- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •1 Требования к выполнению текстовой части работ
- •1.1 Требования к содержанию работ
- •1.2 Требования к оформлению текста работ
- •1.3 Темы домашних заданий по бжд
- •2 Требования к выполнению расчётной части работ
- •2.1 Варианты заданий для выполнения расчётного раздела
- •2.2 Методические указания по выполнению заданий расчётного раздела
- •Содержание
- •Приложение в Пример оформления формул, заголовков раздела и подраздела
- •1 Средства пожаротушения на металлургических производствах
- •1.1 Первичные средства пожаротушения
- •Приложение г Пример оформления рисунков и таблиц
- •Приложение д Примеры оформления списка литературы
2.2 Методические указания по выполнению заданий расчётного раздела
Методы расчета количественных характеристик искусственного освещения.
Наиболее часто используют следующие методы расчета количественных характеристик искусственного освещения:
метод коэффициента использования светового потока, применяемый при расчетах общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей поверхности;
метод точечного источника, применяемый при расчетах освещения при любом расположении освещаемых поверхностей (с учетом размещения рабочих мест).
При использовании метода коэффициента использования светового потока количество светильников Nсв в практических расчетах рекомендуется определять по формуле
(2.1)
где S - площадь помещения, м;
L - расстояние между светильниками, м;
Нсв - высота подвеса светильников;
λ - коэффициент наивыгоднейшего расположения светильников, выбираемый в соответствие с таблицей 2.9
Таблица 2.9 - Определение коэффициентов наивыгоднейшего расположения светильников
Светильник |
С3 |
ЛСП |
ПВЛ |
||||||
Лампа |
ДРЛ |
ЛЛ |
ЛЛ |
||||||
Оптимальные значения коэффициента наивыгоднейшего расположения светильников λ |
0,8 |
1,4 |
1,4 |
||||||
ρпот |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
ρст |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
Суммарную мощность осветительных установок можно определить по формуле
Poy=PлNсвn , (2.2)
где Рл - электрическая мощность одной лампы, Вт;
п — количество ламп в одном светильнике.
Конструкция осветительных установок и их эксплуатация должны соответствовать требованиям действующих правил устройства электроустановок (ПУЭ), норм пожарной безопасности (НПБ), а также межотраслевых правил охраны труда при эксплуатации электроустановок (ПОТ).
Таблица 2.10 - Освещенность производственных помещений
Характеристика зрительной работы
|
Наименьший размер объекта различения, мм
|
Примеры освещаемых помещении и рабочих поверхностей
|
Разряд зрительной работы
|
Подразряд зрительной работы
|
Искусственное освещение |
|||||
комбинированное |
общее |
|||||||||
Всего |
В том числе от общего освещения |
|
||||||||
Средней точности
|
От 0,50 до 1,0
|
Клети, агрегаты непрерывного отжига цехов холодного проката листа. |
IV
|
а |
750 |
200 |
300 |
|||
Плавильно-заливочные отделения литейных цехов. |
б |
500 |
200 |
200 |
||||||
Агрегаты резки цехов холодного проката листа. |
в |
400 |
200 |
200 |
||||||
Пролеты прокатных станов цехов холодного проката листа |
г |
- |
- |
200 |
||||||
Грубая (очень малой точности) |
Более 5 |
Стрипперные отделения сталеплавильных цехов. Склады пакетов листов цехов холодного проката листа. Отделения выбивки литейных цехов |
VI |
|
|
|
200 |
|||
Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах |
Более 0,5 |
Разливочные и печные пролеты сталеплавильных цехов. Конвертерные цехи. Печные пролеты электросталеплавильных цехов. Ножницы, пилы, прессы горячей резки, окна загрузки выгрузки печей непрерывного действия цехов горячего проката |
VII |
|
|
|
200 |
Расчёт местной вытяжной вентиляции.
Вытяжные зонты устанавливаются над оборудованием с устойчивым конвективным потоком, а также над пылящим и газовыделяющим оборудованием. С поверхности источника вредных выделений, имеющего температуру выше температуры атмосферы цеха, поднимается конвективный поток, обусловленный разностью плотностей нагретых и холодных газов или паров. Эти потоки захватывают частицы пыли, пары и образующиеся газы и уносят их вверх от нагретой поверхности.
Выбор вентилятора производится с учетом необходимого напора и производительности.
Потребная мощность (кВт) на валу электродвигателя рассчитывается по формуле
, (2.3)
где L - производительность, м /ч;
Р - напор, Па;
- КПД вентилятора (0,6...0,85);
- КПД передачи (0,9...1,0).
На рисунке 2.1 показана схема зонта для улавливания вредных выделений.
Рисунок 2.1 - Схема вытяжного зонта
Эффективность работы вытяжного зонта зависит от количества удаляемого воздуха L и скорости w отсасывания смеси газов и тонкодисперсной пыли (сравнение с рекомендованной w для определенной группы вредных веществ), а также от расстояния зонта от теплогазопылевыделяющей поверхности Н и угла раскрытия зонта а (обычно а < 60°).
