Дипломная работа: Проектирование цеха для производства стекловолокна

Цех для производства стекловолокна в соответствии с правилами устройства электротехнических установок относится к категории невзрывоопасных производств, а по пожарной безопасности - к категории "Г" (обработка негорючих веществ в горячем состоянии), а по опасности поражения электрическим током к помещениям без повышенной опасности. Сопротивление растеканию тока фундамента Rф=2 Ом, что не превышает нормы, определяемые правилами устройства электроустановок (ПУЭ) R=4 Ом (для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью при суммарной мощности трансформаторов более 100 кВ А).

5.2 Анализ труда при эксплуатации технологического оборудования в производстве

Микроклимат.

Под микроклиматом производственных помещений понимают сочетание температуры, относительной влажности и скорости воздуха в рабочей зоне, а также температуры окружающих поверхностей.

Работы в цехе для производства стекловолокна по энергозатратам относятся ко 2 категории – физические работы средней тяжести (расход энергии 172…293 Дж/с)

В цехе температура воздуха должна поддерживаться в пределах 23-27 ْ С , а относительная влажность в пределах 60-70 %, скорость движения воздуха в рабочей зоне ν=0.3 м/с, что соответствует оптимальным нормам в соответствии с ГОСТом 12.1.005-76 для работ 2 категории тяжести.

Такие параметры микроклимата при постоянном воздействии на человека не вызывают у него никаких отклонений и нарушений состояния здоровья. Параметры микроклимата нормируются СН 245-71. Так же в условиях данного производства относительная влажность 65% и температура воздуха ниже 25Сْ являются оптимальными, что в свою очередь определяет эффективность работы всего производства.

Требования к содержанию вредных газов и паров.

По ГОСТ 121005-76 вредные вещества – это такие вещества, которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения от состояния здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Под вредными веществами подразумевают обычно производственные яды, вызывающие отравления рабочих, аэрозоли фиброгенного действия, способствующие возникновению раковых заболеваний. Так как ядовитые свойства могут проявлять практически все вещества, к ядам принято относить те, которые проявляют свое вредное действие в обычных условиях и в относительно небольших дозах.

Содержание вредных веществ в цехе для производства стекловолокна не превышает норм ПДК ГОСТ 121005-76.

Требования к содержанию пыли.

При производстве стеклянных нитей выделяется пыль – мельчайшие частицы различных веществ. Значительное содержание пыли в воздухе нежелательно, т.к. пыль оказывает вредное воздействие на организм человека, является пожаро- и взрывоопасной, она ускоряет износ оборудования, увеличивает потери сырья, пыль не удаленная из вентиляционных выбросов предприятий может быть причиной загрязнения окружающей среды.

Стеклянная пыль относится к фиброгенной и относится к 4 классу, т.е. по своему характеру относится к категории, которая не оказывает существенного отрицательного влияния на человеческий организм. В цехе для производства стекловолокна наблюдается запыленность около 8 мг/м³. По ГОСТ 121005-76 для данной пыли установлены пределы допустимой концентрации ПДК=4 мг/м³.

Для создания благоприятного микроклимата на рабочих местах цеха для производства стекловолокна ограждения наматывающих аппаратов закрыты, также организованна общеобменная вентиляция, являющаяся эффективным методом борьбы при незначительном рассеянном выделении пыли.

Шум и вибрация.

Допустимые уровни шума на рабочих местах регламентируются ГОСТом 121003-83 "Шум. Общие требования безопасности"

Нормируемой шумовой характеристикой рабочих мест при постоянном уровне шума являются уровни звукового давления Lдоп в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63,125,250,500,1000,2000,4000, 8000 Гц.

Для оценки шумовой характеристики рабочих мест при постоянном шуме принимаем уровень звука в децибелах А (дБА), который измеряется при включении корректированной частотной характеристики А шумометра. Для цеха по производству стекловолокна уровень звуковой мощности составляет Lра=80 дБА. Это значение не превышает допустимый эквивалентный уровень звука Lа=85 дБА.

Допустимые параметры вибрации регламентируются ГОСТом 17770-72 "Машины ручные. Допустимые уровни вибраций".

Параметры общей вибрации регламентируются санитарными нормами СН-245-71. Общая вибрация как наиболее вредная по своим последствиям для человека и как более опасная по разрушающему действию на машины нормируется в более узком диапазоне частот – в шести октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2,4,8,16,32 и 63 Гц.

Освещенность.

Правильно устроенное освещение рабочих зон обслуживания производственных помещений имеет важное значение для обеспечения безопасности и высокопроизводительной высокоэффективной работы.

