Разработка системы автоматического управления процессом оборотного водоснабжения на производстве

Алгоритм закрытия жалюзи аналогичен алгоритму, представленному на рис. 6.2, с той лишь разницей, что если сигнал с датчика положения идет на порт ПЛК, то необходимо индицировать аварийный режим «Жалюзи не закрыты» и останавливать систему. То есть проверку необходимо осуществлять на наличие сигнала датчика положения после подачи сигнала закрытия жалюзи и выжидания задержки закрытия.



Рис. 6.2 - Алгоритм функционального блока открытия жалюзи воздуховходного окна

После запуска электропривода ЗРК система выходит на режим охлаждения температуры воды в градирне. Таким образом, система выполняет функции регулирования на данном этапе.

Вот как происходит охлаждение воды - температура воды на входе в градирню сравнивается с температурой уставки (это средняя температура из диапазона температур: охлажденная (выход) - нагретая (вход) вода. Этой температуре уставки соответствует угол открытия заслонки - 450, а так же напряжение питание - 12 В):

– если температура на входе выше установочной, то происходит подача большего напряжения в электропривод и заслонка поворачивается на угол больший 450;

– если температура на выходе меньше установочной, то происходит подача меньшего напряжения электроприводу и заслонка начинает уменьшать угол открытия, т.е. от 450 и до 00 (00 - это условно, так как при закрытии заслонки вода подаваться в градирню не будет).

Алгоритм понижения температуры воды на выходе градирни, при превышении температурой воды на входе установочной величины приведен на рис. 6.3.

Рис. 6.3 - Алгоритм работы ПЛК по понижению температуры воды в градирне

Алгоритм работы по понижению температуры воды на выходе градирни, но при значении температуры воды на входе меньше установочной величины, аналогичен алгоритму, представленному на рис. 6.3. Параметр цикла - пока температура воды на входе меньше температуры уставки с запасом или пока клапан не занимает минимально открытое положение (входное напряжение - 1 В).

В алгоритме работы системы предусмотрена отработка аварийных режимов, таких как поломка исполнительного механизма открытия/закрытия жалюзи, засорение фильтров в водопроводе, а также отработка сигнала прорыв трубопровода. Не будем приводить блок - смеху данных алгоритмов, т.к. она является достаточно простой и понятной - если на порты приходит соответствующий сигнал того или иного аварийного состояния, то прекращается работа всех устройств.

Для аварийного отключения питания контроллера используется функция стандартной библиотеки HALT().

Также предусмотрен и программно реализован ручной режим управления системой. При нажатии на кнопку смены режима система переходит в режим диспетчеризации и выполняет все стандартные функции управления исполнительными механизмами. В фоновом режиме работает САР температуры воды, а также отслеживаются все возможности аварийных состояний системы.

Полный цикл работы программы занимает времени не более 1 мин. Таким образом, автоматика ПВВ отслеживает все возможные состояния системы.

Приведем ряд преимуществ реализованной программы управления:

– управляющая программа реализована блочно: используемые функциональные блоки позволяют быстро перейти на алгоритм управления тем или иным устройством, лишь указав входные/выходные/внутренние переменные блока. Кроме того, блочная архитектура делает программу более читаемой и упорядоченной;

– при изменении порта ввода/вывода достаточно изменить порт в описании переменных, при этом не изменяя структуру программы;

– использование констант в описании также придают программе гибкость настроек с точки зрения быстродействия;

– возможность быстрого использования буферов обмена портов для выдачи данных по локальной сети или на оборудованное АРМ диспетчера системы.

Таким образом, были словесно и в виде блок-схем описаны алгоритмы функционирования блоков САУ. Листинг управляющей программы приведен в приложении В. Блок - схема алгоритма работы управляющей программы приведена в приложении Г. Технико-экономические показатели проекта с точки зрения программы управления - приведены в разделе 8.

6.3 Тестирование и отладка управляющей программы

Для правильной и корректной работы разрабатываемой САУ, необходимо протестировать и отладить управляющую программу. Отладка программ заключается в проверке правильности работы программы и аппаратуры. Программа, не содержащая синтаксических ошибок, тем не менее, может содержать логические ошибки, не позволяющие программе выполнять заложенные в ней функции. Логические ошибки могут быть связаны с алгоритмом программы или с неправильным пониманием работы аппаратуры, подключённой к портам микроконтроллера.