Экспериментально определено, что оптимальная высота установки рабочего сечения зонта от источника должна быть (0,2...0,4)Dэкв (Dэкв =1,13 - эквивалентный диаметр источника выделений, м; Fист - площадь поверхности последнего, м2). При установке вытяжных зонтов на высоте (0,4. ..0,8)Dэкв необходимо в расчетную формулу (2.4) вводить коэффициент, характеризующий подвижность воздуха помещения.
Исходя из практических данных габаритные размеры зонта (длина и ширина) принимаются на 0,2 м больше размеров источника вредных выделений.
Эффективная работа L (м /ч) вытяжного зонта обеспечивается при расходе удаляемого воздуха от теплогазоисточника.
(2.4)
где Kv - поправочный коэффициент на подвижность воздуха помещения;
Кσ - поправочный коэффициент на наличие газовой составляющей в конвективном потоке;
Q - количество конвективной теплоты, теряемой источников теплогазовыделений.
(2.5)
где t - разность температур источника вредных выделений и возуха рабочего помещения, °С.
Коэффициент Kv можно определить по графику на рис. 2.2 зависимости от скорости движения воздуха в помещении wn и параметра A.
Рисунок 2.2 - Поправочный коэффициент Kv на подвижность воздуха в помещении при А: 1 - 2,0; 2 - 1,0; 3 - 0,5; 4 ~ 0,38; 5 - 0,25; 6-0,19
(2.6)
Зная значение коэффициента Kv из табл. 2.11, можно найти коэффициент Кσ.
Таблица 2.11 - Значении коэффициента К σ в зависимости от Кv
Kv |
1 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
|
1,2 |
1.23 |
1,27 |
1,3 |
1,33 |
1,37 |
1,4 |
Расчет средств защиты от теплового излучения.
Для правильного выбора защитных средств очень важно знать, какова плотность теплового потока излучения («облученность»), воздействующего на персонал или оборудование. В общем случае расчет можно провести по формуле
, (2.7)
где носит название константы излучения абсолютно черного тела (АЧТ);
а для ориентировочных расчетов - по эмпирической формуле
, (2.8)
где q* - максимально возможная плотность потока излучения конкретного источника, кВт/м;
l - расстояние от источника до объекта, м;
п - константа;
- угол между нормалью к поверхности источника и линией, соединяющей центры поверхностей источника и приемника излучения.
Значения q* и п приведены в табл. 2.12
Таблица 2.12 - Значения q* и п для основных источников теплового излучения металлургических цехов
Цех |
Источник теплового излучения |
q*, кВт/м |
п |
Доменный |
Наполняемые чугуном ковши и шлаковые |
|
|
|
чаши со шлаком |
270 |
2 |
Электростале- |
|
|
|
плавильный |
Загрузочное окно печи: |
|
|
|
открыто при рафинировании стали открыто при заправке порога после загрузки лома полуоткрыто при скачивании шлака и загрузке раскислителя вручную |
36 |
1,2 |
|
12,7 |
1,8 |
|
|
18,2 |
1,2 |
|
Мартеновский |
Загрузочное окно печи: |
|
|
|
открыто |
157 |
1,3 |
|
полуоткрыто |
76 |
1,2 |
Прокатные |
Шлаковая летка и крышки нагревательных |
|
|
|
колодцев Окна загрузки и выгрузки методической печи: |
11,2 |
1,1 |
|
открыты |
29,0 |
1,4 |
|
полуоткрыты |
13,1 |
1,3 |
|
закрыты |
6,2 |
1,1 |
|
Смотровые окна методических печей Нагретый металл на рольганге: |
13,6 |
1,2 |
|
лист 3600x10x12000 |
36,5 |
1,8 |
|
лист 1500x5x3500 |
24,0 |
1,2 |
|
лист 1500x5x1500 |
18,4 |
1,2 |
Согласно ГОСТ Р 12.4.011-75 средства промышленной теплозащиты должны удовлетворять следующим требованиям:
обеспечивать оптимальный теплообмен организма работника со средой обитания;
обеспечивать необходимую подвижность воздуха (повышение доли конвективной теплоотдачи) с целью достижения комфортных условий;
иметь максимальную эффективность теплозащиты и обеспечивать удобство эксплуатации.
Эффективность теплозащиты прозрачных экранов существенно зависит от спектрального состава падающего излучения (облученности), определяемого температурой источника теплового излучения (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 - Зависимость эффективности теплозащиты стекол К от
температуры источника излучение Т:
1 — закаленное силикатное стекло; 2 — закаленное силикатное стекло
со стальной сеткой ячейкой 3x3 мм; 3 - органическое стекло;
4 — закаленное стекло с пленочным покрытием со светопропусканием 80 %;
5 — закаленное стекло, окрашенное по массе со светопропусканием 40 %.
Зная эффективность теплозащитного устройства K, несложно найти плотность теплового потока пропущенного излучения
. (2.9)
Теплоизоляция применяется для уменьшения тепловых потерь в металлургических агрегатах и снижения температуры их кожуха; повышения эффективности теплопоглощающих экранов, а также снижения теплового потока, проходящего через стены ограждения кабин (пультов) управления.
Экраны подразделяются на прозрачные и непрозрачные. Последние в свою очередь подразделяются на теплоотражающие и тепло-поглощающие и, как правило, выполняются из металла соответственно без теплоизоляции и с теплоизоляцией.
