлять не менее 200 лк при системе общего освещения и не менее 750 лк при системе комбинированного освещения.

Для освещения помещений чаще всего применяются светильники серии ЛП 036 с зеркализованными решетками, укомплектованные высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА). Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, а защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.

Коэффициент запаса (Кз) для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1,5.

Коэффициент пульсации не должен превышать 15%, что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых типов светильников.

При отсутствии светильников с ВЧ ПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.

10.2.3 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

При эксплуатации электрического оборудования необходимо помнить о возможности случайного прикосновения или приближения к токоведущим частям и прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, случайно оказавшимся под напряжением, о переходе в трансформаторе высокого напряжения на низкое, о переходе тока низкой частоты в цепь высокой, об образовании электроискр, дуг или о нагреве токоведущих частей.

Электрический ток, проходя через организм, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие. Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и других тканей. Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, что вызывает значительные нарушения их физико-химических составов. Биологическое действие является особым специфическим процессом, свойственным лишь живой материи. Оно выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т.е. через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих тканей.

10.2.4 Защита от воздействия повышенного уровня вибрации

Причиной вибрации являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. Их источниками могут быть возвратно-поступательные движущиеся системы, неуравновешенные вращающиеся массы, ударные процессы.

Разработка мероприятий по снижению производственных вибраций должна производиться одновременно с решением основной задачи- комплексной механизации и автоматизации производства. Введение дистанционного управления участком позволит полностью решить проблему защиты от вибраций.

Снизить вибрацию можно, снизив или ликвидировав вынуждающую силу. Метод называется «борьба с вибрацией в источнике ее возникновения».

Исключение возможности работы механизма в резонансном режиме также уменьшает вибрацию. Метод называется “отстройка от режима резонанса”.

Вибродемпфирование. Метод основан на превращении энергии механических колебаний данной системы в тепловую, т. Е. увеличении коэффициента демпфирования К.

Виброгашение. Суть метода заключается в присоединении к защищаемому объекту (массе m) дополнительных систем, реакции которых уменьшают вибрации самого объекта.

Чаще всего виброгашение осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты. Массу фундамента подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента в любом случае не превышала 0,1 -- 0,2 мм, а для особо ответственных сооружений 0,005 мм. Для небольших объектов между основанием и агрегатом устанавливают массивную опорную плиту.

Одним из способов увеличения реактивного сопротивления колебательных систем является установка динамических виброгасителей Наибольшее распространение в машиностроении получили динамические виброгасители, уменьшающие уровень вибраций защищаемого объекта за счет воздействия на него реакций виброгасителя.

Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата.

Виброизоляция. Этот метод применяют для защиты основания, с которым связан вибрирующий механизм.

Этот способ защиты заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Виброизоляция осуществляется введением в колебательную систему дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины -- источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкции; эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.

На основании, от которого машина отделена виброизоляцией, действует переменная вынуждающая сила Fm осн. Эффективность виброизоляции определяют коэффициентом передачи (КП), который имеет физический смысл отношения амплитуды виброперемещения, виброскорости, виброускорения защищаемого объекта или действующей на него силы к амплитуде той же величины источника возбуждения при гармонической вибрации.

10.2.5 Защита от повышенного воздействия производственного шума

Шум - нежелательные для человека звуки.

В качестве звука человек воспринимает упругие колебания, распространяющиеся в среде, которая может быть твердой, жидкой или газообразной. В зависимости от источника, генерирующего колебания, различают шумы механического, аэродинамического и электромагнитного происхождения.

Шум возникает вследствие упругих колебаний как машины в целом, так и отдельных ее деталей. Причины возникновения этих колебаний - механические, аэродинамические, гидродинамические и электрические явления, определяемые конструкцией и характером работы машины, а также неточностями, допущенными при ее изготовлении, и, наконец, условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.

Основными источниками шума, происхождение которого не связано непосредственно с технологическими операциями, выполняемыми машиной, являются прежде всего подшипники качения и зубчатые передачи, а также неуравновешенные вращающиеся части машины.

Шум уровня до 65 дБ вызывает раздражение, носящее лишь психологический характер. Особенно отрицательно такой шум сказывается при умственной работе. Зачастую такой шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как посторонний вызывает раздражение.