Для отладки программы использовалась программа WAGO-I/O-CHECK 2, входящая в пакет WAGO I/O PRO32 Soft. Как уже было отмечено ранее это универсальная программа, с помощью которой можно не только запрограммировать контроллер, но и отладить и скорректировать правильную работу управляющей программы. Отладчик позволяет отладить те участки кода программы, которые не зависят от работы аппаратуры, не входящей в состав микросхемы микроконтроллера.

Для отладки программ обычно применяют три способа:

1. Пошаговая отладка программ с заходом в подпрограммы;

2. Пошаговая отладка программ с выполнением подпрограммы как одного оператора;

3. Выполнение программы до точки останова.

Пошаговая отладка программ заключается в том, что выполняется один оператор программы и, затем контролируются те переменные, на которые должен был воздействовать данный оператор.

Если в программе имеются уже отлаженные подпрограммы, то подпрограмму можно рассматривать, как один оператор программы и воспользоваться вторым способом отладки программ.

Если в программе существует достаточно большой участок программы, уже отлаженный ранее, то его можно выполнить, не контролируя переменные, на которые он воздействует. Использование точек останова позволяет пропускать уже отлаженную часть программы. Точка останова устанавливается в местах, где необходимо проверить содержимое переменных или просто проконтролировать, передаётся ли управление данному оператору.

Практически во всех отладчиках поддерживается это свойство (а также выполнение программы до курсора и выход из подпрограммы). Затем отладка программы продолжается в пошаговом режиме с контролем локальных и глобальных переменных, а также внутренних регистров микроконтроллера и напряжений на выводах этой микросхемы.

Следует отметить такое достоинство программы, как то, что она сразу показывает, где именно допущена та или иная ошибка, выделяя строку.

Ошибки, которые встретились при отладке программы, были разные, это ошибки в синтаксисе языка, ошибки построения цикла, ошибки, обусловленные несоответствием типов данных (сравниваемых, или данных над которыми проводились арифметические операции). Наибольшее количество, встреченных ошибок, относится к ошибкам в синтаксисе программы.

7. Безопасность и экологичность проекта

Вопросы безопасной жизнедеятельности человека необходимо решать на всех стадиях жизненного цикла программного продукта, будь то его разработка, внедрение в жизнь или эксплуатация.

Безопасность жизнедеятельности представляет собой комплекс трех основных понятий: защита человека и обеспечение его безопасности в чрезвычайных ситуациях; охрана труда (защита человека и обеспечение его безопасности в различных видах производственной и непроизводственной деятельности); промышленная экология.

Цель БЖД - это достижение безопасности человека в среде обитания. Безопасность человека определяется отсутствием производственных и непроизводственных аварий, стихийных и других природных бедствий, опасных факторов, вызывающих травмы или резкое ухудшение здоровья, вредных факторов, вызывающих заболевания человека и снижающих его работоспособность.

Задачи БЖД:

1. Идентификация (распознавание) опасностей с указанием их количественных характеристик и координат в 3-х мерном пространстве.

2. Определение средств защиты от опасностей на основе сопоставления затрат с выгодами, т.е. с точки зрения экономической целесообразности.

3. Ликвидация отрицательных последствий (опасностей).

Правовая сторона безопасности жизнедеятельности представляет совокупность законов и подзаконных актов федеральных органов государственной власти Российской Федерации и органов государственной власти субъектов Российской Федерации принятых в целях сохранения и улучшения благоприятных природных условий и условий труда.

Издано множество документов по вопросам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, безопасности жизнедеятельности, охраны окружающей среды, гражданской обороны.

По этим вопросам принят ряд законов: закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999г.), закон «Об охране окружающей природной среды» (1992г.), водный кодекс РФ (1995г.), земельный кодекс РФ (2001г.), законы РФ «О недрах» (1992г.), «Об экологической экспертизе» (1995г.).

К правовым нормативным документам, определяющим организацию работ в чрезвычайных ситуациях, относятся законы РФ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (1994г.), «Федеральный закон о гражданской обороне» (1998г.), «О пожарной безопасности» (1994г.), «Об использовании атомной энергии» (1995г.) и др.

Правовые вопросы по охране труда регулируют в нашей стране Конституция Российской Федерации, «Федеральный закон об основах охраны труда в Российской Федерации» (1999г.), «Федеральный закон о промышленной безопасности опасных производственных объектов» и др.