Прозрачные экраны применяются для смотровых проемов пультов и кабин управления, щитков и т.д. Как правило, прозрачные экраны изготовляют из закаленных и незакаленных силикатных стекол с пленочными покрытиями или без них; силикатных стекол, армированных стальной сеткой; органических стекол и т.д. Границы применимости стеклянных экранов определяются величиной плотности падающего теплового потока (облученности), в свою очередь зависящего от температуры источника излучения (табл. 2.13).
Таблица 2.13 - Допустимые облученности стекол и их состояние в зависимости от температуры источника излучения
Стекло
|
Облученность qпад, кВт/м , при температуре источника излучения, К |
Состояние стекла
|
|||
2073 |
1273 |
623 |
623...2073 |
||
Обычное
Закаленное
Органическое белое
Теплозащитное с пленочным покрытием и 80 %-ным светопропусканием: закаленное незакаленное
Теплозащитное, окрашенное по массе: закаленное с 40 %-ным светопропусканием незакаленное с 80 %-ным светопропусканием |
7,0
14,0
5,25
14,0 3,5
14,0 7,0 |
5,25
14,0
5,25
14,0 5,25
14,0 3,5 |
3,5
14,0
5,25
14,0 5,25
14,0 3,5 |
7,0
14,0
7,0
14,0 7,0
14,0 7,0 |
Растрескивается
Деформаций нет
Размягчается при То.с>301 К
Деформаций нет Растрескивается
То же Деформаций нет |
Пример 3.1. Нагревательный колодец с открытой крышкой раз-мерами 15x6 м имеет температуру 1673 К и степень черноты 8 = 0,95. Пульт управления нагревательными колодцами имеет оконный проем размером 3x2 м2 и расположен по продольной оси нагревательного колодца на удалении = 20 м. Определить величину облученности сварщика, находящегося на пульте управления, при наличии простого застекления оконного проема пульта.
Решение
Плотность теплового потока собственного излучения нагревательного колодца определяем по формуле:
qco6 = εС0(Т/100)4;
qcoб = 0,95 ∙ 5,67 (1673/100)4 = 421978, 6 Вт/м2 = 421,98 кВт/м2.
Величину плотности теплового потока, падающего на оконный проем пульта управления (облученность), определим по эмпирической формуле:
ььь
В таблице 2.13 для крышки нагревательного колодца (в закрытом состоянии) приведены значения q*= 11,2 кВт/м2 и п = 1,1. В случае открытой крышки можно принять, что q* = qcоб = 421,98 кВт/м2 , оставляя значение п тем же.
Величина l равна длине гипотенузы прямоугольного треугольника с вершинами в центрах оконного проема и ячейки колодца и на полу рабочей площадки под центром оконного проема.
Тогда
qПАД = 421,9 ∙ 27,57 ∙ 0,0725 = 0,8 кВт/м2= 800 Вт/м2.
Согласно табл. 2.13 при такой величине плотности падающего теплового потока (облученности) для застекления оконного проема пульта управления можно выбрать стекло, но целесообразно выбрать тип стекла, не подверженный растрескиванию и недеформирующийся. С учетом сказанного, следует выбрать закаленное стекло или теплозащитное стекло с пленочным покрытием с 80 %-ным светопропусканием (как закаленное, так и незакаленное).
При температуре источника теплового излучения Т = 1673 К эффективность теплозащиты стекол, равна:
для закаленного силикатного стекла К = 0,55,
для закаленного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80% К = 0,75.
Рисунок 2.4 - Расчетная схема для определения плотности теплового потока
Величина плотности теплового потока пропущенного излучения равна:
для силикатного стекла
qПРОП = 800 (1 - 0,55) = 360 Вт/м2;
для теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80 %
qПРОП =800 (1 - 0,75) = 200 Вт/м2;
Даже при установке теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 80 % величина облученности оператора за стеклом превышает величину 140 Вт/м.
Для снижения величины облученности до допустимых значений следует снизить светопропускание стекла и установить закаленное стекло, окрашенное по массе, со светопропусканием 40 %, имеющее эффективность теплозащиты 0,83. Тогда
qПРОП = 800 (1 - 0,83) = 136 Вт/м2 < 140 Вт/м2.
Таким образом, при использовании для остекления оконного проема пульта управления теплозащитного стекла с пленочным покрытием со светопропусканием 40 % условия теплозащиты персонала выполняются.
Расчет защитного заземления.
Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов (стержней), длину горизонтальных элементов (соединительных полос) и разместить заземлители на плане электроустановки исходя из значений допустимых сопротивления и максимального потенциала заземлителя.
Расчет проводится в следующем порядке:
Определяют норму сопротивления заземления RH (по ПУЭ) в зависимости от напряжения, режима работы нейтрали, мощности и других данных электроустановки.