При уровне шума 65 - 85 дБ возможно его физиологическое воздействие. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое состояние человека. Так, при указанном уровне шума, пульс и давление крови повышаются, сосуды сужаются, что снижает снабжение организма кровью, и человек быстрее устает. Установлено, что при работах, требующих внимания, при увеличении уровня шума с 65 до 85 дБ имеет место снижение производительности труда на 30 %.

Воздействие шума уровнем 85 дБ и выше приводит к нарушениям органов слуха. Риск потери слуха у работающих при шуме 85 дБ составляет 3%, при 90 дБ - 10 %, при 100 дБ - 29 %. Кроме того, усиливается влияние шума на систему кровообращения, ухудшается деятельность желудка и кишечника, появляются ощущения тошноты, головная боль и шум в ушах.

У работающих в шумных цехах через 10 - 12 лет развивается гипертония, а у работающих при импульсном шуме признаки гипертонии появляются уже через 2 - 3 года.

Для снижения шума существуют следующие методы: снижение шума в источнике; изменение направленности излучения; рациональная планировка предприятий и цехов; уменьшение шума на пути его распространения; акустическая обработка помещений.

Необходимо отметить, что проведение многих мероприятий по борьбе с вибрациями дает одновременно и снижение шума. Для уменьшения механического шума необходимо:

по возможности заменять зубчатые и цепные передачи клиноременными и зубчато-ременными, например, зубчатую передачу на клиноременную, что снижает шум на 10 - 14дБ;

заменять, когда это возможно, подшипники качения на подшипники скольжения; это снижает шум на 10--15дБ;

при выборе металла для изготовления деталей необходимо учитывать, что внутреннее трение в различных металлах неодинаково, а следовательно, различна звучность; например, обычная углеродистая сталь, легированная сталь являются более звучными, чем чугун; большим трением обладают после закалки сплавы из марганца с 15 - 20 % меди и магниевые сплавы; детали из них при ударах звучат глухо и ослабление; хромирование стальных деталей, например турбинных лопаток, уменьшает их звучность; при увеличении температуры металлов на 100 - 150 °С они становятся менее звучными;

более широко применять принудительное смазывание трущихся поверхностей в сочленениях;

применять балансировку вращающихся элементов машин;

использовать прокладочные материалы и упругие вставки в соединениях, чтобы исключить или уменьшить передачи колебаний от одной детали или части агрегата к другой.

При распространении шума по трубопроводам, воздуховодам, каналам, через технологические отверстия в звукоизолирующих конструкциях широко применяют глушители.

Глушители шума должны преграждать путь шуму, не препятствуя в то же время перемещению рабочей среды. Это требование во многом определяет выбор возможной конструкции глушителя.

Глушители бывают абсорбционными, реактивными и комбинированными.

На рабочих местах, где не удается добиться снижения шума до допустимых уровней техническими средствами, следует применять средства индивидуальной защиты от шума (СИЗ).

Назначение СИЗ - перекрыть наиболее чувствительный канал проникновения звука в организм - ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и всей нервной системы от действия раздражителя. Эффективность СИЗ особенно велика в области высоких частот, наиболее вредных и неприятных для человека.

Все средства СИЗ подразделяются на наушники, вкладыши (многократного и однократного действия), шлемы.

Наушники выполняются из звукопоглощающих материалов, плотно облегают ушную раковину и удерживаются дугообразной пружиной.

Вкладыши - это элементы, вставляемые в слуховой канал. Вкладыши бывают мягкими и выполняются из ультратонкого волокна, иногда с пропиткой смесью воска и парафина, или жесткими, изготовленными из эбонита или резины.

Шлемы облегают голову и применяются для защиты человека от особо интенсивного шума, когда он воспринимается не только органами слуха, но и проникает в организм вследствие костной проводимости через кости черепа.

10.2.6 Наличие в воздухе рабочей зоны вредных веществ, превышающих предельно-допустимую концентрацию

Требуемое состояние воздуха рабочей зоны может быть обеспечено выполнением определенных мероприятий, к основным из которых относятся:

1. Механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими. Автоматизация процессов, не только повышает производительность, но и улучшает условия труда, поскольку рабочие выводятся из опасной зоны.

2. Применение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ или попадание их в рабочую зону. Большое значение для оздоровления воздушной среды имеет надежная герметизация оборудования, в котором находятся вредные вещества.

3. Защита от источников тепловых излучений. Это важно для снижения температуры воздуха в помещении и теплового облучения работающих.

