Дипломная работа: Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

 - тепловая нагрузка па нагреватель;

= 45мин = 0.75ч - время оттаивания намороженного льда

860 - тепловой эквивалент 1 кВт/ч

= 0.95 - коэффициент полезного действия нагревателя.

3. Охрана труда и экология 3.1 Анализ установки с точки зрения БЖД

В данном дипломном проекте разрабатывается установка, используемая в фермерском хозяйстве для изготовления сублимированного пищевого продукта. При работе установки могут возникать различные опасные и вредные производственные факторы. Установка состоит из проектируемого вакуумного механического ротационно-пластинчатого насоса; вакуумной сублимационной камеры объемом 1м3; камеры-десублиматора, рассчитанную на 50 кг льда; холодильного агрегата для подачи хладагента. Рабочий газ-воздух.

Проектируемый вакуумный насос обладает следующими номинальными параметрами: быстрота откачки 60 м3/ч, предельное остаточное давление 10 Па, давление нагнетания 105 Па. Привод насоса осуществляется от электродвигателя мощностью 2,2 кВт и частотой вращения вала 1500 об/мин.

Насос откачивает из камеры воздух, содержащий пары воды, которые конденсируются в десублиматоре. Опасные факторы для оператора установки - вибрация, шум, поражение электрическим током, т.к. почти все приборы работают от электрической цепи.

Основными факторами, которые следует учитывать при оценке условий труда людей при эксплуатации установки являются:

-  шум

-  вибрация

-  нагретые поверхности

-  возможность возникновения пожара

-  поражение электрическим током

 

3.2 Освещение

Важное место в комплексе мероприятий по охране труда и оздоровлению условий труда работающих занимает создание оптимальной световой среды, т.е. рациональная организация естественного и искусственного освещения помещения и рабочих мест. Для создания нормальных условий при обслуживании установки освещение на участке комбинированное.

Проектируемая установка снабжена измерительными приборами, показание которых выводится на жидкокристаллический экран, толщина линий шрифта которого составляет 0.5 мм. Наименьший размер объекта различия (0.3…0.5) мм. Поэтому правильная организация естественного и искусственного освещения рабочего места имеет очень важную роль для обеспечения благоприятных условий труда оператора.

Требования, которые должны соблюдаться при оборудовании рабочих мест, предназначенных для работы с вычислительной техникой:

1. Обеспечить уровни освещенности и контрастности на экране и вокруг него, которые обеспечили бы зрительный комфорт и позволяли бы адаптацию к типу задачи оператору.

2. Соблюдать равномерную яркость в различных зонах зрительного пространства так, чтобы избежать зрительного дискомфорта.

Освещенность на рабочем месте должна быть порядка 500 люкс, так как согласно СНиП 23-09-95 при сборке и разборке установки скорость различения деталей при этой освещенности максимальна и не требует большого зрительного напряжения.

Для общего освещения не менее 300 люкс при использовании газоразрядных ламп.

 

3.3 Вибрация и шум

По ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования" вибрация от насосов относится к общей вибрации. Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации.

К категории 3 типу "а" относится технологическая вибрация, которая образуется в результате работы машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Данная установка используется в помещениях с возможным использованием других источников вибраций, поэтому в нашем случае вибрация по источнику ее возникновения относится к категории 3 тип "а" - технологическая вибрация (вертикальная и горизонтальная) в производственных помещениях с источниками вибраций. Вибрации в данной установке относятся к общим вибрациям, передающимся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования", установлены допустимые значения и оценки гигиенических характеристик вибраций, определяющих ее воздействие на человека.

При постоянных шумах нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц. По ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" (СТ СЭВ 1930-79) установлены следующие допустимые уровни звукового давления в лаборатории с шумным оборудованием.

Таблица 3.2

Рабочее место	Уровни звукового давления Lp в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в Гц.								Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА.
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Основными шумовыми характеристиками машин, используемых в установке, являются октавные уровни звуковой мощности в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц и корректированный уровень звуковой мощности (дБА).

Причинами возникновения шума и вибрации в установке могут быть: местные сопротивления в трубопроводе вакуумной линии; местные сопротивления во всасывающих патрубках, соединяющих линию с вакуумным насосом; насос, электродвигатель.