Также введен в действие Трудовой Кодекс Российской Федерации (2001г.), который включает главы «Охрана труда», «Надзор и контроль за соблюдением законодательства о труде».

На основе государственных нормативных требований охраны труда Государство регулирует обеспечение безопасности жизни и здоровья работника в процессе трудовой деятельности.

7.1 Анализ состояния БЖД при эксплуатации САУ процессом оборотного водоснабжения

Водоснабжение - подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах. Инженерные сооружения, предназначенные для решения задач водоснабжения, называют системой водоснабжения, или водопроводом.

По способу использования воды системы водоснабжения разделяют на:

– системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды);

– системы оборотного водоснабжения;

– системы с повторным использованием воды.

Оборотные системы широко используются в системах водяного охлаждения, как на предприятиях теплоэнергетического комплекса, так и на многих других производствах.

В общем случае, задачами любой системы оборотного водоснабжения являются:

1. Подача охлажденной воды, для обеспечения технологических процессов (обрабатывающие станки), связанных с ее использованием;

2. Отвод нагретой и загрязненной воды от обрабатывающих станков, где она использовалась;

3. Предупреждение нештатных и аварийных ситуаций.

Проектируемая САУ процессом оборотного водоснабжения должна обеспечивать:

– охлаждение до требуемой температуры нагретой промышленной воды;

– очистку от взвешенных частиц при циркуляции воды в течение технологического процесса;

– мониторинг работы всей системы в целом;

– экономию затрат топливно-энергетических ресурсов;

– сокращение численности обслуживающего персонала.

Основными опасными и вредными производственными факторами, действующими на работников, занятых на работах по обслуживанию и ремонту водозаборных сооружений на водоисточниках, являются:

– подвижные части производственного оборудования;

– разрушающиеся конструкции (лестницы, переходы, ограждения и тому подобное);

– возможность получения ожогов паром или перегретой водой в результате прорыва трубопровода;

– отлетающие предметы (при очистке решеток);

– повышенная влажность воздуха (в непосредственной близости от градирни, а также в помещении, где ведется обработка с применением промышленной воды);

– поражение электрическим током при соприкосновении с открытыми токоведущими частями оборудования

7.2 Решения по охране труда

Большую часть дня человек проводит, занимаясь какой-либо трудовой деятельностью. Труд имеет большое социальное и экономическое значение. Именно поэтому охрана труда является очень важным фактором.

Нормативный акт по охране труда - акт, устанавливающий комплекс правовых, организационно-технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических требований, направленных на обеспечение безопасности, сохранение здоровья и работоспособности работников в процессе труда, утвержденный компетентным органом. Согласно Положению о порядке разработки и утверждения правил и инструкций по охране труда и Методических указаний по разработке правил и инструкций по охране труда к нормативным актам по охране труда относятся:

– стандарты Системы стандартов безопасности труда (ССБТ), утверждаемые: государственные стандарты (ГОСТ) -- Комитетом Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации и Государственным комитетом Российской Федерации по вопросам архитектуры и строительства;

– отраслевые стандарты (ОСТ) -- соответствующими центральными органами федеральной исполнительной власти;

– стандарты предприятия (СТП) -- предприятиями;

– санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы, утверждаемые Федеральным санитарно-эпидемиологическим надзором России, Министерством здравоохранения Российской Федерации;

– правила устройства и безопасной эксплуатации, правила безопасности (пожарной, ядерной, радиационной, лазерной, биологической, технической, взрыво- и электробезопасности), утверждаемые соответствующими федеральными надзорами России;

– правила по охране труда и инструкции по охране труда, утверждаемые в порядке, предусмотренном вышеуказанным Положением;

– организационно-методические документы: положения, методические указания, утверждаемые (рекомендации одобряются) соответствующими центральными органами федеральной исполнительной власти;

– постановлением Правительства Российской Федерации от 12 августа 1994 г. №937 установлена система нормативных правовых актов, содержащих единые нормативные требования по охране труда, которые должны соблюдаться федеральными органами исполнительной власти, предприятиями, учреждениями и организациями всех форм собственности.

Этим же постановлением утвержден перечень видов нормативных правовых актов, содержащих государственные нормативные требования по охране труда в Российской Федерации

водоснабжение градирня оборотный

7.2.1 Проектирование электробезопасности САУ

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование системы оборотного водоснабжения (в т.ч. и шкаф автоматики), представляют для человека опасность.

