Повышение безопасности труда за счет разработки молниезащиты зерносклада ЗАО "Агрофирма Павловская нива" СХП "Дубрава"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет

имени императора Петра I»

Агроинженерный факультет

Кафедра безопасности жизнедеятельности, механизации животноводства и переработки сельскохозяйственной продукции

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«Повышение безопасности труда за счет разработки молниезащиты зерносклада ЗАО «Агрофирма Павловская нива» СХП «Дубрава»

Выполнил: студент АИмаг-1-2

Пономарев В.А.

Проверил:

доц., к.т.н. Попов Н.А.

Воронеж 2017

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Краткая характеристика объекта

2.Характеристики грозовой деятельности

3.Опасные воздействия молнии 

4.Классификация элементов молниезащиты

5.Расчет элементов разработки и зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

Заключение

Список использованных источников

молниезащита безопасность здание

ВВЕДЕНИЕ

Молниезащита - это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем. На земном шаре ежегодно происходит до 16-и миллионов гроз.

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением. Разряд молнии начинается с развития лидера - слабо светящегося канала с током в несколько сотен ампер. По направлению движения лидера - от облака вниз или от наземного сооружения вверх - молнии разделяются на нисходящие и восходящие. Данные о нисходящих молниях накапливались продолжительное время в нескольких регионах земного шара. Сведения о восходящих молниях появились лишь в последние десятилетия, когда начались систематические наблюдения за грозопоражаемостью очень высоких сооружений, например Останкинской телевизионной башни.

Лидер нисходящей молнии возникает под действием процессов в грозовом облаке, и его появление не зависит от наличия на поверхности земли каких-либо сооружений. По мере продвижения лидера к земле с наземных объектов могут возбуждаться направленные к облаку встречные лидеры. Соприкосновение одного из них с нисходящим лидером (или касание последнего поверхности земли) определяет место удара молнии в землю или какой-либо объект. Восходящие лидеры возбуждаются с высоких заземленных сооружений, у вершин которых электрическое поле во время грозы резко усиливается. Сам факт появления и устойчивого развития восходящего лидера определяет место поражения. На равнинной местности восходящие молнии поражают объекты высотой более 150 м, а в горных районах возбуждаются с остроконечных элементов рельефа и сооружении меньшей высоты и потому наблюдаются чаще.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА

Надежное и длительное хранение миллионов тонн зерна - дело затратное и трудоемкое. Выращенный урожай в силу биологической природы зерновых культур во избежание порчи и потерь необходимо убрать в сжатые сроки и в зависимости от состояния зерна и семян требуется высокими темпами провести их послеуборочную обработку. Следует отметить, что в России более половины урожая зерна нуждается в незамедлительной (за 2-5 суток) обработке, основные потери его происходят на этапах уборки и послеуборочной обработки. В отдельные годы во многих хозяйствах и регионах они достигали 10% объема собранного урожая.

Для приемки и хранения семян рапса выделяют специальные технологические линии и зернохранилища. Зерносклады тщательно герметизируют, заделывают все отверстия в дверных проемах, места примыкания вентиляционных каналов к полу зерносклада закрывают полосками из решетного полотна с отверстиями диаметром 0,8 - 1,0 мм.

Склад (помещение, как правило, прямоугольной формы) - наиболее распространенный в Российской Федерации тип горизонтальных зерновых емкостей с плоскими полами. Размеры склада - ширина, длина, высота стен и треугольной или овальной крыши - определяются в зависимости от местных условий. Обычно ширина складов принимается 15-30 м, длина - 40-90 м, высота стен, считая от уровня пола, -3,0-3,4 м. Общая высота склада от пола до конька крыши составляет 8,3-9,5 м. Полы - чаще всего асфальтированные. Крыша - двускатная. Такие склады строили и строят, используя для сооружения фундаментов и стен местные материалы (бут, кирпич), в последнее время - железобетон, а для стропил и обрешетки крыши - дерево (реже - металлопрокат, железобетонные конструкции или плиты), для кровли - кровельный оцинкованный лист, металлочерепицу или другие материалы.