Правильно спроектированное и выполненное оборудование производственное освещение охраняет зрение рабочего, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, качества выпускаемой продукции, безопасности труда и снижению травматизма.

В цехе для производства стекловолокна должно быть обеспечено рационально устроенное освещение рабочих зон для безопасной и высокоэффективной работы персонала. В дневное время цех, как правило, освещается естественным освещением, которое обеспечивается благодаря световым оконным проемам в наружных стенах с двух сторон. В данном цеху применяются подвесные светильники прямого света с равномерным направлением светового потока в нижнюю полусферу (с потолка в нижнее пространство цеха). Светильники выполнены в пылезащитном и взрывозащитном исполнении, в них применяются люминесцентные лампы белого цвета (ЛБ).

Уровень освещенности (поверхностной плотности светового потока) в цехе должен быть в пределе 300…350 лк.

Требование к безопасности движущихся механизмов.

В связи с ускорением и интенсивностью технологического процесса, увеличением рабочих скоростей и производительности оборудования большое значение приобретает применение современных защитных и предохранительных устройств исключающих возможность несчастных случаев.

Защитные и предохранительные устройства делятся на следующие виды: ограждение движущихся или опасных для прикосновения частей механизмов, исключающие возможность доступа к ним; блокировки ограждений с электродвигателем, останавливающие машину при снятии ограждения; приспособления, обеспечивающие безопасность пуска и останова механизмов; сигнализации безопасности.

Наиболее эффективны защитные и предохранительные устройства, предусмотренные при конструировании оборудования.

Согласно ГОСТ 122003-74 безопасность агрегатов цеха для производства стекловолокна обеспечивается выбором средств и принципов действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления, выполнением эргонометрических требований, включением требований охраны труда в техническую документацию по монтажу. Эксплуатации, ремонту и транспортированию.

Требования к электропроводке и электрооборудованию.

Электробезопасность обеспечивается правильным выбором типа исполнения электрооборудования, выбором сечений проводов и жил кабелей, плавких предохранителей, устройств защитного заземления и другими мероприятиями.

При правильном выборе сечения проводов и кабелей в сторону занижения увеличивается их нагрев, что приводит к разрушению изоляции и опасности поражения током и возможности возникновения пожара от короткого замыкания.

Рассматриваемый цех относится к помещениям без повышенной опасности по степени поражения электрическим током, т.к. была проведена вся система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, а также зарядов статического электричества. Также согласно ГОСТ 121030-81 для обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала в производственных условиях применяется защитное заземление, защитное зануление и автоматическое отключение.

Сопротивление растеканию тока фундамента Rф=2 Ом не превышает норм, определяемых правилами устройства электроустановок (ПЭУ) R=4 Ом (для электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью при суммарной мощности трансформаторов более 100 кВ А)

5.3 Анализ противопожарного состояния производственного помещения

В рассматриваемом помещение производится стеклянные нити. Исходным материалом являются стеклянные шарики– не опасный в пожарном отношение материал. По степени горючести он относится к 2 группе, т.е. веществам, которые не способны гореть на воздухе.

Следовательно, согласно строительным нормам и правилам СНиП 1.М.2-72 "Производственные здания промышленных предприятий. Нормы проектирования", данный цех по степени пожарной опасности относится к категории Г. Т.е. данное производство связано с обработкой негорючих веществ и материалов в горячем состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла.

Для автоматического тушения пожаров цех оснащен системой спринклерных головок, а также оснащен резервуаром для внутреннего и наружного пожаротушения. Для ограничения распространения огня цех изолирован от других цехов и отделений капитальными несгораемыми перегородками. К зданию обеспечен беспрепятственный проезд пожарных машин.

5.4 Анализ экологической обстановки в цехе для производства стекловолокна

Данный цех не является источником интенсивного загрязнения окружающей среды, поскольку выбросы в атмосферу не содержат вредные вещества в концентрациях, превышающих допустимые ПДК для территории промышленных зон. Для этого на предприятии установлены системы очистки выбрасываемого воздуха с использованием фильтров ФР – 6П. Сбросы производственных сточных вод, содержащих вредных веществ, в данном производстве отсутствуют. Вода используется исключительно для хозяйственных и бытовых нужд из расчета 60 л. на одного работающего человека в смену. Использованная вода сливается в системы городской канализации для очистки.

5.5 Разработка мероприятий, направленных на обеспечение безопасных условий труда

Подбор освещения.

