Охрана труда

РЕФЕРАТ

ОХРАНА ТРУДА

1. Анализ условий труда при проведении лабораторных работ

В лаборатории, как и на производстве, на человека действует целый комплекс опасных и вредных производственных факторов, от которых следует предостеречь человека, либо снизить их действия на него.

Так в помещении, где установлен стенд, можно выделить опасные и вредные факторы. К опасным производственным факторам следует отнести:

· вращающиеся части электроприводов лабораторных установок;

· высокое напряжение в силовой электрической сети, питающей лабораторные стенды;

· возможность возникновения пожаров вследствие короткого замыкания в электрооборудовании лабораторных установок.

К вредным же производственным факторам можно отнести:

· высокая влажность и пониженная, либо повышенная температура в зависимости от времени суток и сезона;

· недостаточная освещенность в лаборатории.

С точки зрения охраны труда в проектируемом лабораторном стенде есть следующие преимущества: корпус стенда сделан из непроводящего материала, а напряжение на проводящих контактах передней панели стенда не превышает 10 В, что является безопасным для человека, стенд не выделяет вредных веществ и не производит шума.

2. Требования безопасности при эксплуатации стенда

Мероприятия по обеспечению безопасности рассмотрим в следующем порядке :

- требования к оборудованию и организации процесса ;

- санитарно-гигиенические требования к производственным помещениям, то есть параметры микроклимата рабочей зоны, освещение, чистота воздуха рабочей зоны;

- обеспечение электробезопасности;

- обеспечение пожарной безопасности.

Безопасность технологического оборудования, в данном случае лабораторного стенда обеспечивается, в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности», применением в конструкции средств защиты (кожухи для вращающихся частей и ограждение опасной зоны), применением в конструкции соответствующих материалов (не проводящий материал для корпуса стенда с контактами, прочный каркас), выбором безопасных принципов действия и элементов конструкции (так, что возможное напряжение воздействия на человека не превышает 10 В), включением требований безопасности в техническую документацию.

Безопасность технологического процесса производится в соответствии с общими требованиями к производственным процессам ГОСТ 12.3.002-75 «Процессы производственные. Общие требования безопасности». Они предусматривают:

-- устранение непосредственного контакта работников с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, которые оказывают опасное или вредное действие на организм;

-- замену технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при выполнении которых эти факторы отсутствуют или имеют меньшую опасность;

-- комплексную механизацию и автоматизацию производства;

-- применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов;

-- герметизацию оборудования;

-- внедрение систем управления технологическими процессами, которые обеспечивают защиту работников и аварийное выключение производственного оборудования;

-- обеспечение пожаро - и взрывобезопасности.

Для обеспечения соответствия воздуха рабочей зоны в лаборатории требованиям ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» в помещении устанавливаются кондиционеры, в качестве общеобменной вентиляции, а в зимний период года помещения отапливаются от общей отопительной системы здания.

Искусственное освещение установлено с учетом СНиП 2-4-79 «Естественное и искусственное освещение».

Для обеспечения защиты работника, работающего на установке, от поражения электрическим током необходимо выполнение ряда правил в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ «Электробезопасность. Общие требования»:

- заземление и зануление металлических конструкций;

- применение безопасного напряжения;

- недоступность токоведущих частей;

- расчет изоляции проводов по высшему напряжению;

- цветная изоляция монтажных проводов;

- исключение произвольного включения элементов электрической схемы;

- применение индивидуальных средств защиты и др.

Для обеспечения электробезопасности будут проведены мероприятия и обеспечение средствами описанными ниже.