Молниезащита здания склада имеет важное значение в сохранении произведенной продукции, особенно в областях с высокой грозовой активностью. Это неотъемлемая часть общей безопасности и сохранности урожая.

Складские помещения в ЗАО «Агрофирма Павловская нива» СХП «Дубрава» ранее не являлись таковыми. Они были переоборудованы из старых помещений молочной фермы, в частности доильных и родильных отделений. Такое решение было принято из-за нерентабельности производства молочной продукции на данном этапе работы предприятия. Но оставшиеся помещения при минимальных затратах удачно переквалифицировались в складские. Этому способствовали подходящие размеры и конструкция зданий. Длина их составляет 80 м, ширина 25 м, высота 7 м. Стены имеют кирпичную кладку, крыша герметична, держится на сваях и покрыта шифером. Пол имеет асфальтовое покрытие. Однако при переквалификации помещений были либо частично, либо практически полностью демонтированы средства молниезащиты.

Из вышеизложенной проблемы, целью нашей работы - расчет и проектирование молниезащиты данных складских помещений.

2.ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРОЗОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 

Об интенсивности грозовой деятельности в различных географических пунктах можно судить по данным разветвленной сети метеорологических станций о повторяемости и продолжительности гроз, регистрируемых в днях и часах за год по слышимому грому в начале и конце грозы. Однако более важной и информативной характеристикой для оценки возможного числа поражений объектов молнией является плотность ударов нисходящих молний на единицу земной поверхности.

Плотность ударов молнии в землю сильно колеблется по регионам земного шара и зависит от геологических, климатических и других факторов. При общей тенденции роста этого значения от полюсов к экватору оно, например, резко сокращается в пустынях и возрастает в регионах с интенсивными процессами испарения. Особенно велико влияние рельефа в горной местности, где грозовые фронты преимущественно распространяются по узким коридорам, поэтому в пределах небольшой площади возможны резкие колебания плотности разрядов в землю.

В целом по территории земного шара плотность ударов молнии варьируется практически от нуля в приполярных областях до 20-30 разрядов на 1 км земли за год во влажных тропических зонах. Для одного и того же региона возможны вариации от года к году, поэтому для достоверной оценки плотности разрядов в землю необходимо многолетнее усреднение.

В настоящее время ограниченное количество пунктов земного шара оборудовано счетчиками молний, и для небольших территорий возможны непосредственные оценки плотности разрядов в землю. В массовых масштабах (например, для всей территории РФ) регистрация числа ударов молнии в землю пока невыполнима из-за трудоемкости и недостатка надежной аппаратуры.

Однако для географических пунктов, в которых установлены счетчики молний и ведутся метеорологические наблюдения за грозами, обнаружена корреляционная связь между плотностью разрядов в землю и повторяемостью или продолжительностью гроз, хотя каждый из перечисленных параметров подвержен разбросу от года к году или от грозы к грозе.

3. ОПАСНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ 

Воздействия молнии принято подразделять на две основные группы:

первичные, вызванные прямым ударом молнии, и вторичные, индуцированные близкими ее разрядами или занесенные в объект протяженными металлическими коммуникациями. Опасность прямого удара и вторичных воздействий молнии для зданий и сооружений и находящихся в них людей или животных определяется, с одной стороны, параметрами разряда молнии, а с другой - технологическими и конструктивными характеристиками объекта (наличием вэрыво - или пожароопасных зон, огнестойкостью строительных конструкций, видом вводимых коммуникаций, их расположением внутри объекта и т.д.). Прямой удар молнии вызывает следующие воздействия на объект: электрические, связанные с поражением людей или животных электрическим током и появлением перенапряжении на пораженных элементах. Перенапряжение пропорционально амплитуде и крутизне тока молнии, индуктивности конструкций и сопротивлению заземлителей, по которым ток молнии отводится в землю. Даже при выполнении молниезащиты прямые удары молния с большими токами и крутизной могут привести к перенапряжениям в несколько мегавольт. При отсутствии молниезащиты пути растекания тока молнии неконтролируемы и ее удар может создать опасность поражения током, опасные напряжения шага и прикосновения, перекрытия на другие объекты; термические, связанные с резким выделением теплоты при прямом контакте канала молнии с содержимым объекта и при протекании через объект тока молнии. При протекании тока молнии по тонким проводникам создается опасность их расплавления и разрыва;