4. Устройство вентиляции и отопления, что имеет большое значение для оздоровления воздушной среды в производственных помещениях.

5. Применение средств индивидуальной защиты.

10.2.7 Организация рабочего оператора насосной станции

Для работающих, участвующих в технологическом процессе по обслуживанию и наблюдению за работой насосной установки, должны быть обеспечены удобные рабочие места, не стесняющие их действий во время выполнения работы. На рабочих местах должна быть предусмотрена площадь, на которой размещаются необходимые устройства для управления и контроля за ходом технологического процесса, а также средства сигнализации и оповещения о аварийных ситуациях.

Насосная станция - это замкнутое помещение, в котором необходимо создать условия для работы обслуживающего персонала. Насосы с их приводами являются сильными источниками тепла в помещении. В проекте необходимо реализовывать вентиляцию на основании опыта уже устроенных систем вентиляции на уже существующих насосных станциях.

Пуск насосов производится при открытых задвижках на напорном водопроводе.

Обслуживание насосов и задвижек производятся с пола.

Сбор дренажных вод принят через трап в бытовую канализацию насосной станции.

В качестве меры защиты от гидравлического удара, вызываемого внезапным выключением насосов, необходимо предусмотреть установку клапана гасителя в первом колодце на напорном водопроводе.

Вокруг здания насосной станции должна быть предусмотрена зона санитарной охраны, огражденная забором и озелененная.

Граница зоны предусматривается на расстоянии 15 м в соответствии со СниП 2.04.02-84.

Работа насосов полностью автоматизирована в зависимости от давления в сети.

Работа по давлению в сети возможна:

На закрытую сеть, оборудованную компенсирующими устройствами;

В регулирующую емкость (резервуар), при этом емкости должны быть оборудованы автоматическими клапанами или электрофицированными задвижками.

При аварийном отключении рабочего насоса предусмотрено автоматическое включение резервного насоса.

Для автоматизации насосных агрегатов используется комплектная аппаратура. Она обеспечивает контроль за давлением в сети, за состоянием линий управления и сигнализации. Аппаратура позволяет дежурному персоналу осуществлять контроль за наличием воды в емкостях и работой насосных агрегатов.

В автоматическом режиме процессы управления всеми агрегатами осуществляются в установленной последовательности без участия обслуживающего персонала, роль которого при этом сводится к налаживания, периодическому осмотру и наблюдению за состоянием аппаратуры и оборудования в процессе эксплуатации.

Рабочее место оператора для обеспечения производственной деятельности оборудуется креслом (стулом, сиденьем) с регулируемыми наклоном спинки и высотой сиденья. Эргономические требования при выполнении работ сидя и стоя приведены в ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ 12.2.033-78.

10.2.8 Меры по снижению и устранению опасных и вредных факторов на рабочем месте оператора насосных установок

Важным элементом предотвращения неблагоприятного воздействия на человека вредных факторов, сопровождающих работы по проведению лабораторных измерений является соблюдение соответствующих санитарно-гигиенических требований при обеспечении безопасных условий труда на данных рабочих мест, в том числе проектированию, строительству и реконструкции помещений, предназначенных для эксплуатации такого рода оборудования.

Для нормализации параметров освещенности необходимо четкое соблюдение требований СНиП 23.05-95.

К производственному освещению для создания наилучших условий для видения предъявляются следующие требования:

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы (определяемому по объекту различения, фону, контрасту объекта с фоном). Увеличение освещенности рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счет повышения их яркости, увеличивает скорость различения деталей, что сказывается на росте производительности труда, однако имеется предел, при котором дальнейшее увеличение освещенности почти не дает эффекта, поэтому необходимо улучшать качественные характеристики освещения.

Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства.

На рабочей поверхности не должны присутствовать резкие тени.

Необходимо также выбирать правильный спектральный состав света, т.е. со спектральной характеристикой близкой к солнечной.

Все элементы осветительных установок (светильники, осветительные сети и т.п.) должны быть достаточно долговечными, электробезопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара или взрыва.

Тщательный и регулярный уход за установками естественного и искусственного освещения имеет важное значение для создания рациональных условий освещения, в частности, для создания требуемых величин освещенности без дополнительных затрат электроэнергии.

В установках с люминесцентными лампами необходимо следить за исправностью схем включения (не должно быть видимых глазу миганий ламп), а также пускорегулирующих аппаратов, о неисправности которых, например, можно судить по значительному шуму дросселей.

