Учебное пособие 1526

Вибродемпфирование - процесс уменьшения уровня вибраций защища-

емого объекта путем превращения энергии механических колебаний данной

системы в тепловую энергию. Эффект вибродемпфирования определяется

коэффициентом сопротивления системы, с изменением которого изменяется

механический импеданс системы Z.

Увеличение потерь энергии в системе может производиться: ис-

пользованием в качестве конструкционных материалов с большим внут-

ренним трением, нанесением на вибрирующие неверности слоя упруго-вязких

материалов, обладающих большими потерями на внутреннее трение,

применением поверхностного трения, переводом механической колебательной энергии в энергию токов Фуко или электромагнитного поля. Динамическое гашение вибраций осуществляют путем установки агрегатов на фундаменты

(при W>Wo). Одним из способов увеличения реактивного сопротивления

колебательную систему с массой m и жесткостью q, собственная частота

В этом случае подбором массы и жесткости виброгасителя обеспе-

чивается выполнение условия Виброгаситель жестко крепится на вибрирующем агрегате, поэтому в нем

в каждый момент времени возбуждаются колебания, находящиеся в противофазе с колебаниями агрегата.

Ударные виброгасители. В них осуществляется переход кинетической энергии относительного движения контактирующих элементов в энергию деформации с распространением напряжений из зоны контакта по взаимодействующим элементам. Ударные виброгасители колебаний простейшей конструкции подразделяются по типу на маятниковые, пружинные

131

и плавающие.

Из других типов виброгасителей следует отметить виброгасители камерного типа для превращения пульсирующего потока газа в равномерный

(на компрессорах и гидроприводах).

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебании от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств,

помещаемых между ними. Осуществляется введением в колебательную систе-

му дополнительной упругой связи, препятствующей передаче вибраций от машины-источника колебаний к основанию или смежным элементам. Эта упругая связь может также использоваться для ослабления передачи вибраций от основания на человека либо на защищаемый агрегат.

Шум.

Для снижения шума можно применять следующие методы: уменьшение шума в источнике: изменение направленности излучения; рациональная планировка предприятий и цехов; акустическая обработка помещений;

уменьшение шума на пути его распространения.

Глушители шума применяются в основном для уменьшения шума различных аэродинамических установок и устройств. Их принято разделять на абсорбционные, реактивные и комбинированные. Принадлежность тому или иному классу определяют по принципу работы: абсорбционные содержат звукопоглощающий материал и потощают звук, реактивные отражают звуковую энергию обратно к источнику, в комбинированных происходит как поглощение, так и отражение.

Защита от ЭМП.

Ослабления мощности ЭМП на рабочем месте можно достигнуть путем увеличения расстояния между источником излучения и рабочим местом,

132

уменьшение мощности излучения генератора, применением индивидуальных средств защиты.

Наиболее эффективным и часто применяемым методом является установка экранов.

Молниезащита

В результате электризации облаком может возникнуть электрический пробой (молния) в облаке, а так же между облаком и землей. Известно, что удар молнии состоит из нескольких последовательных разрядов (компонентов).

Число таких разрядов может составлять 3 и более (до 20). Каждый компонент состоит прежде всего из разряда малой интенсивности, который образует проводящий канал и называется лидером.

При разряде на землю, как только лидер дойдет до земли, из земли развивается обратный (главный) разряд значительно большей интенсивности.

У высоких объектов, прежде чем лидер доходит до земли, навстречу ему развивается стример, высота которого равняется нескольким десяткам метров.

При ударе молнии в особо высокие объекты (несколько сот метров)

разряд часто происходит так, что лидер развивается с пика объекта в сторону облака. При этом навстречу ему развивается стример, длина которого может превышать километры. Обратный разряд происходит в момент, когда они сталкиваются.

При появлении наэлектризованных облаков напряженность и частотный диапазон электрического поля на земле изменяются. Напряженность его возрастает до 2-4 и даже сотен кВ/м.

Составляющая излучения наблюдается на расстоянии более 30 км от точки разряда молнии в землю. Максимум излучения находится на частоте около 10 кГц.

Электромагнитные волны, образовавшиеся в результате молнии,

распространяются под действием магнитного поля земли и имеющихся

133

электронов при частоте 5 кГц на расстояние, равное десятикратному радиусу земли.

Длина канала вместе со всеми его разветвлениями составляет около 5 км.