Всасывающий патрубок представляет собой прямой трубопровод с диаметром проходного сечения не менее диаметра проходного сечения всасывающего патрубка насоса, т.е. эта часть установки не может быть источником возникновения шума и вибрации.

Покупной электродвигатель и агрегат для подачи хладагента так же не могут быть источниками появления шума, поскольку для него норма уровня шума соблюдена производителем. Их вибрация значительно снижена за счет применения виброизолирующих опор.

Потенциальным источником возникновения шума и вибрации является проектируемый вакуумный насос. В насосе шум возникает:

1) на всасывании в результате неравномерности заполнения газом ячейки всасывания;

2) на нагнетании в результате быстрого выталкивания газа из ячейки нагнетания через нагнетательные патрубки в обеих ступенях и через нагнетательное окно в первой ступени;

3) в трубопроводах из-за местных сопротивлений (во всасывающем патрубке при прохождении газа через фильтр, в нагнетательном патрубке при прохождении газа через маслоотбойник, в клапанах из-за изменения направления потока, при прохождения газа от окна нагнетания к окну всасывания через выфрезированный канал);

4) в результате трения поверхностей пластин и расточки цилиндров, пластин и роторов.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 установлен допустимый уровень шума на постоянных рабочих местах работников цеха, в котором от работников не требуется высококвалифицированная работа без часто получаемых указаниями, не требующая сосредоточенности: 80 дБА.

При расчете насоса определены диаметры всасывающего и нагнетательных патрубков, а также проходная площадь нагнетательного окна и канала, при которых скорость газа в них не превышает 15 м/с. При такой скорости газа уровень шума не превышает норму.

Трущиеся поверхности смазываются маслом ВМ-1, что уменьшает трение, а следовательно и уровень шума. В пользу незначительности уровня шума, возникающего в результате трения, говорят практические данные.

Вибрация в проектируемом насосе может возникнуть из-за дисбаланса ротора либо из-за изменения положения центра масс пластин.

Для снижения дисбаланса ротора проводится его статическая балансировка на специализированном станке.

При изменении положения центра масс пластин вибрацию насоса вызывают нескомпенсированные свободные силы и моменты, которые можно определить математически.

Свободная сила , где  - сумма масс пластин первой и второй ступеней насоса;  - относительный эксцентриситет ротора и цилиндра;  - радиус расточки цилиндра;  - угловая скорость вращения ротора.

Свободный момент

Значение свободной силы является значительным, необходимо применить виброизоляцию опор насоса.

Вывод: насос может быть размещен в производственных помещениях с постоянными рабочими местами, где эквивалентный уровень звука не должен превышать 80 дБА. Дополнительная защита от шума не требуется. Для предотвращения вредного воздействия вибрации необходимо применить виброизоляцию опор вакуумных насосов.

3.4 Расчет виброизолирущих опор

Для снижения вредного воздействия вибрации проектируемого вакуумного насоса необходимо установить его на виброизолирующие опоры.

Установка машин и агрегатов на виброизолирующие опоры приводит к ослаблению передачи вибраций от этих машин фундаменту, что в свою очередь обусловливает снижение уровня вибраций рабочих мест.

Поэтому для снижения уровня вибраций, вызываемых работой пластинчато-роторного насоса, применяются резиновые виброизолирующие прокладки. Они крепятся между опорой насоса (лапкой) и рамой, на которой устанавливается агрегат.

Частота вращение ротора проектируемого насоса .

Основная частота возмущающей силы

Собственная частота колебаний насоса, установленного на виброизолирующие опоры

Принято

Коэффициент передачи

В качестве материала виброизоляции выбрана резина на каучуковой основе №3311 с твердостью по ГОСТ 263-75 Па и динамическим модулем упругости равным  Па или 250 , где = 5·106 Па - допустимое напряжение сжатия. Выбрана резина ИРП1015.

Динамический модуль упругости выбранного материала

Статическая осадка виброизоляционной прокладки

Высота прокладки

Масса насоса

Число опор

Суммарная площадь виброизоляционной опоры

Из конструкторских соображений опоры насоса имеют размеры  . Площадь опоры насоса превышает расчетную площадь виброизоляционной опоры. Следовательно можно принять площадь виброизоляционной опоры  .