Одним из важны факторов повышения безопасности труда является освещение рабочих мест. За счет улучшения освещения может быть достигнуто повышение производительности труда на 5% и более.

Рациональное устройство искусственного освещения способствует уменьшению брака продукции и сохранению работоспособности органов зрения работающих. Хорошее освещение содействует поддержанию частоты и порядка в помещении, позволяет производить любые работы в темное время суток.

В качестве искусственного освещения в цехе для производства стекловолокна применяются люминесцентные лампы, которые составляют систему общего освещения с равномерным размещением светильников относительно оборудования. Эффективность осветительной установки в значительной степени зависит от организации эксплуатации и от своевременной чистки светильников и замены источников света. Согласно отраслевым нормам светильники необходимо чистить с применением моющих средств от 6 до 1 раза в год.

Расчет системы искусственного освещения

Для освещения цеха для производства базальта в дневное время используется, как правило, естественное освещение, но цех, кроме того, оборудован системой люминесцентных ламп, которые обеспечивают нужную освещенность цеха, когда естественного освещения не достаточно. Проведем расчет освещенности производственного помещения:

Данные:

длина цеха а=40 м;

ширина цеха в=20 м;

высота потолка Н=7 м;

Енорм=300 лк;

напряжение в сети U=220 Вт.

Примем, что цех освещается люминесцетными лампами ЛБ, светильник типа ОД, в светильнике 2 лампы.

Рассчитаем световой поток лампы:

F= Енорм* S*k*k/N*η ,

где Енорм – освещенность, лк;

S – площадь помещения, м²;

k – коэффициент запаса k =1,3…1,8, в зависимости от типа применяемых источников; примем k =1,4;

k – коэффициент неравномерности освещения;

N – количество ламп, шт;

η – коэффициент использования светового потока.

Рассчитаем количество ламп:

Число рядов m=a/L

L – расстояние между светильниками, L=2,5 м

m= 40/2,5=16 шт.

Число ламп в ряду n=b/L

n=20/2,5=8 шт.

Общее количество ламп

N= n*m*t

t – количество ламп в светильнике, t=2 шт.

N=8*16*2=256 шт.

Площадь помещения:

S=40*20=800 м²

В большинстве случаев коэффициент неравномерности находиться в пределах k =1,15…1,25, берем k =1,25

Индекс помещения:

i=a b/Hсв (a+b),

где Hсв – высота подвески светильников, м.

i= 20*40/3 (20+40)=4,44 (примем i=5)

При одинаковых коэффициентах отражения:

ρ=0,7 и ρ=0,7, коэффициент использования светового потока η=0,61

F=300*800*1,4*1,25/256*0,61=2689,5 лм.

Выбираем лампу: ЛБ-40, F=3000 лм;

Уточняем значение освещенности:

E=F*N*η/S*k*k ,

E=3000*256*0,61/256*0,61=334,6 лк.

Найдем мощность всей осветительной системы:

Wобщ=W*N,

Wобщ=40*256=11 кВт.

Электробезопасность.

Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока.

Опасность электрического тока в отличие от других видов опасностей усугубляется тем, что человек без специальных приборов не в состоянии обнаружить напряжение дистанционно. Опасность обнаруживается слишком поздно, когда человек уже поражен, поэтому на первый план выдвинут вопрос о надежной защите обслуживающего персонала.

Поражения током могут происходить при различных обстоятельствах: случайное прикосновение к токоведущим частям; прикосновение к металлическим частям оборудования, случайно находящимся под напряжением; попадание в зону замыкания тока на землю и др.

Для предупреждения возникновения случаев поражения людей электрическим током применяются различные меры: применение малых напряжений; контроль изоляции; обеспечение недоступности токоведущих частей; защитное заземление; защитное зануление; защитное отключение; организационные меры безопасности

Расчет заземляющих устройств.

В качестве естественных заземлителей рекомендуется использовать:

-проложенные в земле водопроводные магистрали;

-осадные трубы;

-металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в надежном контакте с землей;

-свинцовые оболочки кабелей;

-заземлители линий электропередач.

Естественные заземлители наряду с экономичностью обеспечивают надежную работу защитного заземления (ГОСТ 12030-81)

Данные:

Групповой заземлитель – трубчатый;

Сопротивление заземляющего устройства Rз.у.≤4 Ом;

Размеры единичного электрода заземлителя: l=2,5м d=0,05м;

Расстояние между электродами заземлителя: а=2,5м;

Заглубление труб от поверхности земли h=0,8 м;

Сечение соединительной полосы связи 10 м²;

Измерительное удельное сопротивление грунта ρ=2*10² Ом м;

Повышающий коэффициент ψ=1,5.