Основное питание оборудования осуществляется от трехфазной сети частотой 50 Гц и напряжением 220 В, с глухозаземленной нейтралью. Служебное помещение со шкафом автоматики (ША) относится к помещениям без повышенной опасности: сухое, с нормальной температурой воздуха, с токонепроводящими полами и отсутствием возможности одновременного прикосновения к корпусу ША и металлическим конструкциям, имеющим соединение с землей.

В целях защиты от поражения электрическим током все установки заземлены в соответствии с ПУЭ. Предельно допустимые уровни напряжений и токов прикосновения при частоте переменного тока равной 50 Гц не должны превышать: U = 2В и I = 0,3мА. При аварийном режиме значения уровней напряжения и тока не должны превышать значений U = 20В и I = 6мА.

Защитное заземление должно обеспечить защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим токоведущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Защитное заземление следует выполнить преднамеренным электрическим соединением металлических частей с "землей" или ее эквивалентом. Зануление следует выполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок с заземленной точкой источника питания электроэнергии при помощи нулевого защитного проводника.

Для снижения статического электричества покрытие полов выполнено из антистатического линолеума марки АСН и металлические части корпуса соединяются с землей для отведения зарядов статического электричества. Прокладка заземляющих проводников произведена вдоль стены помещения на специальных опорах.

Для защиты обслуживающего персонала от поражения током при неисправности изоляции в электрических установках предусматривается защитное заземление.

7.2.1.1 Расчет защитного зануления ША

Согласно ГОСТ 12.1.019 электробезопасность электроустановок обеспечивается конструкцией электроустановок, техническими способами средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями.

В электроустановках переменного и постоянного тока защитное заземление и зануление обеспечивают защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитному заземлению и занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты. Так, корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников и др. нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус. Если корпус не заземлен, то прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе. При заземлении корпуса ток через тело человека при его прикосновении к корпусу будет тем меньше, чем меньше ток замыкания на землю и сопротивление цепи заземления и чем ближе человек стоит к заземлителю.

Принцип действия зануления основан на превращении замыкания на корпус ЭУ в однофазное короткое замыкание между поврежденной фазой и НРП (нулевой рабочий проводник), при котором протекает Iкз, достаточный для срабатывания автоматического выключателя, отключающего ЭУ от электрической сети. На рис. 7.1 представлены схемы подключения ША к питающей сети.

Рис.7.1 - Защитное зануление электроустановок

а - зануление в трёхфазной электрической сети с глухозаземлённой нейтралью;

б - зануление в однофазной электрической сети с глухозаземлённым выводом источника тока; A1, A2 - электроустановки (ША); R0 - сопротивление заземления нейтрали; RП - повторное сопротивление заземления нейтрали; НРП - нулевой рабочий проводник; НЗП - нулевой защитный проводник; TV - источник электропитания;

QF1 и QF2 - автоматические выключатели; Iкз - ток короткого замыкания

Зануление выполняется соединением металлических частей ЭУ с заземленной точкой источника питания при помощи нулевого защитного проводника, при этом в цепи нулевого проводника не допускается установка выключателей, рубильников, т.е. должна быть обеспечена непрерывность цепи от каждого корпуса электрооборудования до заземленной нейтрали источника питания.

Нулевой провод имеет повторные заземления через каждые 250 м и на концах ответвлений длиной более 200 м, а также на вводах от ВЛ к электроустановкам.

Согласно ГОСТ 12.1.030-81 и ПУЭ защитное заземление и зануление требуется выполнять при напряжении 380 В и выше переменного тока и от 110 до 440 В постоянного тока при работах в условиях повышенной опасности и особо опасных (ГОСТ 12.1.013-78).

В электрических установках до 1000В в сети с заземленной нейтралью, или заземленным выводом однофазного источника питания, а также с заземленной средней точкой в 3-х проводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление.

При этом проводники должны быть выбраны таким образом, чтобы при замыкании на корпус или нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, обеспечивающий отключение автомата или плавление плавкой вставки ближайшего предохранителя (в реле-пускателе). В цепях зануления не должно быть разъединителей и предохранителей.

Кроме того, зануление способствует выносу потенциала по нулевому проводнику на доступные к прикосновению проводящие части неповрежденного оборудования. Оно не защищает, если произойдет замыкание фазы на землю, минуя корпус, и переходное сопротивление в месте замыкания будет малым.