Электрическая изоляция -- это слой диэлектрика или конструкция, выполненная из диэлектрика, которым покрывается поверхность токоведущих частей, или которыми токоведущие части отделяются друг от друга. Состояние изоляции характеризуется ее электрической прочностью, диэлектрическими потерями и электрическим сопротивлением. Изоляция предотвращает протекание через нее токов благодаря большому сопротивлению. С целью обеспечения надежной работы изоляции осуществляются профилактические мероприятия. В первую очередь следует исключить механические повреждения, увлажнение, химическое влияние запыленность. Но даже при нормальных условиях изоляция постоянно теряет свои первоначальные свойства, стареет. С течением времен возникают местные дефекты, в связи с чем сопротивление изоляции начинает резко снижаться, а ток потерь -- расти. В месте дефекта появляются частичные разряды, изоляция выгорает. Происходит так называемый пробой изоляции, вследствие чего возникает короткое замыкание, которое может привести к пожару или к поражению током. С целью предотвращения этого осуществляется периодический и непрерывный контроль изоляции. Периодический контроль изоляции предусматривает измерение активного сопротивления изоляции в установленные правилами сроки (1 раз в 3 года), а также при выявлении дефектов. Измерение сопротивления изоляции осуществляется на отключенной электроустановке с помощью мегомметра.

Блокировкой называется автоматическое устройство, при помощи которого предотвращают неправильные, опасные для человека действия. Рабочими элементами блокировки могут быть механические устройства, защелки, фигурные вырезы (механическая блокировка), блок-контакты, которые воздействуют на разрыв электрической цепи (электрическая блокировка), а также электромагнитные блокировки.

Электрическая блокировка позволяет отключать напряжение при открывании дверей ограждений, дверей корпусов и кожухов или при снятии крышек. При электрической блокировке блокировочные контакты, сблокированы с дверями или крышкой, при открывании дверей или снятии крышки размыкают цепь питания катушки магнитного пускателя. При такой схеме обрыв цепи управления и случайное открывание дверей не представляет опасности, поскольку электроустановка будет обесточена.

Малые напряжения. При работе с переносными электроинструментами, а также с ручными переносными светильниками при повреждении изоляции и при появлении напряжения на корпусе появляется опасность поражения током. В таких случаях применяются малые напряжения не выше 42 В. При напряжении до 42 В ток, который проходит через тело человека, безопасен. Малые напряжения применяют для питания местного освещения на станках, переносных светильниках, электроинструментах. Во время работы в особо опасных помещениях для питания переносных электрических светильников используют напряжение не выше 12 В.

Источниками малого напряжения являются понижающие трансформаторы, аккумуляторы, преобразователи частот, батареи гальванических элементов. Применения автотрансформаторов или реостатов для получения малого напряжения запрещается, так как сеть малого напряжения электрически связан с сетью высокого напряжения. Чаще всего используют понижающие трансформаторы.

Опасностью применения понижающих трансформаторов является возможность перехода высокого напряжения на сторону малого напряжения. Для снижения этой опасности вторичную обмотку и корпус трансформатора заземляют или проводят зануление (один из выводов или среднюю точку обмотки малого напряжения) или между обмотками располагают заземленный экран.

Применим следующие технические средства безопасной эксплуатации электроустановок при аварийных режимах работы.

Защитное заземление -- это преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления -- устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, тоесть при замыкании на корпус. Принцип действия защитного заземления -- снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленного замыканием на корпус. Это достигается снижением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет поднимания потенциала основы, на которой стоит человек, к потенциалу, близкому по значению к потенциалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления -- трехфазные сети напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали.

Заземляющее устройство -- это совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя.

Заземляющий проводник -- это проводник, который соединяет заземляемые объекты с заземлителем. Если заземляющий проводник имеет два или больше ответвлений, то он называется магистралью заземления.

Заземлитель -- это совокупность объединенных проводников, которые находятся в контакте с землей или с ее эквивалентом. Различают заземлители искусственные, предназначенные исключительно для заземления, и естественные металлические предметы, которые находятся в земле.

