Таблица 4.4 - Результаты расчетов экономической эффективности

Расчетный показатель экономической эффективности должен быть выше нормативного коэффициента эффективности капитальных вложений [4].

лет

Таким образом, Ер больше Ен (0.44>0.2), Тр ниже Тн (2.2<5)

Сравнив расчетные и нормативные коэффициенты экономической эффективности и сроки окупаемости, можно сделать вывод, что внедрение АСУ ЭЛТА является целесообразным.

5. Безопасность и охрана труда

Современное машиностроение невозможно представить без операции термической обработки таких, как отжиг, закалка; химико-термических (азотирование, науглероживание и т.д.); деформационно-термических (высокотемпературная прокатка). Однако, цех в котором производятся операции термообработки является зоной повышенного риска.

Проектируемая в проекте АСУ предназначена для управления электротермической линией, на которой выполняются операции термической обработки металлических крепёжных изделий. Электротермическая линия состоит из двух электрических печей (закалочной и отпускной), бака закаливания и бака охлаждения, загрузочного устройства и конвейеров.

Очевидно, что данный комплекс является источником множества вредных и опасных факторов способных негативно повлиять на здоровье работников цеха, либо стать причиной несчастного случая. Поэтому обеспечения безопасных условий труда в термическом цехе является наиболее важным аспектом при организации цеха.

– обеспечение безопасных условий труда в термическом цехе.

Задачи раздела:

– определение тепловыделения в термическом цехе;

– определение необходимого воздухообмена и способов его организации в помещениях термического цеха;

– расчет местной приточной и вытяжной вентиляции в термическом цехе.

5.1 Опасные факторы, возникающие в процессе термической обработки

Опасные и вредные факторы, возникающие при термической обработке изделий, обусловлены её видом, применяемым оборудованием и рабочими средствами. Оборудование применяемое при термической обработке является мощным источником энергии (инфракрасного излучения) [3]. Интенсивность излучения энергии различными устройствами термообработки представлено в таблице 5.1

Таблица 5.1. - Интенсивность излучения энергии устройствами термического цеха

В процессе химико-термической обработки возможно образование ядовитых соединений (например, цианистых соединений, аммиака, нитробензола, паров свинца), что может нанести вред здоровью персонала выполняющего работу в цехе.

В термическом цехе может существовать опасность возникновения пожара или взрыва при применении масел при работе с контролируемыми атмосферами, с соляными, щелочными печами и ванными. Особую опасность представляет система масло-кислород (воздух), когда масло при перегреве подвергается термическому разложению и образуются углеродные фракции [13].

Сведения характеризующие свойства закалочных масел представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2. - Свойства закалочных масел.

Так же источником взрывоопасности являются водоохлаждаемые узлы, так как при неисправностях герметичность их нарушается и вода попадает в рабочее пространство печи; под действием высокой температуры она интенсивно испаряется, поэтому в результате повышения давления в печи может произойти взрыв; иногда вода разлагается, а при попадании воздуха в печи может образоваться гремучая смесь.

5.2 Обеспечение безопасной работы в условиях термического цеха

Меры безопасности при работе в термическом цехе регламентируются ГОСТ 12.3.004-75 «Термическая обработка металлов. Общие требования безопасности» [13].

Согласно данному стандарту в термическом цехе участки травления металлов, цианирования, жидкостного азотирования и свинцовых печей-ванн, а так же участки подготовки твердого карбюризатора, диффузной металлизации и борирования должны быть отделены от других участков цеха термической обработки металлов.

При термической и химико-термической обработке должны применятся масла, кислоты, щелочи и другие химические вещества, на которые утверждена нормативно-техническая документация.

Ядовитые соли для термической обработки должны использоваться в гранулированном виде. Кислоты и щелочи, легко воспламеняющиеся и горючие жидкости используемые в количестве более 400 кг в рабочую смену должны подаваться к рабочим местам по трубопроводам. Погрузка изделий и деталей массой свыше 20 кг и разгрузка их должны осуществляться погрузочно-разгрузочным устройством.

Помещения термических цехов, термическое оборудование и коммуникации должны быть оснащены контрольно-измерительными приборами для контроля уровня опасных и вредных производственных факторов, возникающих при данном процессе.

В местах возможной локализации действия опасных и вредных производственных факторов (участки на газопроводах, на линиях сжатого воздуха) должны быть установлены быстродействующие отсекающие устройства.