1.  Определяем расчетное сопротивление грунта:

ρ=ψ*ρ=1,5*2*10²=3*10² Ом*м.

2. Определяем глубину t от поверхности грунта до середины заземлителя по формуле:

t=0,5l+h=0,5*2,5+0,8=2,05м

2. Определяем сопротивление растеканию тока одного электрода-заземлителя:

Rтр1=0,366*3*10²/2,5*(lg(2*2,5)/0,05+0,5lg(4*2,05+2,5)/(4*2,05-2,5))=

=93,846 Ом

3. Находим ориентировочное число труб n без учета коэффициента использования η :

n=Rтп1/Rзу=93,846/4=23,46 (принимаем 24 трубы)

4.  Находим по табл. 4.4 [ ] коэффициент экранирования труб η =0,46

5.  Определяем необходимое количество труб n1 в групповом заземление с учетом коэффициента использования η :

n1=n/η =24/0.46=52.1 (принимаем 53 трубы).

6. Уточняем коэффициент экранирования η из расчета 53 труб по табл. 4.4 [ ] и получаем η =0.39

7. Определяем сопротивление растеканию тока со всех труб Rтр, Ом:

Rтр=Rтр1/n* η =93,846/53*0,39=4,54

8.  Производим расчет необходимой длины полосы связи.

L=1,05*a*(n-1)=1,05*2.5*(53-1)=136,5 м,

где а=l=2,5 м (по условию).

9. Определяем сопротивление растеканию тока с одиночной полосы связи Rпс1, Ом:

Rпс1=0,366*ρ/L*lg(2L²) /b*h,

Где b=0,025м - ширина полосы (по условию);

h=0,8м - расстояние от поверхности земли до полосы связи.

Rпс1=0,366*3*10²/136*5*lg(2*136,5²)/0,025*0,8=4,588 Ом.

10. Находим коэффициент экранирования полосы по табл. 4.5: η=0,2

11. Определяем сопротивление растеканию тока полосы связи:

Rпс=Rсп1/η =4,588/0,2=22,94 Ом.

12. Производим расчет общего сопротивления растеканию тока всего заземляющего устройства

Rобщ=1/(1/Rmр+1/Rпс)=1/(1/4,62+1/22,94)=3,84 Ом.

Rобщ ≤ 4 Ом – требования ПУЭ выполнены.

5.6 Выводы

Главной целью для проектирования цеха для производства стекловолокна является обеспечение безопасных условий труда при одновременном повышении производительности труда, предупреждения производственного травматизма и профессиональных болезней.

В процессе проектирования производственного помещения соблюдались правила и нормы по охране труда; были проанализированы вредные и опасные факторы, имеющие место при данном производстве; определены меры предосторожности при работе с данным оборудованием; определены меры по борьбе с опасными факторами.

Произведен расчет на освещенность производственного помещения и на заземление.

Были также разработаны мероприятия по установлению оптимального освещения и защите от электричества.

При проектировании производственного помещения учитывались экономические факторы, связанные с эффективностью данного проекта.

Список литературы

1.  Анурьев В.И. "Справочник конструктора-машиностроителя", Т. 1,2,3. М.; Машиностроение; 1978;

2.  Гжиров Р.И. "Краткий справочник конструктора", Л.; Машиностроение; 1983;

3.  Глушенков В.И. "Разработка и исследование безынерционных механизмов раскладки" дис. на соиск. учён. степ. канд. техн. наук, М.; 2000;

4.  Иванов М.Н. "Детали машин", М.; 1976;

5.  Коротеева Л.И., Озерский О.Н., Яскин А.П. "Технологическое оборудование заводов химических нитей и волокон", Легкопромбытиздат.; 1987;

6.  Матюшев И.И. и др. "Агрегаты и машины для формования химических нитей из расплавов", Л.; 1989;

7.  Прошков А.Ф. "Расчёт и проектирование машин для производства химических нитей и волокон", М.: РИО МГТУ им. Косыгина; 2001;

8.  Прошков А.Ф. "Механизмы раскладки нити", М.; 1976;

9.  Регельман Е.З., Рокотов Н.В. "Приемные механизмы машин для производства химических волокон", Л.; ЛГУ, 1988;

10.  Софоновский В.И. "Охрана труда на текстильных предприятиях", М.; Легкопромбытиздат, 1987;

11.  "Производство стеклянных волокон и тканей" под ред. Ходаковского М.Д., М.; Химия, 1973..