Опасно наличие зануления при обрыве нулевого проводника, когда все корпуса электроприемников за точкой обрыва могут оказаться под напряжением.

Для того чтобы снизить опасные потенциалы при замыкании на корпус, используются повторные заземлители с сопротивлением заземлителя не более 10 Ом.

Произведем расчет защитного зануления ША, в котором находится ПЛК WAGO I/O System.

Принципиальная схема зануления ША представлена на (рис. 7.2).

Рис. 7.2 - Принципиальная схема зануления ША

Для питания ША используется сеть переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.

В помещении, где производится монтаж сети, питание электроустановок осуществляется от подстанции с трансформатором Р=600 кВт, удаленной от ША на 350 м. Питание к распределительному щиту подводится алюминиевым проводом МКЭШ сечением 35 мм2 .

В качестве нулевого проводника выбираем стальную полосу сечением 50 мм2.

При использовании зануления должны быть выполнены следующие условия:

(7.1)

где k - коэффициент кратности номинального тока IН0М (А) плавкой вставки предохранителя реле-пускателя, k=3.

Номинальным током плавкой вставки IНОМ называется ток, значение которого указано непосредственно на вставке заводом-изготовителем. Номинальный ток IНОМ в помещении 55 А. Значение IКЗ зависит от фазного напряжения сети и сопротивления цепи, в том числе от полного сопротивления трансформатора ZT, фазного проводника ZФ, нулевого защитного проводника ZНЗ, внешнего индуктивного сопротивления петли "фазный провод - нулевой защитный провод" (петли "фаза-нуль") ХП, активного сопротивления заземлений нейтрали обмоток трансформатора Ro и повторного заземления нулевого защитного проводника RП. Поскольку Ro и RП, как правило, велики, в сравнении с другими сопротивлениями, ими можно пренебречь. Выражение для IКЗ будет иметь вид:

I КЗ = , (7.2)

где,

ZП= ZФ + ZНЗ + ХП - комплексное полное сопротивление петли "фаза-нуль".

Удельное сопротивление фазного провода и его сечение:

Рал = 0,028 (Ом*мм2)/м , Sceч = 35 мм2 ,

отсюда сопротивление фазного провода рассчитывается по следующей формуле:

RФ= , (7.3)

RФ= =0,392 (Ом).

Удельное сопротивление нулевого провода и его сечение:

рст = 0,058 (Ом*мм2)/м , Sсеч = 50 мм2,

отсюда сопротивление нулевого провода по аналогии рассчитывается по следующей формуле:

RНЗ= , (7.4)

RНЗ= =0,406 (Ом).

Значения ХФ и XНЗ малы, ими можно пренебречь. Значение Хп можно определить по формуле:

ХП =0,145*lg (7.5)

где

k = 0,3894, dcp - расстояние между проводниками, dФ - геометрический диаметр.

Расчеты дают значение ХП = 0,551 Ом.

Сопротивление электрической дуги берем равной

Rд = 0,02 (Ом), Хд = 0.

В соответствии с мощностью трансформатора

RT = 0,0044 (Ом), Хт = 0,0127 (Ом)

Полное сопротивление петли "фаза-нуль":

ZП = (7.6)

Получим: ZП = 1,105 (Ом).

При использовании защитного зануления по требованиям ПУЭ условие

RНЗ/RФ = 0,406/0,392 < 2, (7.7)

следовательно, ПУЭ выполняются.

Исходя из полученных данных, рассчитаем ток короткого замыкания. Для этого обратимся к формуле 2.2.

IКЗ = =196,817 (А)

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение, поскольку должно выполнятся условие формулы 7.2.1, в нашем случае:

196,817 (А)> 3*55 =175 (А)

Защитное зануление выполнено правильно, следовательно, отключающая способность системы обеспечена.

Определим напряжение прикосновения и ток через человека до срабатывания защиты:

(7.8)

(7.9)

Расчетная схема представлена на рисунке 7.3.

Рис. 7.3 - Расчетная схема зануления ША:

Rнз=0,348(Ом), Rнп=10(Ом), R0=4(Ом), Rh=1(кОм), Uпр=29,9(В)

Такое напряжение безопасно для человека при времени воздействия.

Предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока находится из следующего соотношения:

(7.10)

где

(7.11)

Значит,

Исходя из этого, найдём предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока, определим по (7.10):

В качестве прибора защитного отключения можно использовать автоматический выключатель, рассчитанный на IНОМ = 55 (А) и tcp = 0,18 (с) при IКЗ = 190 (А). Выберем дифференциальный автомат т.к. он экономичный и выгодный. Дифференциальный автомат, входящий в комплект поставки ША и используемый в САУ - Siemens DA-16 PO.47. Уставка по току срабатывания - 55 А.

, (7.12)

.

Это должно обеспечить надежную защиту, при этом должно выполняться условие:

(7.13)

Из расчётов видно, что К = 3,5 на порядок больше чем 1,4 - следовательно условие выполняется.

В соответствии с техническим заданием проектируемая система содержит элементы автоматики, установленные в шкафу управления и оконечные устройства управления и сбора информации. Конструкция шкафа должна позволять производить быструю замену входящих в его состав узлов с целью восстановления работоспособности. Так же необходимо обеспечить удобное расположение органов управления и визуального контроля, и учесть возможность транспортировки.

Шкаф автоматики удовлетворяет международной спецификации степени защиты IP65 (6 - полная защита от пыли, 5 - Защита от струй воды). Кроме того, имеется защита корпуса от возгорания - противопожарная защита.

С целью возможности быстрой замены неисправного узла, крепление элементов осуществляется с помощью направляющих DIN-реек, на которые устанавливаются вспомогательные элементы, автоматы и контроллер.

7.2.1.2 Требования к изоляции и монтажу электропроводок объекта

Тип электропроводки и способ ее прокладки определяют номинальным напряжением сети, характером помещений, состоянием окружающей среды, в которой она будет находиться, условиями техники безопасности и пожарной безопасности. Окружающая среда характеризуется влажностью, температурой, наличием пыли, вредно действующих химически активных паров и газов.

Сухие помещения--это такие, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %. Если в этих помещениях в течение длительного времени температура не поднимается выше 30 °С, не выделяется большое количество технологической пыли и химически активных веществ, то такие сухие помещения называют нормальными.

Пыльные помещения -- это помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать па проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.

Влажные помещения -- это помещения, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяются лишь временно и притом в небольших количествах, а относительная влажность более 60, но не выше 75%.

Сырые помещения -- это помещения, в которых относительная влажность в течение длительного времени превышает 75%.

Особо сырые помещения--это помещения, в которых потолок, стены, пол и находящиеся в них предметы покрыты влагой, а относительная влажность воздуха приближается к 100 %.

Жаркие помещения -- это помещения, в которых температура в течение длительного времени превышает 30 °С.

Пожароопасные -- помещения или наружные установки, в которых хранят или применяют горючие вещества.

Изоляция проводов и кабелей должна соответствовать напряжению сети и условиям окружающей среды. Для сетей напряжением до 500 В провода должны иметь изоляцию, рассчитанную на напряжение не ниже 500 В.

Используемые кабеля:

– КВВГ - кабели с медными токопроводящими жилами с пластмассовой изоляцией в пластмассовой оболочке, с защитными покровами или без них, предназначенные для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам и распределительным устройствам номинальным переменным напряжением до 660 В частотой до 100 Гц или постоянным напряжением до 1000 В при температуре окружающей среды от -50°С до +50°С. Медные токопроводящие жилы кабелей КВВГ выполняются однопроволочными. Изолированные жилы должны быть скручены. Кабели КВВГ предназначены для неподвижного присоединения к электрическим приборам, аппаратам, сборкам зажимов электрических распределительных устройств. Кабели КВВГ прокладываются в помещениях, каналах, туннелях, в условиях агрессивной среды при отсутствии механических воздействий на них. Срок службы изоляции таких кабелей - около 15 лет при условии выполнения условий монтажа и эксплуатации (не сгибать, не нарушать изоляцию).

– МКЭШ - кабели монтажные многожильные, предназначены для фиксированного внутриприборного и межприборного монтажа приборов и аппаратов, соединения электронной и электрической аппаратуры и приборов, монтажа АТС и коммуникационных аппаратов, работающих при номинальном переменном напряжении до 500 В частоты до 400 Гц или постоянном напряжении до 750 В и температуре окружающей среды от -40°С до +60°С.

Провода электропроводок удаляют от печей и труб отопления во избежание перегрева и преждевременного старения изоляции.

Нулевой провод должен иметь отличительную расцветку или у места ответвления и при вводе в арматуру его метят бандажом из цветных ниток, а головки роликов или изоляторов нулевого провода окрашивают эмалевой краской. На прямых участках окрашенные ролики устанавливают с интервалом через два или три обычных ролика.