В качестве искусственных заземлителей применяют вертикальные и горизонтальные электроды. Б качестве вертикальных электродов используют стальные трубы диаметром 3--5 см и стальные уголки размером от 40x40 до 60x60 мм длиной 2,5--3 м. Можно также использовать стальной кругляк диаметром 10--12 мм. Для соединения вертикальных электродов используют ленточную сталь сечением не менее 4x12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм. Для установки вертикальных заземлителей предварительно роют траншею глубиной 0,7-- 0,8 м, потом при помощи механизмов забивают трубы или уголки.

В качестве естественных заземлителей можно использовать:

-- проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводы, покрытые изоляцией для защиты от коррозии;

-- обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов;

-- металлические конструкции и арматуру железобетонных элементов зданий и сооружений, которые соединены с землей;

-- свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле.

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Это основное средство защиты от поражения людей током в случае прикосновения к корпусу электрооборудования и к металлическим конструкциям, которые оказались под напряжением вследствие повреждения изоляции или однофазного короткого замыкания в электроустановках напряжением до 1000 В в сети с заземленной нейтралью. Назначение зануления то же, что и заземления: устранить опасность поражения людей током при пробивании фазы на корпус.

Защитное отключение -- это быстродействующая защита, которая обеспечивает автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения током. Опасность поражения может возникнуть и при замыкании фазы на корпус электрооборудования при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенной границы вследствие повреждения изоляции, замыкания фаз на землю, при появлении в сети более высокого напряжения, вследствие замыкания в трансформаторе между обмотками высшего и низшего напряжений, при случайном прикосновении человека к токоведущим частям, которые находятся под напряжением. В этих случаях происходит изменение электрических параметров электроустановки и сети. Изменение этих параметров до определенной границы, при которой возникает опасность поражения человека электрическим током, может стать сигналом, который вызывает срабатывание устройства защитного отключения (УЗО), тоесть автоматическое выключение поврежденной установки. Основными частями УЗО являются прибор защитного выключения и автоматический выключатель.

Электрозащитные средства -- это переносные средства, предназначенные для защиты людей, которые работают в электроустановках, от поражения электрическим током, от действия электрической дуги и электромагнитного поля. По назначению электрозащитные средства условно разделяют на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие электрозащитные средства предназначены для изоляции человека от частей электрооборудования, которые находятся под напряжением, а также от земли. К ним относятся: изолирующие и измерительные штанги, штанги для накладывания временных переносных заземлений; изолирующие и электроизмерительные клещи; указатели напряжения; изолированные ручки монтерского инструмента; диэлектрические рукавицы, боты и калоши; резиновые коврики, дорожки, подставки; изолирующие колпаки и накладки; изолирующие стремянки. Изолирующие электрозащитные средства разделяются на основные и вспомогательные.

Основными называют такие изолирующие электрозащитные средства, изоляция которых выдерживает рабочее напряжение электроустановки и с помощью которых разрешается дотрагиваться к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Дополнительными называют такие изолирующие электрозащитные средства, которые могут обеспечить безопасность персонала при данном напряжении электроустановки и являются дополнительным защитным средством к основным изолирующим электрозащитным средствам.

Ограждающие электрозащитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей оборудования. К ним относятся переносные ограждения (ширмы, барьеры, щиты, клетки), а также временные переносные заземления. Условно к ним относят и переносные предупредительные плакаты.

Вспомогательные защитные средства предназначены для защиты персонала от падения с высоты (предохранительные пояса и страховочные канаты) для безопасного подъема на высоту (стремянки, когти), а также для защиты от светового, теплового, механического и химического воздействий (защитные очки, противогазы, рукавицы, спецодежда).

Обеспечение безопасной эксплуатации электроустановок достигается путем обязательного выполнения всеми потребителями электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности, правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. Обслуживание действующих электроустановок, проведение в них оперативных переключений, организация и выполнение ремонтных, монтажных, наладочных работ и испытаний осуществляются специально подготовленным электротехническим персоналом.