Определяют расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента
ррасч = ртабл Ψ, (2.10)
где ртабл - удельное сопротивление грунта по табл. 2.2.6;
Ψ- климатический коэффициент по таблице 2.14
Таблица 2.14 - Значения удельных сопротивлений грунтов при влажности 10... 12 % к массе грунта
Грунт |
Удельное сопротивление, Ом ∙ м |
Суглинок Чернозем Супесок
|
100 200 300 |
Таблица 2.15 - Значения климатических коэффициентов и признаки зон
Тип заземлителя
|
Климатические зоны |
||
I |
III |
||
Горизонтальные полосовые заземлители при глубине заложения Н= 0,8 м |
4,5...7,0 |
2,0 - 3,5 |
|
Признаки климатических зон |
|
||
Средняя температура января, °С |
-20...-15 |
-10...0 |
|
Средняя температура июля, °С |
16...18 |
22...24 |
3. Определяют сопротивление одиночного вертикального заземлителя Rc с учетом удельного сопротивления грунта.
(2.11)
где d - диаметр стержня, м;
Н = H0 + l/2;
4. Учитывая норму сопротивления заземления Rн, определяют число вертикальных заземлителей без учета взаимного экранирования
n = R /R .
5. Разместив заземлители на плане и задавшись отношением г| расстояния между одиночными заземлителями S к их длине lс, определяют с учетом коэффициента использования вертикальных стержней (таблица 2.16) окончательно их число и сопротивление заземлителей - без учета соединительной полосы Rcc = Rc/( )
Таблица 2.16 - Коэффициенты использования вертикальных заземлителей
Отношение расстояния между заземлителями к их длине |
Число заземлителей п |
|||||||
2 |
4 |
6 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
Заземлители располагаются в ряд |
||||||||
1 |
0,85 |
0,73 |
0,65 |
0,59 |
0,48 |
— |
- |
- |
2 |
0,91 |
0,83 |
0,77 0,74 0,67 |
— |
— |
— |
||
Заземлители располагаются по контуру |
||||||||
1 |
— |
0,69 |
0,61 |
0,55 |
0,47 |
0,41 |
0,39 |
0,36 |
2 |
— |
0,78 |
0,73 |
0,68 |
0,63 |
0,58 |
0,55 |
0,52 |
3 |
- |
0,85 |
0,80 |
0,76 |
0,71 |
0,66 |
0,64 |
0,62 |
6. Определяют сопротивление соединительной полосы
(2.12)
где lп = 1,05(n -1)S - длина соединительной полосы;
b, Н - ширина и глубина заложения полосы.
С учетом коэффициента использования полосы (таблица 2.17) уточняют
R'П = RП / .
Таблица 2.17 - Коэффициенты использования горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные заземлители
Отношение расстояния между заземлителями к их длине |
Число вертикальных заземлителей n |
|||||||
2 |
4 |
6 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
Вертикальные заземлители располагаются в ряд |
||||||||
1 |
0,85 |
0,77 |
0,72 |
0,62 |
0,42 |
- |
- |
- |
2 |
0,94 |
0,89 |
0,84 |
0,75 |
0,56 |
- |
— |
— |
Вертикальные заземлители располагаются по контуру |
||||||||
1 |
— |
0,45 |
0,40 |
0,34 |
0,27 |
0,22 |
0,20 |
0,19 |
2 |
— |
0,55 |
0,48 |
0,40 |
0,32 |
0,29 |
0,27 |
0,23 |
3 |
- |
0,70 |
0,64 |
0,56 |
0,45 |
0,39 |
0,36 |
0,33 |
7. Определяют общее сопротивление заземляющего устройства и соединявшей полосы
(2.13)
и проверяют, соответствует ли оно нормативному значению RH..
Пример 4.1. Заземлению подлежит оборудование понижающей подстанции напряжением 6/0,4 кВ. Мощность трансформатора 200 кВА, схема соединения обмоток Y/∆н, т.е. на стороне высокого напряжения - глухозаземленная нейтраль, на стороне низкого -изолированная нейтраль. Грунт - суглинок, климатическая зона - III.
Для заземляющего устройства в качестве вертикальных стержней предполагается использовать угловую сталь с шириной полки 40 мм, длиной 3 м; в качестве соединительной полосы — стальную шину сечением 40 х 4 мм.
Токи замыкания на землю в подобных установках меньше 500 А, поэтому для заданной мощности трансформатора нормированное сопротивление заземляющего устройства RH<2 Ом.
Удельное сопротивление грунта ртабл =100 Ом ∙ м (таблица 2.14).
С учетом климатических коэффициентов Ψс = 1,4; Ψп = 2 (таблица 4.15) расчетные удельные сопротивления рс= 100 • 1,4 = 140 Ом • м, рп =100-2 = 200 Ом ∙ м.
Эквивалентный диаметр стержней d = 0,95 • 0,04 = 0,038 м.
Сопротивление одиночного заземлителя при Н0 = 0,5 м и H = 0,5+ 3/2 = 2 м определяем по формуле (2.11):
Без учета взаимного экранирования число заземлителей n = 40,5/4- 10 шт.
Заземляемый объект - небольшое, отдельно стоящее здание, поэтому заземляющее устройство выбираем контурное в виде прямоугольника (рисунок 2.5) с ориентировочным соотношением сторон 2x3.
Рисунок 2.5 - Схема заземления
Исходя из реальных условий, отношение берем S/l = 1. Тогда nс =0,55 и n1 =10/0,55 = 18 шт. Сопротивление заземлителей Rсс = 40,5/(18-0,55) = 4,1 Ом.