механические, обусловленные ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Это воздействие может быть причиной, например, сплющивания тонких металлических трубок. Контакт с каналом молнии может вызвать резкое паро - или газообразование в некоторых материалах с последующим механическим разрушением, например, расщеплением древесины или образованием трещин в бетоне.

Вторичные проявления молнии связаны с действием на объект электромагнитного поля близких разрядов. Обычно это поле рассматривают в виде двух составляющих: первая обусловлена перемещением зарядов в лидере и канале молнии, вторая - изменением тока молнии во времени. Эти составляющие иногда называют электростатической и электромагнитной индукцией.

Еще одним видом опасного воздействия молнии является занос высокого потенциала по вводимым в объект коммуникациям (проводам воздушных линий электропередачи, кабелям, трубопроводам). Он представляет собой перенапряжение, возникающее на коммуникации при прямых и близких ударах молнии и распространяющееся в виде набегающей на объект волны. Опасность создается за счет возможных перекрытий с коммуникации на заземленные части объекта. Подземные коммуникации также представляют опасность, так как могут принять на себя часть растекающихся в земле токов молнии и занести их в объект. 

4.КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Для приема электростатичекого заряда молнии и отвода ее токов в землю служат специальные части молниезащиты-молниеотводы, которые состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя.

По конструкции различают молниеотводы:

1) одиночный стержневой.

2) двойной стержневой - два стержневых молниеотвода, расположенные по разные стороны защищаемого объекта.

3) тросовый - между двойными стержневыми молниеотводами натянут стальной трос.

4) молниеприемная сетка, укладываемая на неметаллическую кровлю.

Опоры молниеотводов могут выполняться из стали, железобетона, дерева. Молниеприемники стержневые изготавливаются из стали сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200 мм. В качестве молниеприемника могут служить металлические конструкции объектов (трубы, дефлекторы, кровля и т.п.).

Молниеприемники тросовых молниеотводов выполняются из стального многопроволочного оцинкованного троса сечением не менее 35 мм2. Молниеприемная сетка выполняется из стальной проволоки 6-8 мм или полосовой стали сечением не менее 46 мм2 и укладывается непосредственно на кровлю или под слой негорючего утеплителя или гидроизоляции. Узлы сетки соединяются сваркой. Размер ячеек должен быть не более 36м2 (6*6 м) для защиты II категории и 150 м2 (12*12) для III категории.

Для молниезащиты II и III категории допускается в качестве молниеприемника использовать металлическую кровлю.

Все металлические элементы объекта, расположенные на крыше должны быть соединены с металлом кровли или сетки, а неметаллические элементы, возвышающиеся над кровлей должны иметь дополнительные молниеприемники.

Токоотводы, соединяющие сетку или кровлю с заземлителями прокладываются не реже, чем через 25 м по периметру здания.

Токоотводы выполняются в виде стальных тросов, полос, труб, сечением (24-48 мм2) согласно СН РД и прокладываются к заземлителям кратчайшим путем.

Они должны быть оцинкованы, пролужены или окрашены. При прокладке во избежание разрыва от электродинамических усилий при больших токах молнии, необходимо избегать острых углов и петель.

Заземлители делятся на:

а) углубленные из полосовой или круглой стали, укладываемые на дно котлована.

б) вертикальные из стальных ввинчиваемых стержней (2-5 м) или на уголковой стали; верхний конец заземлителя углубляется на 0.6-0.7 м.