Кроме разряда в землю, происходят разряды между облаками, а также мажду верхним и нижним краем одного и того же облака.

Параметры тока молнии: амплитуда, продолжительность переднего фронта импульса (до 0,5 мкс), максимальная крутизна переднего фронта и длина импульса.

Защита зданий от молнии.

В течение года больше всего грозовых дней, от 100 до 150, наблюдается вблизи экватора; в средних географических широтах их может быть от 10 до 50,

а вблизи полярного круга - лишь 1-2. Вблизи полюсов гроз не бывает вообще.

На материке больше грозовых дней, чем на океанах.

Г.Франклин предложил применять для защиты молниеотводы – металлические стержни с активной высотой 2 м и диаметром около 2 см. Чем больше площадь и высота здания, тем больше вероятность поражения его молнией. Эффективность мер защиты отражают 3 основных фактора: ущерб для здоровья и жизни людей, ущерб, наносимый зданиям и ущерб, наносимый коммуникациям.

Вариант идеальной .защиты от молнии возможен, если здание окружено клеткой Фарадея из сплошного металла.

С целью молниезащиты железобетонных конструкций важное значение имеет связь наиболее высоких металлические деталей крыши с желобом и у основания с заземлением. Обязательно должно быть обеспечено надежное соединение со стальной арматурой бетона всех металлических коммуникации здания, особенно водопроводных.

На высоте свыше 1000 м над уровнем моря существует вероятность бокового удара молнии и даже удара снизу. В этих случаях для защиты применяют

134

клетку Фарадея, например, из оцинкованной полосовой стали сечением 25*4

или 20*3 мм.

Защита от молнии электротехнических сооружений.

Для защиты электротехнических сооружений используют следующие устройства:

-разрядники;

-молниеотводные стержни;

-молниеотводные тросы вдоль проводов высокого напряжения и для заземления опор линий электропередач;

-катодные отводы на трансформаторных подстанциях;

-изолирующие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1:1;

-гасители молнии, состящие из двух разрядников, расположенных между дисками, которые последовательно соединены с сопротивлениями большой мощности;

-блоки сопротивлений, играющие роль стабилизаторов напряжения

(содержат небольшое количество карбида кремния);

- специальные гасители молнии, состоящие из 4 электродов,

симметрично расположенных вокруг электрода, служащего заземлителем, и

заключенные в баллон с газом.;

-реле для регистрации разрядов с током от 1 до 15 А;

-бронирование кабелей для защиты от токов заземления молнии;

-сепараторы из слюды или ленты из пластика, которые имеют V-

образную форму, располагаются между двумя плоскими электродами для фик-

сирования расстояния между электродами разрядника;

-изоляционные пленки - используют для разделения электродов, их наносят в виде обмазки;

-плоский угольный блок, скомбинированный с другим, меньшего раз-

мера, находящимся в обойме из изоляционного материала;

135

- газовые предохранители с металлическими электродами, располо-

женными друг от друга на сравнительно больших расстояниях;

- блок "Адмита", изготовленный путем нанесения металла на поверх-

ность блока из карбида кремния: у электродов, сделанных таким способом,

расстояние разряда может быть почти в 20 раз больше, чем у эквивалентного воздушного разрядника;

-угольный предохранительный блок из исландского угля для защиты оборудования, где используются источники питания постоянного тока;

-диод Зенера - используется для так называемой вторичной защиты электронного оборудования на транзисторах.

При защите высоковольтного оборудования большое значение имеет качество взаимного соединения заземлительных устройств оборудования, а

также всех имеющихся в нем металлических деталей. Для защиты линий электропередач применяют молниеотводные тросы.

Ограничение импульса тока молнии.

Импульсы тока выводят из строя транзисторы в усилителях. В качестве первичной защиты используют разрядники, которые служат для пропускания токов высокой частоты и дросселирования токов более низких частот. В

качестве вторичной защиты применяют кремниевые диоды и диоды Зенера.

В качестве электродов для разрядников обычно применяют уголь.

Антенна - самый лучший молниеотвод благодаря своему хорошему заземлению, которое чаще всего бывает радиальным. Антенну не нужно защищать специальным молниеотводом, а в здании имеются разрядники для отвода перенапряжений. Оборудование высокого и низкого напряжения нельзя заземлять вместе с антеннами.

Защита от статического электричества.

136

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ,

материалов изделий или на изолированных проводниках.

