Разработка регулятора частоты вращения ротора и температуры газов ГТД / сам диплом / безоп и эколог

ВВЕДЕНИЕ

Разрабатываемое устройство является электронным блоком и проходит сложный технологический процесс изготовления. Технологический процесс содержит такие операции, как пайка (ручная и автоматическая), формовка и обрезка выводов, лакокрасочные работы. Все они требуют соблюдения норм и требований безопасности к организации рабочих мест, помещений и производства в целом.

В данном разделе пояснительной записки рассмотрены вопросы безопасности на рабочем месте монтажника.

5.1 Анализ опасности производственных факторов

5.1.1. Организация рабочих мест

Помещение монтажных участков должны отвечать требованиям норм СН245-71, СНиП2.09-85, СНиП2.09-87 др.

Полная площадь цеха составляет 86,4 м². Длина и ширина помещения соответственно равны 14,4 м и 6 м, а высота – 4 м. Весь цех небольшими перегородками разбит на три комнаты:

• в первой происходит формовка и лужение выводов ЭРЭ, установка ЭРЭ, контроль пайки;

• во второй – пайка ЭРЭ;

• в третьей – промывка сушка платы.

Площадь и объем участков пайки определяются с учётом того, что норма площади и объема не должна быть меньше 4,5 м² и 15 м³ на одного работающего, исключая площадь, занимаемую оборудованием и проходами.

Полы на участке должны быть прочными, не скользкими, не пыльными, позволяющими проводить влажную оборку.

Все производственные помещения должны иметь гладкие, бесшовные влагостойкие покрытия стен, дверей, оконных переплетов, допускающие их влажную уборку.

Условием зрительной работы и снижению психологических нагрузок способствует правильная окраска помещений. Она должна соответствовать требованиям эргономики, стены помещения рекомендуется окрашивать в светлые тона.

Специфика работы монтажника такова, что рабочей позой выбирается поза «сидя». Она определяется когда человек сидит на сидении без спинки с горизонтальной поверхностью при глубине, обеспечивающей поддержку не более 1/3 длины бедра.

При проектировании рабочего места нужно руководствоваться ГОСТ 12.2.032-78 «СС БТ. Рабочее место при выполнении работы сидя. Общие эргономические требования».

На рис. 5.1. приведен эскиз рабочего места монтажника (при выполнении ручной пайки) с учетом эргономических требований, с нерегулируемыми параметрами.

Рис. 5.1

5.1.2 Источники опасных производственных факторов

К источникам опасных производственных факторов в электромонтажном производстве относятся:

• повышенная температура паяльного оборудования и оснастки;

• токоведущие части, находящиеся под напряжением;

• движущиеся части машин и механизмов;

• недостаточное освещение и вентиляция.

Все это может привести к травмам, заболеваниям, вызывает снижение трудоспособности.

На рисунках 5.2, 5.3 предоставлены схемы опасных и вредных производственных факторов в электромонтажном производстве.

Нагретое до температуры пайки оборудование, оснастка и инструменты могут вызвать ожоги при случайном прикосновении к ним или выброса расплава в процессе пайки.

Для работы паяльного оборудования (печей, устройств и т.д.) обычно используют напряжение до 380 В. При пробое изоляции или нарушении заземления опасное для человека напряжение может появиться на токоведущих частях и привести к поражению током.

Движущиеся части машин и механизмов (для подготовки элементов, сборки и пайки плат) представляют опасность при их неисправности отсутствии защитных ограждений. Источниками вредных испарений являются: припои, флюсы, растворители, лаки и т.д. Многие из них относятся к вредным веществам (ГОСТ 12.1.007.76, ГОСТ 12.1.005-88).

При низкотемпературной пайке (t < 450°C) используется оловянно – свинцовые, оловянно – свинцово – кадмиевые припои различных марок: ПОС40, ПОС 61, ПОС К50-8. Процесс пайки сопровождается выделением токсичных соединений свинца и оксида кадмия.

Рис. 5.2

Рис. 5.3

При подготовке сборочных единиц под пайку с соединяемых поверхностей удаляют оксидные пленки, масла и другие загрязнения, что достигается механической зачисткой, обезжириванием, химическим и электрохимическим травлением. Обезжиривающие вещества, попадая в организм человека могут вызывать отравления и ожоги.