Длина соединительной полосы lп =1,05-17-3 = 53,5м; Н берем равной Н0 = 0,5 м. Тогда сопротивление соединительной полосы по формуле
С учетом коэффициента использования полосы ηп = 0,28 (табл. 2.14)
=7,45/0,28 = 26,6 Ом.
Общее сопротивление заземляющего устройства находим по формуле:
Полученное расчетное сопротивление R удовлетворяет требованиям ПУЭ: R < RH = 4 Ом. Стержневые заземлители длиной по 3 м в количестве 18 шт. расположены в прямоугольном размером контуре 11x16 м.
Расчет зануления.
Цель расчета зануления - определить сечение защитного нулевого провода, удовлетворяющее условию срабатывания максимальной токовой защиты, при известных остальных параметрах сети и заданных параметрах автоматического выключателя или плавкой вставки. Принципиальная схема зануления представлена на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 - Схема зануления установки
При замыкании на зануленный корпус электроустановки ток короткого замыкания 1К проходит через следующие участки цепи: фазный провод В, обмотки трансформатора Тр, нулевой проводник Н, а также по параллельной ветви: заземление нейтрали R0 , участок грунта, повторное заземление Rn. Сопротивление петли "фаза-нуль" обычно не превышает 2 Ом, а сопротивление R0 + Rn, согласно ПУЭ, должно быть в пределах 7...28 Ом в зависимости от напряжения сети. Поэтому ток /3, протекающий через землю, много меньше тока Iн , проходящего по нулевому проводнику, и можно считать Iк = Iн. Тогда
Iк ≥KIном, (2.14)
где Iном - номинальный ток срабатывания устройства защиты П;
к - коэффициент кратности номинального тока.
Значение Iном определяется мощностью подключенной электроустановки и выбирается из условия несрабатывания при протекании рабочих токов электроустановки. Например, для электродвигателей ток Iном плавких вставок предохранителей должен в 1,6-3 раза превышать номинальные токи.
Расчетный ток короткого замыкания с учетом полного сопротивления петли "фаза-нуль" Z
(2.15)
где - фазное напряжение сети;
ZT - сопротивление трансформатора.
Значения ZT в зависимости от мощности трансформатора Р и схемы соединения обмоток "звезда-звезда" Y/YH или "треугольник-звезда" ∆/YН с четвертым нулевым защитным проводником с низкой стороны трансформатора приведены в табллице 2.18.
Таблица 2.18 - Расчетные сопротивления трансформаторов при вторичном напряжении 380/220В
Р,кВА |
ZT |
|||
|
YIYH |
∆/Yн |
||
400 |
0,195 |
0,056 |
||
630 |
0,129 |
0,042 |
||
160 |
0,487 |
0,141 |
Для трансформаторов с вторичным напряжением 220/128 В ZT следует уменьшить в 3 раза.
Полное сопротивление проводников петли "фаза-нуль"
(2.16)
где Rф, RH - активные сопротивления фазного и нулевого провода; хф, хн - внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводов;
хП - внешнее индуктивное сопротивление петли "фаза-нуль".
Для медных и алюминиевых проводников фаз по известным данным: сечению Sф (мм2), длине l (м) и удельному сопротивлению проводника р (Ом ∙ мм /м) (для меди р = 0,018, а для алюминия р = 0,028) - определяется сопротивление
Rф = рl/ Sф . (2.17)
Значение хф для медных и алюминиевых проводников мало, поэтому им можно пренебречь.
Если нулевой защитный проводник выполнен из стали прямоугольного или круглого сечения, то
RH = /, хП = х l,
где и - активное и внутреннее индуктивное сопротивление / км проводника, значения которых указаны в таблице 2.19. Они зависят от его профиля и площади сечения SH, а также от ожидаемой плотности тока в проводнике i (А/мм2).
Таблица 2.19 - Значения и , Ом/км, стальных проводников при переменном токе (f = 50 Гц)
Размеры сечения, мм |
SH, мм |
h = 0,5 |
=1,0 |
=1,5 |
=2,0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20x4 |
80 |
5,24 |
3,14 |
4,20 |
2,52 |
3,48 |
2,09 |
2,97 |
1,78 |
30x4 |
120 |
3,66 |
2,20 |
2,91 |
1,75 |
2,38 |
1,43 |
2,04 |
1,22 |
30x5 |
150 |
3,38 |
2,03 |
2,56 |
1,54 |
2,08 |
1,25 |
1,60 |
0,98 |
40x4 |
160 |
2,80 |
1,68 |
2,24 |
1,34 |
1,81 |
1,09 |
1,54 |
0,92 |
60x4 |
200 |
2,28 |
1,37 |
1,79 |
1,07 |
1,45 |
0,87 |
1,24 |
0,74 |
50x5 |
250 |
2,10 |
1,26 |
1,60 |
0,96 |
1,28 |
0,77 |
- |
— |
60x5 |
300 |
1,77 |
1,06 |
1,34 |
0,80 |
1,08 |
0,65 |
— |
- |
. (2.18)
При выборе сечения нулевого проводника следует обеспечить = 0,5.. ,2,0 А/мм.