Таким образом, для уменьшения вредного воздействия вибрации насоса необходимо установить виброизоляционные опоры размером  , изготовленные из резины №3311.

 

3.5 Электробезопасность

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84).

При проектировании насоса были учтены требования "правил устройства электроустановок", которые регламентируют устройство электрооборудования. Для обеспечения безопасной, безаварийной и высокопроизводительной работы насоса необходимо наряду с совершенным исполнением и оснащением средствами защиты так организовать эксплуатацию, чтобы исключить всякую возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Структура организации эксплуатации приведена в "Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

В соответствии с Правилами устройства электроустановок производится классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током. Помещение в которой находится данная установка - сухое, беспыльное с нормальной температурой воздуха, но в ней присутствуют токопроводящие железобетонные полы. Поэтому она относится ко второму классу помещений, т.е. к помещениям с повышенной опасностью.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Проектируемый насос имеет в качестве привода асинхронный двигатель питаемый от сети 380В, мощностью 2.2КВт, мощность холодильного агрегата 900 Вт, мощность нагревателей камеры 3 КВт, поэтому в работе установки электробезопасность имеет большое значение.

Проводка электродвигателя и щита автоматики изолирована. Корпусы насосов, электродвигатель, щит автоматики заземлены по системе TN-C (с глухозаземленной нейтралью, рис. 2.).

Рис.2 Схема заземления.

1 - заземлитель нейтрали источника питания, 2 - открытые проводящие части.

Токоведущие части, находящиеся под напряжением, изолированы и недоступны для случайного прикосновения. Устранена возможность поражения током при появлении напряжения на корпусе и других частях электрооборудования посредством автоматического срабатывания реле защиты и останова насоса блоком управления.

Таким образом, можно сделать вывод об электробезопасности установки.

3.6 Пожарная безопасность

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.004-81 (Пожарная безопасность. Общие требования).

Источником пожара в проектируемой установке (форвакуумный насос, электродвигатель насоса, холодильный агрегат для подачи насоса, щит автоматики и управления) могут послужить электродвигатели и система прогрева камеры.

Для оценки пожароопасности того или иного агрегата необходимо знать, какие огнеопасные вещества или смеси используются или образуются при работе системы. В соответствии со строительными нормами и правилами производства подразделяются по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности на 6 категорий. Данное помещение относится к категории

В - пожароопасное, т.к. в нем применяется вакуумное масло ВМ-1 ГОСТ 38.01402 с температурой вспышки 140оC.

Для предупреждения пожароопасностей при работе с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) (бензином и спиртом, которые применяются для очистки и обезжиривания деталей при сборке) необходимо соблюдать требования по безопасному ведению работ с ЛВЖ, действующие на данном предприятии.

Причиной возникновения пожара при эксплуатации установки может стать электродвигатель. Чтобы избежать перегрева двигателя насоса НВР, статор охлаждается проточной водой. Для этого на корпусе электродвигателя предусмотрена рубашка охлаждения. Подшипниковые узлы смазываются маслом. Чтобы масло не попадало в электродвигатель, предусмотрены лабиринтные уплотнения. В двигатели насоса охлаждающая вода и масло не попадают, следовательно, установка с этой точки зрения опасности не представляет.

Может произойти короткое замыкание при повреждении изоляции электродвигателя. Изоляция не испытывает никаких механических нагрузок, но может повредиться в результате перегрева электродвигателя. Поэтому при повышении температуры электродвигателя больше допустимой, электродвигатель автоматически отключается (срабатывает реле защиты).

Подвод воды обеспечен таким образом, чтобы охлаждался не только электродвигатель, но и подшипники. Помимо охлаждающей воды, тепло от подшипников отводит масло, непрерывно подаваемое к ним. Таким образом исключается перегрев подшипников.

При температуре 140оC происходит вспышка масла. Поэтому недопустимо повышение температуры масла свыше 80оC. Рабочая температура 60оC, что является допустимым значением. В случае возникновения возгорания, срабатывает реле автоматического останова насосов установки и подается звуковой сигнал.

Проектирование и эксплуатация всех промышленных предприятий регламентируется "Строительными нормами и правилами" (СниР11-90-81, СниР 11-2-80), "Правилами устройства электроустановок", а также "Типовыми правилами пожарной безопасности промышленных предприятий".

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12