Чистка стекол световых проемов должна проводится не реже 2 раз в год для помещений с незначительным выделением пыли, а для светильников 4-12 раз в год, в зависимости от характера запыленности производственного помещения.

Особое внимание следует обращать на проведение мероприятий по оздоровлению воздушной среды, так как их соблюдение является одним из необходимых условий здорового и производительного труда.

Требуемое состояние воздуха рабочей зоны может быть обеспечено выполнением определенных мероприятий, к основным из которых относятся:

- Механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими. Эти мероприятия имеют большое значение для защиты от воздействия вредных веществ. Автоматизация процессов, сопровождающихся выделением вредных веществ, не только повышает производительность, но и улучшает условия труда, поскольку рабочие выводятся из опасной зоны.

- Применение технологических процессов и оборудования, исключающих образование вредных веществ или попадание их в рабочую зону.

- Защита от источников тепловых излучений. Это важно для снижения температуры воздуха в помещении и теплового облучения работников.

- Устройство вентиляции и отопления, что имеет большое значение для оздоровления воздушной среды в производственных помещениях.

- Применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее большое внимание необходимо уделять вопросам электробезопасности.

Основными мерами защиты от поражения током являются:

- Обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного соприкосновения;

- Электрическое разделение сети;

- Устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, использованием двойной изоляции, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.;

- Применение специальных электрозащитных средств - переносных приборов и приспособлений;

- Организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Проведем расчеты опасных и вредных производственных факторов присутствующих на рабочем месте машиниста насосных установок.

Обслуживание насосных блоков характеризуется своим комплексом опасных и вредных производственных факторов. Опасными и вредными производственными факторами при обслуживании насосов являются выделения в воздух рабочей зоны вредных веществ, повышенный уровень шума и вибрации, возможные нарушения герметичности систем, находящихся под давлением, повышенное напряжение в электрических сетях, движущиеся машины и механизмы, подвижные части оборудования, недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости, повышенная пульсация светового потока.

Для работы сидя рабочее место машиниста должно иметь кресло (стул, сиденье) с регулируемыми наклоном спинки и высотой сиденья. Эргономические требования при выполнении работ сидя и стоя приведены в ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ 12.2.033-78.

10.3 Требования безопасности при эксплуатации и ремонте насосной станции

Инструкция по технике безопасности и охране труда составляется на основании правил и положений, утвержденных соответствующим министерством. Все инструкции подписываются начальником цеха и утверждаются главным инженером. В каждой инструкции приводится перечень тех должностных лиц, для которых знание данной инструкции и сдача по ней проверочных экзаменов обязательны.

*эксплуатацию электроустановок насосных станций следует осуществлять согласно требованиям правил по охране труда при эксплуатации электроустановок.

*персонал, обслуживающий электроустановки насосных станций, должен иметь соответствующую труппу по электробезопасности.

*при эксплуатации насосной станции работники обязаны:

а.обеспечить наблюдение и контроль над состоянием и режимом работы насосанных агрегатов, коммуникаций и вспомогательного оборудования в соответствии с инструкциями по их эксплуатации;

б.проводить осмотры и ремонт оборудования в установленные сроки;

в.поддерживать надлежащие санитарное состояние в помещении;

г.вести систематический учет отработанных часов агрегатами и производить записи в журналах эксплуатации или на компьютерных носителях;

*дежурные работники должны немедленно остановить неисправный агрегат и запустить резервный при появлении в насосном агрегате неисправностей.

*запрещается снимать предохранительные кожухи и др. защитные устройства во время работы насосных установок, подогревать маслопроводную систему открытым огнем.

*работники, обслуживающие насосные станции должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты.

*при сменной работе работник может закончить работу не ранее того, сменщик примет от него обслуживание насосными агрегатами.

*прием-сдача смены дежурными работниками осуществляется по графику, утвержденному руководителем, ответственным за эксплуатацию насосных станций, с записью о выполненной работе в журнале сдачи смен. Изменения в графике разрешаются только руководителем, утвердившим график.

10.4 Обеспечение пожарной безопасности

Пожарная защита - это комплекс организационных и технических средств, направленных на предотвращение воздействий на любой из опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.