Материал и сечение разных проводников выбирают исходя из мощности потребителей энергии, а материал и сечение нулевого защитного проводника - должны удовлетворять условию
Zн<2 Zф, (2..19)
где ZH и Zф - полные сопротивления соответственно нулевого и фазного проводника.
Внешнее индуктивное сопротивление хП , Ом, петли "фаза-нуль", если используется воздушная линия электропередачи и частота тока f= 50 Гц, можно определить по формуле
хП = 0,1256l∙ In (2D/d), (2.20)
где l - длина линии, км;
D - расстояние между проводниками линии, м;
d - диаметр проводников, м.
Для грубых расчетов используют формулу хП = 0,6l, что соответствует D = 1 м. Для уменьшения значения хП нулевой защитный проводник следует прокладывать рядом с фазным. Если нулевой проводник является четвертой жилой кабеля или металлической трубой, в которой расположены фазные проводники, то хП мало по величине и им можно пренебречь.
Если источник питания и линия электропередачи заданы, то необходимо выбрать соответствующий автоматический выключатель, используя приведенные выше рекомендации. Если автоматический выключатель задан, тогда необходимо определить сечение нулевого провода. В обоих случаях проводится расчет на срабатывание выключателя. Если в результате расчета условие выполняется, то расчет окончен, а если нет, то его повторяют, выполнив одно из мероприятий: изменяют параметры выключателя; утолщают нулевой защитный проводник; измеряют параметры фазных проводников.
Пример 5.1. Электроустановка снабжается энергией от трансформатора мощностью 630 кВА, напряжением 10/0,4 кВ со схемой соединения обмоток Y/YH. Линия 380/220 В протяженностью 300 м состоит из трех проводников сечением 15 мм2, нулевой защитный проводник - стальная полоса сечением 50x4 - проложена в 20 см от фазных проводников. Проверить, обеспечивается ли отключающая способность зануления распределительного щитка, если в качестве зашиты используется автоматический выключатель с IНОМ= 60 А.
Определяем по формуле для автоматического выключателя 1К= 1,4 ∙ 60 = 84 А.
Находим сопротивление обмоток трансформатора ZT = 0,129 Ом.
Далее рассчитываем по формуле полное сопротивление петли "фаза-нуль".
По формуле 2.17 находам при l = 300 м, Rф = 0,028 ∙ 300/15 = 0,56 Ом.
Согласно формуле 2.18 iн = 84/(50 ∙ 4) = 0,42 А/мм2.
Считая iн = 0,5, по таблице 2.19 для нулевого защитного проводника находим r1 = 2,28 Ом/км, x1 = 1,37 Ом/км. Тогда RH = 2,28 ∙ 0,3 = 0,684 Ом; хп=1,73 ∙ 0,3 = 0,411 Ом.
Условие 2.19 выполняется: ZH = 0,8; 2 ∙ Zф = 1,1; ZH < 2 Zф.
Внешнее индуктивное сопротивление проводников согласно формуле 2.20 берем с запасом
хп = 0,1256 ∙ 0,3 ∙ In (2 ∙ 0,2/0,00564) = 0,161 Ом.
По формуле 2.16 находим ZП = 1,37 Ом, затем по формуле 2.15 определяем Iн = 156 А. Следовательно, условие 2.14 выполняется, и отключение распределительного щитка в аварийной ситуации также обеспечивается.
Расчет звукоизолирующих устройств.
Шум - это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности, возникающих при упругих колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах.
Для частотной характеристики шума звуковой диапазон разбивают на октавные полосы частот, где верхняя граничная частота fв равна удвоенной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой fср = . В данном случае октавную полосу примем равной 500 Гц.
Уровень звука - это измеренное значение шума с учетом коррекции, приближенно отражающей чувствительность человеческого уха (по шкале ампер шумомера), измеряемое в децибел-амперах (дБА).
Уровни звука и звукового давления в октавных частотах для основного оборудования металлургического производства и предельно допустимые уровни звукового давления приведены в таблице 2.20 и 2.21 соответственно.
Таблица 2.20 - Уровень звукового давления в рабочей зоне промышленного оборудования
№ п/п |
Наименование оборудования |
Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
Уровни звука, дБА |
||||||||
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|||
1 |
ДСП (5 т) |
107 |
118 |
119 |
112 |
116 |
111 |
103 |
97 |
65 |
118 |
3 |
ДСП (200 т) |
103 |
127 |
125 |
123 |
129 |
123 |
120 |
114 |
103 |
126 |
6 |
Мартеновская печь 300 т |
97 |
103 |
103 |
107 |
104 |
107 |
102 |
95 |
81 |
109 |
8 |
Нагревательная печь |
97 |
100 |
104 |
104 |
97 |
95 |
88 |
81 |
71 |
107 |
9 |
Агрегат резки листа |
94 |
105 |
108 |
110 |
11 |
112 |
113 |
115 |
114 |
116 |
Таблица 2.21 – Предельно допустимые уровни звукового давления для основных видов трудовой деятельности.