Работы в действующих электроустановках с учетом мероприятий безопасности разделяются на выполняемые: со снятием напряжения, без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них, без снятия напряжения на удалении от токоведущих частей, которые находятся под напряжением. К работам, выполняемым со снятием напряжения, относят работы, которые выполняются в электроустановках, в которых со всех токоведущих частей снято напряжение и вход в помещение соседней электроустановки, которая находится под напряжением, закрыт. К работам, выполняемым без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них, относятся работы, которые проводятся непосредственно на этих частях.

Работой без снятия напряжения на удалении от токоведущих частей, которые находятся под напряжением, считается работа, при которой исключается случайное приближение работающих людей и используемого ими ремонтного оборудования и инструмента к токоведущим частям на расстояние меньше установленного и не требуется применение технических или организационных мероприятий (непрерывного надзора) для предотвращения такого приближения. При выполнении работ со снятием напряжения и без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них должны выполняться организационные и технические мероприятия.

К организационным мероприятиям относятся:

-- оформление работы по наряду-допуску, распоряжению или по перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

-- допуск к работе;

-- надзор во время работы;

-- оформление перерыва во время работы;

-- переводы на другое рабочее место.

К установке допускаются люди имеющие первую группу допуска.

3. Пожарная безопасность

Пожарная безопасность электрических установок, различных приборов, аппаратуры управления связана с применением горючих материалов: резины, пластмасс, масел и др. [ ]. Источниками воспламенения могут быть электрические искры, короткое замыкание, перегруженные провода, неисправная аппаратура. Окислителем служит кислород, находящийся в воздухе.

Для электронных установок характерно частое появление источников открытого огня при коротком замыкании, пробоях и перегрузках, однако мощность и продолжительность действия этих источников воспламенения сравнительно малы, поэтому горение, как правило, не развивается.

Кабельные линии электрического питания состоят из горючего изоляционного материала, поэтому являются наиболее опасными элементами в конструкциях электронных узлов и устройств.

Возможность возникновения пожара при работе лабораторного стенда обусловлена наличием горючего материала, кислорода в воздухе и источника воспламенения. Источником воспламенения может стать неисправное электрооборудование установки. По условиям взрывной и пожарной опасности помещения со стендом относятся к категории D[ ]. В помещении необходимо установить пожарную сигнализацию и два порошковых огнетушителя.

Пожарная безопасность обеспечивается средствами тушения пожара в соответствии с ГОСТ 2272-93 ДСТУ «Пожежна безпека. Термiни та визначення», а также датчиками дыма современной конструкции в соответствии с ГОСТ 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений».

4. Расчет защитного заземления

Наиболее важным для обеспечения безопасных условий труда является защитное заземление, расчет которого приведен ниже.

Расчетное удельное сопротивление грунта определяют по формуле:

= (Ом*мм ),

где - удельное сопротивление грунта по измерениям;

- климатический коэффициент, который зависит от характера грунта и его влажности во время измерений.

Сопротивление растеканию тока одного вертикального стержневого (трубчатого) заземлителя при углублении, Ом:

;

303.56 (Ом);

; (м),

где l - длина заземлителя, м;

d - диаметр заземлителя, м;

h - углубление заземлителя, м;

t - расстояние от поверхности земли к середине заземлителя, м.

Ориентировочное количество вертикальных заземлителей, шт.:

где R_н - наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства (в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» R_н = 4 Ом).

Путем расположения полученного количества заземлителей на плане определяют ориентировочно расстояние между ними и коэффициент использования вертикальных заземлителей в зависимости от количества стрежней и отношения расстояния между ними к их длине.

Необходимое количество заземлителей с учетом коэффициента использования :

.

Сопротивление растеканию соединительной шины при углублении с учетом коэффициента его использования, Ом:

;

где L -- длина шины, м;

b - ширина шины, м;

h - глубина закапывания шины, м.

Длина шины определяется по формуле:

а n, (5.6)

;

где а - расстояние между заземлителями, м.