Требование определены в «Правилах пожарной безопасности в Украине» НАПБ А.01.001-2004, а также ДНАОП 0.01-1.01-95, к способам обеспечения пожарной безопасности, системы предотвращения пожаров: предотвращение пожара должно достигаться предотвращением образования горючей среды и предотвращением образования в горючей среде источников зажигания.

Требования к способам обеспечения пожарной безопасности системы противопожарной защиты:

противопожарная защита в проекте достигается применением автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения;

организация с помощью технических средств, включая автоматические своевременного оповещения и эвакуации людей;

ограничения распространения пожара за пределы очага достигается установлением предельно допустимых по технико-экономическим расчетам площадей, противопожарных отсеков, секций, а также этажности зданий и сооружений, но не более определенных норм;

в зданиях и сооружениях предусматривают технические средства (лестничные клетки, противопожарные стены, наружные пожарные лестницы, аварийные люки), имеющие место устанавливать при пожаре и огнеопасности конструкций.

Пожары могут возникнуть от электроустановок, в которых присутствуют нагревающиеся проводники электрического тока и горючее вещество (изоляция этих проводников). При коротких замыканиях электрические проводники быстро разогреваются до высоких температур.

Во избежание возникновения пожаров курить разрешается только в специально отведенных местах.

Предусматриваемые при проектировании зданий и установок противопожарные мероприятия зависят прежде всего от пожарной или взрывной опасности размещенных в них производств и отдельных помещений. Помещения и здания в целом делятся по степени пожаро- или взрывоопасности на пять категорий в соответствии с НАПБ Б.07.005-86 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности" ОНТП 24-86.

Категория А - это помещения, в которых применяются легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки паров 28oС и ниже или горючие газы в таком количестве, что они могут образовать взрывоопасную смесь с воздухом, при взрыве которой создастся давление более 5 кПа (например, склады бензина).

Категория Б - это помещения, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие волокна или пыль, а также легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки паров более 28oС в таком количестве, что образуемая ими с воздухом смесь при взрыве может создать давление более 5 кПа (цеха приготовления сенной муки, выбойные и размольные отделения мельниц и крупорушек, мазутное хозяйство электростанций и котельных).

Категория В - это помещения, в которых обрабатывают или хранят твердые горючие вещества, в том числе выделяющие пыль или волокна, неспособные создавать взрывоопасные смеси с воздухом, а также горючие жидкости (лесопильные, столярные и комбикормовые цехи; цехи первичной сухой обработки льна, хлопка; кормокухни, зерноочистительные отделения мельниц; закрытые склады угля, склады топливно-смазочных материалов без бензина; электрические РУ или подстанции с трансформаторами).

Категория Г - это помещения, в которых сжигают топливо, в том числе газ, или обрабатывают несгораемые вещества в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии (котельные, кузницы, машинные залы дизельных электростанций).

Категория Д - это помещения, в которых негорючие вещества находятся в практически холодном состоянии (насосные оросительные станции; теплицы, кроме отапливаемых газом, цехи по переработке овощей, молока, рыбы, мяса).

Категории производств по пожарной опасности в большой степени определяют требования к конструктивным и планировочным решениям зданий и сооружений, а также другим вопросам обеспечения пожаро- и взрывобезопасности. Они отвечают нормам технологического проектирования или специальным перечням, утверждаемым министерствами (ведомствами).

Условия возникновения пожара в зданиях и сооружениях во многом определяются степенью их огнестойкости (способность здания или сооружения в целом сопротивляться разрушению при пожаре). Здания и сооружения по степени огнестойкости согласно СниП 2.01.02-85 подразделяются на пять степеней (I, II, III, IV и V). Степень огнестойкости здания (сооружения) зависит от возгораемости и огнестойкости основных строительных конструкций и от распространения огня по этим конструкциям.

По возгораемости строительные конструкции подразделяются на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые конструкции выполнены из несгораемых материалов, трудносгораемые - из трудносгораемых или из сгораемых, защищенных от огня и высоких температур несгораемыми материалами (например, противопожарная дверь, выполненная из дерева и покрытая листовым асбестом и кровельной сталью).

Огнестойкость строительных конструкций характеризуется их пределом огнестойкости, под которым понимают время в часах, по истечении которого они теряют несущую или ограждающую способность, т. е. не могут выполнять свои обычные эксплуатационные функции.

Согласно классификации производства по пожарной опасности (ППБ-03) насосная станции относится к категории Д.

...