№ п/п |
Вид трудовой деятельности |
Уровни звукового давления, дБ, В октавных полосах частот Со среднегеометрическими частотами, Гц |
Уровни звука, дБА |
||||||||
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|||
1 |
Творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, программирование, преподавание и обучение. |
86 |
71 |
61 |
54 |
49 |
45 |
42 |
40 |
38 |
50 |
2 |
Высококвалифицированная работа, рабочие места в помещениях цехового управленческого аппарата, в лабораториях. |
93 |
79 |
70 |
68 |
58 |
55 |
52 |
52 |
49 |
60 |
3 |
Рабочи места в помещениях диспетчерской службы, кабинетах и помещениях наблюдения и дистанционного управления с речевой связью по телефону, в помещениях мастеров, залах обработки информации на вычислительных машинах. |
96 |
83 |
74 |
68 |
63 |
60 |
57 |
55 |
54 |
65 |
4 |
Рабочие места за пультами в кабинах наблюдения и дистанционного управления без речевой связи по телефону, в помещениях лабораторий с шумным оборудованием. |
103 |
91 |
83 |
77 |
70 |
68 |
66 |
66 |
64 |
75 |
5 |
Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятия. |
107 |
95 |
87 |
82 |
78 |
75 |
73 |
71 |
69 |
80 |
Расчет проводят в такой последовательности:
1. Выбирают материал ограждающей конструкции: стены, перегородки, кожуха и т.п.
2. Определяют требуемую звукоизоляцию
, (2.21)
В случае необходимости следует учесть влияние на звукоизоляцию оконных и дверных проемов
, (2.22)
где L - октавный уровень звукового давления в помещении, дБ;
Lдоп - допустимый октавный уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ;
n - общее число ограждающих конструкций или их элементов, через которые проникает шум;
S – площадь ограждающей конструкции, через которую проникает шум в помещение, м2;
S0 и Sc – площади окна и стены, включая окно, соответственно, м2;
R0 и Rc – звукоизоляция соответственно окна и глухой части стены, дБ;
В — постоянная защищаемого от шума помещения (м2), которую можно определить по формуле
, (2.23)
где B1000 - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по таблице 2.23 в зависимости от объема V и типа помещения;
μ - частотный множитель, определяемый по таблице 2.24.
Таблица 2.23 - Определение постоянной помещения B1000.
Описание помещения |
B1000 |
С небольшим числом людей (металлургическое производство, металлообрабатывающие цеха, машинные залы и т. п.) |
V/20 |
С жесткой мебелью и большим числом людей или с небольшим числом людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты, деревообрабатывающие цехи и т. п.) |
V/10 |
С большим числом людей и мягкой мебелью (конструкторские бюро, аудитории учебных заведений, операторские и т.п.) |
V/6 |
Таблица 2.24 – Значение частотного множителя μ.
Объём помещения, м3 |
Октавные полосы частот со среднегеометрическими частотами, Гц |
|||||||
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
|
Менее 200 |
0,82 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
0,8 |
1 |
1,4 |
1,8 |
200…1000 |
0,67 |
0,65 |
0,62 |
0,64 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2,4 |
Более 1000 |
0,52 |
0,5 |
0,5 |
0,55 |
0,7 |
1 |
1,6 |
3 |
Определяют толщину материала однослойного ограждения для максимального значения требуемой звукоизоляции по формуле
, (2.24)
где f =1000 Гц - частота звука, соответствующая максимальному значению требуемой звукоизоляции;
ρ – плотность материала ограждения, кг/м3;
h – толщина материала однослойного ограждения, м.
Расчет звукопоглощающих устройств.
Под звукопоглощением понимают свойство поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими звуковых волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. Коэффициент звукопоглощения характеризует потерю энергии при отражении звуковой волны от твердой поверхности. Коэффициент звукопоглощения зависит от свойств поверхности, частоты звука и угла падения звуковых волн.
Наиболее распространенными звукопоглощающими материалами являются пористые волокнистые изделия и материалы, закрытые со стороны помещения перфорированными экранами, которые защищают звукопоглощающий материал от механических повреждении и обеспечивают удовлетворительный декоративный вид. Толщина звукопоглощающего материала составляет 50... 100 мм.
Звукопоглощающие облицовки обычно размещают на потолке и стенах. Площадь обрабатываемой поверхности для достижения максимально возможного эффекта должна составлять не менее 60 % общей площади поверхностей. При необходимости снижения шума преимущественно в области низких частот звукопоглощающие мате риалы следует располагать на расстоянии 100... 150 мм от поверхности стен, оставляя между потолком и стеной воздушный зазор.
Расчет звукопоглощающих устройств проводят в такой последовательности:
1. Выбирают звукопоглощающий материал и определяют суммарную площадь обработки стен и потолка данным материалом (не менее 60 %);
2. Определяют значения всех составляющих снижения шума по формулам указанным в таблице 2.25 и последовательно заносят их непосредственно в саму таблицу.