Общее сопротивление сложного заземляющего устройства, Ом:

,

Т.к. общее сопротивление меньше нормативного, расчет заземлителей удовлетворяет требованиям «Правила устройства электроустановок».

ПРИЛОЖЕНИЕ А

1. Методические указания

По проведению лабораторных работ на тему «Исследование статических характеристик системы регулирования скорости электропривода постоянного тока построенной по структуре с общим суммирующим усилителем, организованные на унифицированных стендах СУЭП».

Цель работы: Изучить унифицированную схему управлением электроприводом. Исследовать статические характеристики системы регулирования скорости электропривода постоянного тока с независимым возбуждением при разных вариантах обратных связей, экспериментально определить коэффициенты обратных связей.

1 Общие теоретические положения

Общая функциональная схема СУЭП с общим суммирующим

усилителем приведена на рис.1.

Обмотка якоря двигателя постоянного тока (ДПТ) подключена к тиристорному преобразователю UV, который получает питание от сети переменного тока через силовой трансформатор TV.

Сигнал управления на входе СИФУ ТП формируется суммирующим усилителем А, на вход которого могут подаваться одновременно 4 сигнала:

- сигнал задания скорости u_зс;

- сигнал обратной связи по напряжению u_н;

- сигнал обратной связи по току якоря u_т;

- сигнал обратной связи по скорости u_с.

Все аналоговые сигналы могут алгебраически суммироваться с учетом знака:

. (1)

В зависимости от соотношений этих сигналов можно получить различные законы регулирования и статические электромеханические характеристики электропривода.

Внешняя характеристика ТП в статическом режиме представляется

уравнением линии:

, (2)

где I - выходной ток ТП, равный току якоря;

k_ТП - коэффициент передачи ТП;

R_ТП - внутреннее сопротивление ТП.

, (3)

где - максимальное значение ЭДС ТП;

- максимальный сигнал управления на входе СИФУ ТП.

В динамике ТП описывается апериодическим звеном первого порядка

, (4)

где - постоянная времени, определяемая инерционностью фильтров и тиристоров ТП.

Структурная схема системы управления с учетом функциональной схемы и передаточной функции ТП представлена на рис..2.

На схеме обозначено:

k_н, k_т, k_с - коэффициенты обратных связей по напряжению, току и скорости соответственно;

М - момент на валу двигателя;

М_с - момент сопротивления на валу двигателя;

kФ - постоянная двигателя;

R_я - сопротивление якорной цепи;

Т_э - электромагнитная постоянная времени привода

Т_м - электромеханическая постоянная времени электропривода.



По структурной схеме для статического режима (s = 0) можно получить уравнение статической характеристики электропривода:

,

где щ - скорость вращения вала двигателя; верхний знак соответсвует положительной обратной связи, нижний - отрицательной.

.

В зависимости от наличия определенных обратных связей в СУЭП их знака статическая характеристика будет изменяться, следовательно электромеханические свойства привода также будут разными.

Рассмотрим возможные варианты.

- Разомкнутая система управления (k_Н = 0, k_Т = 0, k_С = 0)

Уравнение (5) примет вид

,

где - скорость холостого хода привода с разомкнутой САР;

,

- жесткость электромеханической характеристики;

.

Статические характеристики приведены на рис.3



- Система управления с отрицательной обратной связью по напряжению (k_Н ? 0, k_Т = 0, k_С = 0)

Уравнение (5) примет вид:

,

где ;

Сравнивая (11) с (7), можно заключить, что

С учетом того, что

 ‹ 1,

Таким образом СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению уменьшает скорость холостого хода привода, но увеличивает жесткость электромеханической характеристики (рис.4).

Предельная жесткость определяется соотношениями между и .

Для идеальных источников напряжения (ТП) = ?, поэтому жесткость

характеристик теоретически может равняться бесконечности (пунктирная линия на рис. 4).

2. Программа работы

1. Ознакомиться с оборудованием лабораторного стенда.