Освещение производственных помещений, предназначенных для выполнения сборочно-монтажных работ, существенно влияет на производительность и качество труда. Неудовлетворительное производственное освещение приводит к повышению утомляемости работающих, снижению остроты зрения, снижению качества пайки, особенно при выполнении точных паяльных работ.

2. Обеспечение безопасности электромонтажных работ

5.2.1 Микроклимат

Под рабочим местом подразумевается место постоянного или временного его пребывания, а под рабочей зоной – пространство высотой 2 м над уровнем пола, на котором расположено рабочее место монтажника.

Микроклимат производственных помещений определяется сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха. Параметры и концентрация примесей вредных веществ в воздухе на рабочих местах электромонтажников должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 «СС БТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.»

В таблице 5.1. приведены данные по токсичности для припоев низкотемпературной пайки.

Таблица 5.1 – Токсичность припоев для низкотемпературной пайки и их ПДК в воздухе рабочей зоны

Состав припоев	Характер воздействия	Влияние на кожу	ПДК мг/м3	Класс опасности
Припои, содержащие кадмий, свинец, бериллий	Высокая степень токсичности, воздействие на почки, кровообращение, органы пищеварения	Раздражение, экзема	0,01 Pb 0,1 Cd 0,001 Be	1 1 1
На основе олова	Малотаксичны. Вызывают пневмо-кониоз	Хроническая экзема	10	3

Флюсы, применяемые для удаления оксидов с поверхности паяемых материалов также токсичны и требуют повышенных мер предосторожностей при их хранении и применении.

(5.1)

где С_1, С_{2, …} С_n – концентрации соответствующих вредных веществ в воздухе, мг/м³;

ПДК_1, ПДК_{2, …} ПДК_n – предельно допустимые концентрации соответствующих вредных веществ, мг/м³.

т. е. ПДК находится в пределах нормы.

Труд монтажника относится ко второй категории, поэтому микроклимат должен соответствовать требованиям, представленным в таблице 5.2.

Таблица 5.2.

Период года	Температура, °С		Относительная влажность, %		Скорость движения воздуха, м/с
	оптим.	допуст.	оптим.	допуст.	оптим.	допуст.
Холодный и переходный	18 – 20	17 – 23	40 – 60	75	0,2	0,3
Теплый	21 – 23	18 – 27	40 – 60	65 (при 26 ºС)	0,3	0,2…0,4

Количество тепла выделяющегося в помещение

Количество тепла выделяемого одним человеком при средней тяжести работ равно: при 10 ºС – 165 Вт; при 35 ºС – 5 Вт.

В помещении постоянно находятся 9 человек, следовательно количество выделяемого тепла равно: при 10 ºС – 1485 Вт; при 35 ºС – 45 Вт.

Тепловыделения в помещение от оборудования:

Q = 1000·N·η₁·η₂·η₃·η₄ (5.2)

где N·– установочная мощность электродвигателей, кВт;

η₁ – коэффициент использования установочной мощности, равный 0,7–0,9;

η₂ – коэффициент загрузки – отношение средней потребляемой мощности к максимально необходимой, равный 0,5–0,8;

η₃ – коэффициент одновременности работы электродвигателей, равный 0,5–1;

η₄ – коэффициент, характеризующий долю механической энергии, превратившейся в тепло.

При работе оборудования без охлаждающей эмульсии значение произведений коэффициентов можно принимать равным 2,5.

Таблица 5.3 – Мощность оборудования

№	Операция	Наименование станка	Марка	Мощность, кВт
1	Лужение выводов ЭРЭ	Электрический тигель	Т-40-21 с РТП-2М	11
2	Пайка ЭРЭ	Установки модульного типа	АП-10	13,6
3	Промывка платы	Вибрационные установки	М10-232	12,3
4	Сушка платы	Термошкаф	СНОЛ-3535/3	14
Итого				50,9

Q = 1000·50,9·2,5 = 127250 Вт

Тепловыделение от ванны с припоем:

Q = 1000·N·α·n·30% (5.3)

α = 0,3 – коэффициент, учитывающий долю тепла, выходящего в цех;

n – коэффициент одновременности работы печей.