Широкое использование в промышленности диэлектрических и полупроводниковых материалов значительно расширило область проявления статического электричества. Повышение скоростей технологических процессов, в свою очередь, способствует усилению процессов электризации.

Втехнологических процессах, сопровождающихся трением,

измельчением, разбрызгиванием, распылением, фильтрованием и просеиванием веществ образуется электрический потенциал в тысячи и десятки тысяч вольт.

Приобретение телами избыточного заряда связано в большинстве случаев с явлением контактной электризации.

Статическое электричество на производстве может вызывать пожары и взрывы, вероятность которых зависит от концентрации горючей смеси и зажигающей способности электрических разрядов. Нормируемые значения зажигающей способности разрядов определяются ГОСТ «Статическое электричество. Искробезопасность».

Воздействие статического электрического электричества на человека может проявляться в виде слабого длительно протекающего тока или в форме кратковременного разряда через тело. Нормирование воздействия электростатического поля проводится в соответствии с «Санитарно – гигиеническими нормами допустимой напряженности электрического поля».

Так, при воздействии до 1 часа напряженность не должна превышать 60 кВ/м.

Защита от статического электричества ведется преимущественно по 2

направлениям: уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов и устранением уже образовавшихся зарядов.

Уменьшение интенсивности генерации зарядов достигается путем

137

использования слабоэлектризующихся или неэлектризующихся материалов.

Другим способом нейтрализации зарядов является смешивание материалов,

которые при взаимодействии с материалами технологического оборудования заряжаются разноименно.

Уменьшение силы трения и площади контакта поверхностей, их хромирование или никелирование также снижают величину электростатических зарядов.

Ограничение скоростей переработки или транспортирование материалов позволяет уменьшить генерацию зарядов, но при этом снижается производительность технологических процессов.

Налив жидкости в резервуары свободно падающей струей не допускается. Не допускаются разбрызгивание, распыление и быстрое перемешивание жидкости. Наличие в потоках жидкости или газа посторонних примесей способствует возникновению электризации, поэтому необходимо тщательно очищать их от загрязнений.

Устранение зарядов статического электричества достигается, прежде всего, заземлением электропроводных частей технологического оборудования.

Оно выполняется независимо от других средств защиты.

Заземляющие устройства, предназначенные для отвода статического электричества, обычно объединяются с защитными заземляющими устройствами для электрооборудования.

Кроме заземления для защиты от статического электричества применяют меры, основанные на уменьшении удельного поверхностного и объемного электрического сопротивления перерабатываемых материалов.

Эффективным способом снижения электризации является применение нейтрализаторов статического электричества (источников ионов противоположного знака).

138

По принципу действия нейтрализаторы разделяют на следующие типы:

коронного разряда, (индукционные и высоковольтные), радиоизотопные,

комбинированные и аэродинамические.

Помимо этого широко используются антистатические халаты и другие индивидуальные средства защиты.

Повышение электробезопасности

Основные причины несчастных случаев от воздействия электрического

тока:

1)Случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

2)Появление напряжения на металлических частях электрооборудования

врезультате повреждения изоляции и других причин.

3)Появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения электроустановки.

4)Возникновение шагового напряжения на поверхности земли в ре-

зультате замыкания провода на землю.

Основными мерами защиты от поражения током являются в:

-обеспечении недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

-электрическом разделении сети;

-устранении опасности поражения при появлении напряжения

-применение специальных электрозащитных средств - переносных приборов и приспособлений;

-организация безопасной эксплуатации электроустановок.

139

По степени поражения электрическим током все помещения делятся на 3

класса: без повышенной опасности с повышенной опасностью, особо опасные.

Помещения без повышенной опасности - сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и изолирующими полами.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием од-

ного из пяти условий:

-сырости, когда относительная влажность воздуха длительно превышает 75%

-высокой температуры (когда температура длительно – свыше суток –

превышает +35°С);

-токопроводящей пыли (угольная, металлическая и т.п. );

-токопроводящих полов;

-возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединении с землей металлоконструкциям здания, технологическим ап-

паратам, механизмам и т.п. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из трех условий:

-особой сырости, когда относительная влажность воздуха близка к 100%;

-химически активной или органической среды;

-одновременного наличия двух и более условий, свойственные по-

мещениям с повышенной опасностью.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических и токонесущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления -

устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях злектрооборудования, т.е. при замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных

140