2. Изучить принципиальные схемы лабораторной установки (рис. 5 и 6).

3. Собрать схему СУЭП с общим суммирующим усилителем (рис. 6) по рис.5



4 Собрать схему исследования статических характеристик тиристорного электропривода с различными обратными связями.

5 Провести исследования статических характеристик электропривода, имеющей:

1) Разомкнутую систему управления (k_Н = 0, k_Т = 0, k_С = 0);

2) Систему управления с отрицательной обратной связью по напряжению

(k_Н ? 0, k_Т = 0, k_С = 0);

3) Систему управления с положительной обратной связью по току

(k_Н + 0, k_Т ? 0, k_С = 0);

4) Систему управления с отрицательной обратной связью по скорости (k_Н = 0, k_Т = 0, k_С ? 0);

5) Систему управления с отрицательной обратной связью по напряжению и положительной обратной связью по току (k_Н ? 0, k_Т ? 0, k_С = 0)

6) Систему управления с отрицательной обратной связью по скорости и положительной обратной связью по току (k_Н = 0, k_Т ? 0, k_С ? 0)

7) Оформить и защитить отчет о работе.

3. Методика выполнения работы

1 Перед сборкой схемы испытания необходимо записать технические

данные электропривода и лабораторного стенда.

2 Собирают схему СУЭП (рис 5), при этом необходимо переключить СИФУ стенда АВК-6 на унифицированную схему СУЭП.

3 Убедившись в том, что все коммутационные аппараты стенда находятся в отключенном положении, собирают схему испытаний электропривода включая схему внешних соединений СУЭП (рис.7).

4 Устанавливают на мнемосхеме параметры (k_Н = 0, k_Т = 0, k_С = 0).

5 Включают возбуждение электродвигателя М2 выключателем QF4.

6. Включают тиристорный электропривод подачей питания выключателем QF3.

7 Задатчиком скорости на мнемопульте устанавливают номинальную скорость привода.

8 Фиксируют ток якоря и скорость привода на холостом ходу.

9 Нагружают привод двигателем М1 в режиме торможения противовключением с введенным сопротивлением R1 в цепи обмотки ротора.

10 Фиксируют ток якоря и скорость нагруженного электропривода.

11 На мнемосхеме при помощи перемычек собирают схему СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению (k_Н ? 0, k_Т = 0, k_С = 0).

12 Изменением параметров СУЭП добиваются максимальной жесткости электромеханической характеристики и фиксируют ее параметры.

Экспериментально определяют коэффициент обратной связи.

13 На мнемосхеме собирают схему СУЭП с положительной обратной связью по току (k_Н + 0, k_Т ? 0, k_С = 0).

14 Изменением параметров СУЭП добиваются максимальной жесткости электромеханической характеристики и фиксируют ее параметры аналогично методики. Экспериментально определяют коэффициент обратной связи.

15 На мнемосхеме собирают схему СУЭП с отрицательной обратной связью по скорости (k_Н = 0, k_Т = 0, k_С ? 0).

16 Изменением параметров СУЭП добиваются максимальной жесткости электромеханической характеристики и фиксируют ее параметры

Экспериментально определяют коэффициент обратной связи.

17 На мнемосхеме собирают схему СУЭП с отрицательной обратной связью по напряжению и положительной обратной связью по току (k_Н ? 0, k_Т ? 0, k_С = 0).

18 Изменением параметров СУЭП добиваются максимальной жесткости электромеханической характеристики и фиксируют ее параметры.

Экспериментально определяют коэффициенты обратных связей.

19 На мнемосхеме собирают схему СУЭП с отрицательной обратной связью по скорости и положительной обратной связью по току (k_Н = 0, k_Т ? 0, k_С ? 0).

20 Изменением параметров СУЭП добиваются максимальной жесткости электромеханической характеристики и фиксируют ее параметры.

Экспериментально определяют коэффициенты обратных связей.