Q = 1000·13,6·0,3·0,3 = 1224 Вт

Тепловыделения от искусственных источников:

Q = 1000·N (5.4)

где N·– расходуемая мощность светильников, кВт.

Q = 1000·(40+7·60)/1000 = 460 Вт

При 10 ºС: Q_общ. = 130419 Вт ≈ 130 кВт.

При 35 ºС: Q_общ. = 128979 Вт ≈ 129 кВт.

Для обеспечения нормативных параметров воздуха в помещении устанавливается система кондиционирования или система вентиляции и отопления. Обычно применяют приточную вентиляцию, подающую воздух равномерно в верхнюю зону в количестве, составляющем 90% объема вытяжки. Применения рециркуляции воздуха в помещении пайки свинцовыми припоями не допускается.

5.2.2 Общая и местная вентиляция

Для защиты электромонтажников от влияния токсичных газов, дымов, аэрозолей, которые обязуются при пайке флюсом, рабочие места должны оснащаться общей и местной вытяжной вентиляцией.

В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция может быть естественной или механической.

Общая вентиляция

Расчёт необходимого количества воздуха для помещений с тепловыделениями производится по избыткам явного тепла, по следующей формуле:

(5.5)

где Q_изб – избыточное тепло в помещении, кДж/ч;

C_ρ – массовая удельная теплоёмкость сухого воздуха, равная 1,005 кДж/(кг·ºС);

ρ – плотность поступающего воздуха, равная 1,226 кг/м³;

t_выт – температура воздуха, удаляемого из рабочей или обслуживаемой зоны помещения, ºС;

t_пр – температура воздуха, подаваемого в помещение, ºС;

Средняя величина тепловыделений в помещении на 1 м² составляет 130 кДж/ч, что для помещения площадью 86,4 м²:

Q_изб = 130· 86,4 = 11232 кДж/ч.

Температура воздуха, удаляемого из помещения, рассчитывается по формуле:

t_выт = t_р.з + Δt·(Н – 2) (5.6)

где t_р.з – температура в рабочей зоне, ºС;

Δt – температурный градиент по высоте помещения, ºС/м;

Н – расстояние от пола помещения до центра вытяжных проёмов, м.

t_выт = 20 + 2·(4 – 2)·= 24 ºС

ºС

По имеющимся данным можно рассчитать требуемый расход воздуха для вентиляции рабочего помещения (V_помещ.= 345,6 м³):

м³/ч = 0,5064 м³/с

Рис.5.4 – Схема приточной механической вентиляции:

1 – воздухоприёмник для забора чистого воздуха;

2 – воздуховод;

3 – фильтр для очистки воздуха от пыли;

4 – калориферы;

5 – вентиляторы;

6 – воздухораспределительные устройства (насадки).

Местная вентиляция

Для отсоса паров флюса и припоя в установке пайки волной целесообразно использовать отсос открытого типа (зонт).

Зонт расположен над ванной с припоем на высоте 1,7 – 1,9 м над полом.

Предельный расход отсоса, обеспечивающий полное улавливание струи при минимальной производительности отсоса:

L_пр.от. = R_n·L_стр.·L_{отн. пр. от.}; (5.7)

где R_n – поправочный коэффициент, учитывающий подвижность воздуха в помещении;

L_стр – расход воздуха в струе;

L_{отн. пр. от}. – относительный предельный расход отсоса.

R_n =1+(3–F/F_стр.)W_в/U_m (5.8)

где F/F_стр. – отношение площади всасывающего отверстия к площади сечения струи припоя (>1,0);

W_в – скорость движения воздуха в помещении (предельная W = 0,8 м/с);

U_m – осевая скорость в струе (5 м/с).

R_n =1+(3 – 1)·0,16 = 1,32

L_стр = 0,042·U_mh (5.9)

где h – высота расположения отсоса, м.