Предельно допустимая напряженность электромагнитных полей (ЭМП) на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала связанного с применением ВЧ-энергии для промышленной термообработки, не должна превышать в течение рабочего дня по электрической составляющей, В/м: 50-для частот от 60 кГц до 3 МГц, 20 -- для частот от 3 до 30 МГц, 10 - для частот от 30 до 50 МГц, 5 - для частот от 50 до 300 МГц; по магнитной составляющей, А/м: 5 - для частот от 60 кГц до 1,5 МГц, 0,3 - для частот от 30 до 50 МГц.

При обслуживании установок для высокочастотного нагрева металла (ламповые и машинные генераторы) необходимы мероприятия по электробезопасности и защите от длинноволнового излучения. Экранировку источников излучения следует проводить при помощи замкнутых камер из листового железа или мелкой металлической сетки.

Санитарно-эпидемиологические станции и лаборатории чистоты воздух при отделе технической безопасности предприятия должны регулярно проводить анализы воздуха на содержание в нем цианистых соединений, щёлочи, свинца, СО, углеводородов, масляного аэрозоля и др.

Для предотвращения образования взрывоопасных смесей на печах с периодически открываемыми проемами применяются пламенные завесы. Если это нецелесообразно (большие размеры проемов, большая тяга), то необходимо предусмотреть установку запальных горелок, обеспечивающих воспламенение контролируемой атмосферы.

Для защиты замкнутых объёмов от разрушения давлением при его возрастании необходимо применять взрывные (предохранительные) клапаны.

Предупреждение пожаро и взрывоопасных ситуаций при работе с закалочными маслами достигается в результате правильного выбора марки масла и режима работы. Эффективным средством тушения пожара, вызванного возгоранием масла, могут быть кислотные огнетушители), и не загрязняют закалочное масло). На больших масляных ваннах целесообразно создавать «углекислотный душ».

Эффективны автоматические противопожарные устройства и системы подавления взрывов.

Наиболее важным при организации безопасной работы в термическом цехе является правильная организация вентиляции. Вентиляция - это

организованный воздухообмен заключающийся в удалении из рабочего

помещения загрязненного воздуха и подача вместо него свежего наружного или очищенного воздуха. Кроме того, вентиляция выполняет функцию удаления избытка выделяемой нагретыми поверхностями энергии.

В ряде случаев необходимо использовать различные экраны, защищающие рабочего от прямого воздействия лучистой энергии, и воздушные души.

Существенным фактором улучшения условий труда является организация специальных зон отдыха, имеющих благоприятный микроклимат и систему радиационного охлаждения.

Для обеспечения требуемых метеорологических условий в помещениях термических цехов предусматривается местная и общеобменная вентиляция.

Вентиляция - это организованный воздухообмен заключающийся в удалении из рабочего помещения загрязненного воздуха и подача вместо него свежего наружного или очищенного воздуха.

Различают следующие виды местной вентиляции:

– воздушные души;

– воздушные завесы;

– вытяжные зонты;

– отсасывающие панели;

– вытяжные шкафы;

Схемы вентиляции рекомендуемые для применения в термическом цех указаны в таблице 5.3.

Необходимый воздухообмен в помещениях термических цехов рассчитывается, из условий ассимиляции тепла, для трех периодов года.

Достаточность воздухообмена для зимнего времени года рекомендуется проверять по разбавлению поступающих в цех вредных веществ, исходя из их содержания в воздушной среде цеха и эффективности применяемых средств защиты.