Таблица 2.25 - Расчет снижения октавных уровней звукового давления звукопоглащающим материалом
№ п/п |
Величина |
Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц |
||||||||
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
||
1 |
(табл. 2.23) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
(табл. 2.24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
(рис. 2.7) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
(табл. 2.26) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Sогр и Sобл – площади ограждающих и звукопоглощающих конструкций;
Ψ и ψ1 – коэффициенты диффузности до и после обработки помещения;
α и α1 – коэффициенты звукопоглощения ограждающих конструкций и помещения с звукопоглощающими конструкциями;
αобл – коэффициент звукопоглощения выбранного материала;
∆L – снижение шума звукопоглощающим материалом;
∆A и A – звукопоглощение звукопоглощающих и суммарное звукопоглощение ограждающих конструкций;
B1 – постоянная помещения после обработки помещения звукопоглощающим материалом.
В табл. 7.10 представлены коэффициенты звукопоглощения наиболее распространенных звукопоглощающих материалов.
Таблица 2.26 - Коэффициент звукопоглощения различных материалов
№ п/п |
Материал, изделие, конструкция, размеры |
Тол- щина, мм |
Коэффициент звукопоглощения а при среднегеометрической частоте октавной полосы |
||||||||
31 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
|||
1 |
Плиты марки ПА/О с не- сквозной перфорацией размером 500x500 мм |
20 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,17 |
0,68 |
0,98 |
0,86 |
0,45 |
0,20 |
3 |
Минераловатные акусти- ческие плиты |
20 |
0,15 |
0,02 |
0,05 |
0,21 |
0,66 |
0,91 |
0,95 |
0,89 |
0,70 |
6 |
Плита АГП гипсовая с заполнением из минераль- ной ваты |
20 |
0,01 |
0,03 |
0,09 |
0,26 |
0,54 |
0,94 |
0,67 |
0,40 |
0,39 |
Коэффициенты фиффузности до и после обработки помещения определяют по рисунку 2.7.
Рисунок 2.7 – Зависимость коэффициента диффузности ψ от постоянной помещения B и площади ограждения Sогр.
3. Делают вывод об эффективности звукопоглощающих устройств.
Категорирование помещений по взрывоопасной и пожарной опасности.
Категорирование - это установление категории помещений и зданий (или частей зданий между противопожарными стенами - пожарных отсеков) производственного и складского назначения в соответствии с номенклатурой категорий и методикой их определения, регламентированными НПБ 105-03, в зависимости от количества и характеристик пожаровзрывоопасности находящихся (обращающихся) в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств.
В случае, когда обоснован вывод об отнесении помещения к категории В, необходимо решить вопрос о выборе разновидностей пожароопасной категории В1-В4.
Пожароопасная категория помещения определяется сравниванием максимального значения удельной временной пожарной нагрузки на любом из участков с величиной удельной пожарной нагрузки, приведенной в таблице 2.27.
Таблица 2.27 - Определение категории пожароопасных помещений
Категория |
Удельная пожарная нагрузка, МДж/м2 |
В1 |
Менее 2200 |
В2 |
1401...2200 |
ВЗ |
181...1401 |
В4 |
1...181 |
Пожарная нагрузка помещений может включать в себя различные сочетания горючих и трудногорючих жидкостей и твердых материалов в пределах пожароопасного участка. Пожарная нагрузка (МДж) определяется по формуле
, (2.25)
где Gj - количество j-го материала пожарной нагрузки, кг;
- низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж/кг (таблица 2.28).
Удельная пожарная нагрузка (МДж/м2) определяется по формуле
, (2.26)
где S - площадь размещения пожарной нагрузки, м (но не менее 10м2).
Если по указанной методике помещение отнесено к категориям В2 или ВЗ, то проверяется выполнение условия
.
Если это условие не выполняется, помещение относят соответственно к категориям В1 или В2.
Таблица 2.28 - Теплота сгорания пожароопасных материалов
Материал или вещество |
Низшая теплота сгорания материалов, кДж/кг |
Алюминий |
31087 |
Ацетон |
31360 |
Бензин |
45700 |
Бензол |
40630 |
Бумага |
20000 |
Дерево |
19000 |
Керосин |
42900 |
Кремний |
32430 |
Магний |
25104 |
Толуол |
40936 |
Резина |
27000 |
Фенол |
31790 |
Этанол |
30608 |
Полиэтилен |
46582 |
Список использованных источников
ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин [Текст]. - Введен 2003-09-01. - М.: Изд-во стандартов, 2003. - 51 с.: ил.
ГОСТ 7.32-2001. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правило оформления [Текст]. - Введен 2002-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 16 с.: ил.; 29 см.
ГОСТ 9327-60. Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы [Текст] - Введен 1961-01-01. – Переизд. 1987 с изм. 2-4. – М.: Изд-во стандартов, 1987.
ГОСТ 2.105. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам [Текс]. - Введен 1996-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 19 с.: ил.
ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления [Текст]. - Введен 2004-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 166 с.: ил.
Приложение А
Пример оформления титульного листа
Федеральное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Новотроицкий филиал
Кафедра оборудования металлургических предприятий
Домашнее задание
По дисциплине: «Безопасность жизнедеятельности»
Защита от вредных веществ в металлургических производствах.
Выполнил: студент группы
ЭП-04-51 Иванов М.С.
Руководитель: зав. кафедры ОМП к.п.н. А.В. Нефедов
Новотроицк, 2010 г.
Приложение Б
Пример оформления содержания работ