L_стр = 0,042·5·1 = 0,21 (м³/с)

L_{отн.пр. от}.=2/(3·β·V₀+2) (5.10)

где β = 0,763 – экспериментальный коэффициент;

V₀ – скорость всасывания, обеспечивающая предельное улавливание газов (1 м/с)

L_{отн.пр. от}.= 2/(3·0,763·1+2) = 0,466 м³/с

L_{пр. от}.= 1,32·0,21·0,46 = 0,129 м³/с = 464,4 м³/ч

Зонты устанавливаются на оси симметрии источника и снабжаются съёмными или откидными фартуками.

Рис. 5.5 – Местная вентиляция – зонт

5.2.3. Освещённость

На электромонтажном участке применяют как искусственное, так и естественное освещение. Искусственное и естественное освещение производственных помещений и бытовых должно соответствовать требованиям СНиП 23-05–95. Искусственное освещение создают лампами накаливания или люминесцентными. На участке пайки применяются освещение общее и местное.

Освещение в производственных помещениях зависит от размеров и конфигурации паяльных, сборочных единиц, объектов различения, а также наличия отражающих поверхностей.

При внезапном отключении освещения в рабочих помещениях предусмотрено аварийное освещение, освещение безопасности (5% нормируемой для общего освещения)

(5.11)

где d – минимальный размер объекта различения;

l – расстояние от объекта до глаз работающего.

Полученное значение входит в интервал 6·10^-3÷6·10^-3, т. е. ΙΙΙ разряд работ (работ высокой точности с номинальным размером объекта различия 0,3– 0,5 мм).

Освещение бывает общим, местным и комбинированным. При электромонтажных работах используется комбинированное освещение.

Освещенность при комбинированном освещении 2000 лк, общее составляет 200 лк, а местное 1800 лк.

Общую освещённость, создаваемую светильниками, определяем по формуле:

; (5.12)

где E – минимальная нормируемая освещённость, лк;

F – световой поток одной лампы, лм;

η – коэффициент использования светового потока, %;

n – число ламп в светильнике (для люминесцентных ламп);

N – число светильников общего освещения;

k – коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи источников света в процессе эксплуатации;

S – площадь помещения, м²;

z – поправочный коэффициент (в зависимости от типа лампы).

Для определения необходимого количества светильников их число подбирают по конфигурации помещения при наивыгоднейшем их расположении. Затем определяется коэффициент использования светового потока.

Для выбора коэффициента использования светового потока необходимо знать коэффициент отражения от стен и потолка и индекс помещения.

Индекс помещения рассчитываем по формуле:

; (5.13)

где h – расстояние от светильника до рабочей поверхности, м;

A – длина помещения, м;

B – ширина помещения, м.

;

лк

Количество светильников берётся из расчёта – 1 светильник на 4 м².

Для того, чтобы помещение площадью 86,4 м² обеспечить световым потоком 2160 лк необходимо 22 светильника с люминесцентными лампами ЛДЦ40 по 2 лампы в светильнике.

При расчёте освещения точечным методом вначале определяют высоту подвеса источника света, а затем вычисляют угол под которым находится относительно светильника интересующая точка, исходя из формулы:

;

где d – расстояние от перпендикуляра, опущенного из центра светильника на горизонтальную поверхность до точки, м.

tg α = 1, α = 45˚

Затем по кривой распределения светового потока светильника с условной лампой в 1000 лм определяют силу света в данном направлении (соответствующую углу α).

Условная освещённость от одиночного светильника определяется:

.

В тех случаях, когда искусственное освещение используется в качестве дополнительного к естественному, потребную дополнительную освещённость определяют по формуле:

Е_доп = 500·е_min;

где е_min – минимальный КЕО.

Условная освещённость светильника определяется по формуле:

.

Сила света определяется по формуле:

;

кд

5.2.4 Пожаробезопасность

При проведении электромонтажных работ необходимо соблюдение правил пожарной безопасности, которые соответствуют требованиям СТ СЭВ 446-77 (Противопожарные нормы строительного проектирования).