Таблица 5.3 - Схемы вентиляции, применяемые в термическом цехе

• 5.3 Методы расчета местной вентиляции в термическом цехе
• Расчет необходимого количества воздуха для помещений с тепловыделением производится по избыткам явного тепла; для помещений с тепло и влаговыделениями - по избыткам явного тепла, влаги и скрытного тепловыделения; для помещений с газовыделением - по количеству выделяющихся вредных веществ (из условия обеспечения концентраций ниже предельно допустимых) [13].
• Тепловыделение от электрических печей и ванн определяют по формуле:
• , (5.1)
• значение коэффициента следует принимать 0,3 для электрованн, для печей камерных с подвижным подом - 0.45; с неподвижным подом - 0.5; для щелевых и шахтных печей - 0.4; для электрических печей 0.7. При оборудовании печей местными вытяжными устройствами тепловыделение в помещении должно составлять 30% от рассчитанных по формулам.
• Расчет необходимого количества воздуха производится по следующим зависимостям:
• при расчете по избыткам явного тепла
• , (5.2)
• где - количество воздуха удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны
• помещения местными отсосами, который затрачивается на
• технологические и иные нужды;
• - избыток явного тепла в помещении,;
• массовая удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 ;
• - плотность поступающего воздуха, равная 1.2 ;
• - температура воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой
• зоны помещения местными отсосами, который используется на
• технологические и другие нужды,;
• - температура воздуха, подаваемого в помещение,;
• - температура воздуха удаляемого из помещения за пределы рабочей
• или обслуживаемой зоны;
• при расчете по избыткам полного тепла,
• , (5.3)
• где - теплосодержание воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой
• зоны помещения местными отсосами, который используется на
• технологические или другие нужды, ;
• , - теплосодержание воздуха, подаваемого в помещение и удаляемого
• из него за пределы рабочей или обслуживаемой зоны , ;
• при расчете по избыткам влаги,
• , (5.4)
• где - избыток влаги в помещении, ;
• - влагосодержание воздуха, удаляемого из рабочей или
• обслуживаемой зоны помещения местными отсосами, который
• затрачивается на технологические и другие нужды, ;
• - влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, ;
• - влагосодержание воздуха, удаляемого за пределы рабочей или
• обслуживаемой зоны, ;
• при расчете по количеству выделяющихся вредных веществ,
• , (5.5)
• где - количество вредных веществ, поступающих в воздух помещения,
• ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из рабочей
• или обслуживаемой зоны местными отсосами, который используется
• на технологические и иные нужды, ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из
• помещения за пределы рабочей или обслуживаемой зоны, ;
• - концентрация вредных веществ в воздухе, подаваемом в помещение,.
• Параметры воздуха поступающего в приемные отверстия и проемы местных отсосов, технологических и других устройств, которые расположены в рабочей и обслуживаемой зоне помещения, следует принимать в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76 [3].
• Для обеспечения воздухообмена помещения термического цеха согласно схеме из таблицы 5.3 используем: воздушные души, зонты - козырьки.
• Для расчета воздушного душирования используют следующие правила [13]:
• 1) ПО СН 245-71 определяют допустимую скорость и температуру воздуха на рабочем месте.
• 2) Определяют скорость выхода воздуха из насадка по формуле:
• , (5.6)
• где и - скорость воздуха в рабочей зоне и на выходе из душирующего
• патрубка, м/с;
• , и - температура воздуха в помещении, рабочей зоне и
• приточного воздуха соответственно.
• 3) Используя расчетные зависимости для осесимметричной струи определяют диаметр душирующего патрубка и его площадь:
• , (5.7)
• где - средняя скорость воздуха на расстоянии S, м/с;
• - расстояние от насадка до рабочего места;
• - диаметр душирующего патрубка;
• - коэффициент турбулентной структуры струи, его значение принимается в пределах 0,06 - 0,12 (в зависимости от конструктивных особенностей душирующего патрубка).
• 4) Определяются размеры душирующего факела в зоне рабочего места по формуле:
• , (5.8)
• где - диаметр душирующего факела на расстоянии S от насадка, .
• 5) Определяется количество воздуха на выходе из душирующего патрубка по формуле:
• , (5.9)
• где - площадь сечения на выходе из душирующего патрубка, .
• 6) Вычисляется расход воздуха в душирующем факеле на заданном от душирующего патрубка расстоянии по формуле:
• , (5.10)
• где и - расход воздуха на выходе из насадка и на расстоянии S от него.
• 7) Количество эжектируемого струей воздуха вычисляется по формуле:
• , (5.11)
• 8) Составляется уравнение теплового равновесия:
• , (5.12)
• Из уравнения (5.11) определяют и сравнивают его с заданным. Сравниваемые значение не должны сильно отличатся друг от друга, что и свидетельствует о верности вычислений.
• Расчет вытяжных зонтов производится следующим образом:
• Для эффективной работы зонта количество воздуха, удаляемого через него,
• должно превышать количество воздуха, переносимое конвективной струей, которая образуется над источником тепла на уровне расположения зонта. В соответствии с рекомендацией количество воздуха, подтекающее к зонту с конвективной струей, которая возникает над тепловым источником прямоугольной или круглой формы при отношении сторон источника плане
• , может быть определена по формуле:
• , (5.13)
• где - количество тепла, выделяемого источником путем конвекции, ;
• z - расстояние от нагретой поверхности до воздухоприемного сечения
• зонта, ;
• F - площадь источника, .
• Значение Q определяют следующим образом:
• , (5.14)
• где - коэффициент конвективной теплоотдачи;
• и - температура поверхности источника и температура окружающего
• воздуха соответственно, єС.
• Коэффициент конвективной теплоотдачи определим из следующей формуле:
• , (5.15)
• Расход воздуха, удаляемого зонтом, определяется по формуле:
• , (5.16)
• где - площадь сечения зонта;
• - площадь входного сечения зонта, определяемая из условия .
• У загрузочных отверстий печей, сушил и другого оборудования для улавливания продуктов сгорания устанавливаются зонты в виде козырьков.