в) горизонтальные - из круглой или полосовой стали (160 мм2) уложенные на глубине 0.6-0.8 м в виде одного или нескольких симметричных лучей.

г) комбинированные - вертикальные и горизонтальные. Сечение элементов заземлителей должны быть не менее требуемых РД.

Соединение молниеприемников токоотводов и заземлителей на сварке.

5.РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗРАБОТКИ И ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНОГО ТРОСОВОГО МОЛНИЕОТВОДА

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h150 м приведена на рис.*.1, где h -- высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35--50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета a высота троса (в метрах) определяется:

h = hоп -- 2 при a < 120 м;

h = hоп -- 3 при 120 < a < 150 м.

Рис.*.1 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода.

По степени надежности защиты различают два типа зон:

А - степень надежности защиты превышает 99,5%;

Б - степень надежности защиты составляет 95-99,5%.

Выбор типа зоны защиты осуществляется в зависимости от назначения, географического местоположения, классов взрыво- и пожароопасности защищаемого объекта, а также с учетом средней продолжительности гроз в год.

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

Зона А:

; (*.1)

;(*.2)

.(*.3)

Зона Б:

; (*.4)

;(*.5)

.(*.6)

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях hx и rx определяется по формуле

Ожидаемое количество поражений N молнией в год производится по формулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни)

, (*.7)

где n - среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности в месте нахождения здания или сооружения, 1/(км2·год);

для зданий и сооружений прямоугольной формы

, (*.8)

где A - длина объекта, м; B - ширина объекта, м.

для протяженных объектов

. (*.9)

Исходные данные для расчета зоны защиты одиночного тросового молниеотвода сведены в табл. *.1.

Таблица *.1

Данные для расчета зоны защиты одиночного тросового молниеотвода

По формулe (*.8) получаем ожидаемое количество поражений молнией в год N= 0,073566 шт/год.

В зависимости от N и tCP определяем требуемый тип зоны молниезащиты (зона Б).Зона защиты одиночного тросового молниеотвода с указанием размеров приведена на рис. *.2.

Таким образом, с учетом выбранной зоны защиты «Б», получаем:

15.00 м; 13,8 м; 25,5 м; м; H=17,26м.

Рис. *.2 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода с размерами:

1 -- граница зоны защиты на уровне hx; 2 -то же на уровне земли

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Молнии, атмосферные разряды - постоянный и практически повсеместный источник угрозы для человека и его имущества. Это одно из самых разрушительных и устрашающих природных явлений, с которыми повсеместно сталкивается человек.

Последствия, в тех случаях, когда в здании нет надежной системы молниезащиты - унесенные жизни, разрушенные здания, пожары, выход из строя электропроводки, оборудования и приборов.

Необходимо особо отметить, что разрушение происходит не только зоне непосредственного разряда, но и на расстоянии до нескольких километров, т.к. энергия разряда огромна, а также возникающий импульс перенапряжения, который по коммуникациям (линии электропередач, трубопровод и т.д.) заносится в здание.

В работе была разработана система молниезащиты зерносклада ЗАО «Агрофирма Павловская нива» СХП «Дубрава».Мы пришли к выводу, что лучше всего использовать на здание такого типа одиночный тросовый модниеотвод с максимальной высотой 17,26м, общей длинной в 60м и радиусом торцовых областей зоны защиты, равным 25,5м.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений.

2.Правила устройства электроустановок, седьмое издание.

3.Интернет-портал «Онлайн-электрик», www.online-electric.ru

4.Материалы сайта http://elquanta.ru/electrobezopasnost/molniezashhita-zdanijj-sooruzhenijj.html

5.Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций CO 153-343.21.122-2003.

6. Википедия/ Молниезащита/ URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/

7. Безопасность жизнедеятельности на производстве: Учебник для студентов вузов/ В.И. Курдюмов, Б.И.Зотов.- 2-издание, переработанное и дополненное. - М.: Колос, КолосС, 2003.- 432 с. ISBN 5-9532-0094-3.

Размещено на Allbest.ru