Расчётную пожарную нагрузку p_v в МДж/м² для здания и сооружения или их частей вычисляют по формуле:

p_v = p·a·b·c (5.14)

где p – пожарная нагрузка, определяемая по пп. а;

a – коэффициент скорости сгорания веществ и материалов в зависимости от их плотности и плотности их укладки, определяемой по пп. б;

b – коэффициент скорости сгорания веществ и материалов в зависимости от параметров зданий или их частей, определяемый по пп. в;

c – коэффициент, отражающий наличие противопожарной техники, определяемый по пп. г.

а) Пожарную нагрузку (p) в МДж/м² вычисляют по формуле:

p = p_n + p_s (5.15)

где p_n – временная пожарная нагрузка (средняя), МДж/м²;

p_s – постоянная пожарная нагрузка (средняя), МДж/м².

Во временную пожарную нагрузку включаются вещества и материалы, обращающиеся в производствах, в том числе, технологическое и санитарно-техническое оборудование, изоляция, материалы, находящиеся в расходных складах, мебель и др., способные гореть.

В постоянную пожарную нагрузку включаются находящиеся в строительных конструкциях вещества и материалы, способные гореть.

Временную и постоянную пожарную нагрузку вычисляют по формулам:

; (5.16)

; (5.17)

где М_i – масса i-го вещества или материала, кг;

H_i – количество тепла, выделяемого одним килограммом при сгорании i-го вещества или материала, МДж/кг;

S – площадь зданий и сооружений или их частей, м²;

j – число видов веществ и материалов временной пожарной нагрузки;

k – число видов веществ и материалов постоянной пожарной нагрузки.

МДж/м²

МДж/м²

p = 66,7732 + 2385,5165 = 2452,2897 МДж/м²

б) Коэффициент a вычисляют по формуле:

(5.18)

Коэффициент a_n для временной пожарной нагрузки и коэффициент a_s для постоянной пожарной нагрузки вычисляют по формулам:

; (5.19)

; (5.20)

где a_mi – коэффициент для i-го вещества или материала. Значения коэффициента приведены в приложении 1 [20];

a_s = 0,9

в) Коэффициент b определяют в зависимости от площади пола помещения, высоты помещения, площади и высоты световых и аэрационных проёмов.

Значение коэффициента b (без размера) вычисляется по формуле, приведённой в приложении 2 [20]:

(5.21)

где S – общая площадь плана помещений, м²;

S₀ – общая площадь проёмов в наружных стенах и покрытии помещений, м²;

h₀ – высота проёмов в наружных стенах и покрытии помещений, м;

k – коэффициент, устанавливаемый по таблице 2 и 3 приведённой в [20], определяется в зависимости от вспомогательного значения n.

(5.22)

где h_s – высота помещений, м.

k = 0,273

г) Коэффициент c определяет уменьшение расчётной пожарной нагрузки в результате действия противопожарной техники, а именно: автоматической пожарной сигнализации, установок автоматического пожаротушения, пожарных кранов в системе внутреннего противопожарного водопровода и др.

Если в зданиях или сооружениях отсутствует противопожарная техника или эффективность её в расчётах не учитывается, то c =1.

Расчётная пожарная нагрузка:

p_v = 2452,2897·0,9025·0,4111·1 = 909,8430 МДж/м²

В цехе предусмотрена электрическая пожарная сигнализация.

Рис. 5.6 – Схема лучевой пожарной сигнализации:

1 – лучи;

2 – приёмный аппарат;

3 – извещатели.

Система сигнализации состоит из приёмной станции и соединённых с ней извещателей. Используется лучевая система, т. е. каждый извещатель самостоятельно сообщается со станцией при помощи двух проводов – прямого и обратного. Приёмная станция одновременно может принимать сигналы от всех извещателей. Сигнал о пожаре подаётся нажатием кнопки извещателя. Извещатель устанавливается на видном месте, так чтобы возникший пожар не мог препятствовать пользованию извещателем.

В помещении также находятся два пенных огнетушителя (ОХП-10), вёдра, лопаты и ящики с песком.

Заключение.

В разделе безопасности и экологичности проекта были рассмотрены следующие вопросы:

• организация рабочего места монтажника при автоматическом выполнении операции пайка;

• произведён расчет параметров микроклимата;

• расчёт общей и местной вентиляции;

• расчёт освещения (т. е необходимое количество светильников);

• расчёт пожарной нагрузки помещения.