Для надежного и быстрого отключения при коротком замыкании необходимо, чтобы ток короткого замыкания был не менее чем в 3 раза больше номинального тока предохранителя.

Контактные соединения должны быть устойчивыми к резким колебаниям температуры, влажности, влиянию окружающей среды. Надежные электрические контактные соединения могут быть выполнены одним из следующих основных способов: опрессованием (обжатием), сваркой, пайкой, свинчиванием.

Опрессование применяют для соединения и оконцевания проводов и кабелей любой площади сечения на напряжение от 10 (соединение) до 35 кВ (оконцевание), а также медных (для всех категорий электроустановок) и алюминиевых жил (за исключением городских кабельных сетей столичных и областных городов и электростанций с агрегатами мощностью от 50000 кВт и выше). Соединение многопроволочных медных жил площадью поперечного сечения до 10 мм2 в силовых и осветительных сетях выполняют путем обертывания соединяемых жил двумя слоями тонкой медной или латунной ленты толщиной 0,2...0,3 мм и опрессовкой места соединения при помощи пуансонов и матриц, вставляемых в малые одноручные клещи типа.

7.2.1.3 Технический уход за электрооборудованием

Технические уходы позволяют поддерживать парк электрооборудования в работоспособном состоянии. При технических уходах электрооборудование очищают, проверяют, регулируют, смазывают и заменяют некоторые недолговечные сменяемые части. Кроме того, определяют техническое состояние электрооборудования и при наличии неисправностей дают заключение о необходимости текущего или капитального ремонта.

Операции технического ухода проводят согласно заранее составленному графику через строго установленные периоды работы электрооборудования.

Максимальная эффективность технических уходов достигается в том случае, когда периодичность и номенклатура работ, выполняемых при каждом техническом уходе, в наибольшей степени соответствует конструктивным особенностям электрооборудования, его техническому состоянию, условиям эксплуатации и др.

Режим технических уходов, применяемый для средних условий эксплуатации, следует корректировать в каждом конкретном случае с учетом условий, в которых работает электрооборудование. Некачественное и несвоевременное проведение технических уходов снижает работоспособность электрооборудования, увеличивает расходы на проведение ремонтов и повышает себестоимость сельскохозяйственной продукции.

Особое значение имеет проверка и наладка электрооборудования перед вводом в эксплуатацию, а также наблюдение за его техническим состоянием в первый период работы. Даже при самых высоких требованиях к испытаниям электрооборудования перед отправкой потребителю часть недостатков выявляют и устраняют в течение некоторого времени с начала его работы. В большой мере это относится к регулируемым параметрам электрооборудования.

При технических уходах по возможности должны быть выявлены все неисправности как механического, так и электрического происхождения. Причинами неисправностей также может быть нарушение регулировок.

Неисправности механического происхождения чаще всего возникают вследствие износа, ударов и деформации, коррозии и поломки деталей. Их обычно выявляют при осмотре и путем несложных измерений.

Неисправности электрического характера возникают вследствие пробоя изоляции, протекания токов коротких замыканий, действия электрической дуги, перенапряжений и др. Эти неисправности при технических уходах также выявляют в большинстве случаев внешним осмотром. Если конструкция электрической машины или аппарата не позволяет провести внешний осмотр, электрические неисправности определяют с помощью приборов (мегомметр, омметр и др.).

7.2.1.4 Технический уход за низковольтной аппаратурой

Низковольтную аппаратуру широко используют в сельском хозяйстве для управления, автоматизации и защиты электрифицированных машин, механизмов, установок и другого оборудования.

В связи с тем, что при проведении технических уходов можно визуально определить состояние основных деталей низковольтной аппаратуры и вовремя заметить и устранить дефекты, технические уходы являются очень важным элементом системы технического обслуживания магнитных пускателей, автоматических выключателей, реле и другой аппаратуры, обеспечивающей их бесперебойную работу.

7.2.1.5 Технический уход за внутренними электропроводками

При проведении технических уходов за электропроводками выполняют следующие работы.

1. В сухих помещениях волосяной щеткой очищают провода от пыли; в сырых помещениях пользуются влажным обтирочным материалом. Кабели, наружную часть труб с электропроводкой и корпуса ответвительных коробок очищают обтирочным материалом. Масляные пятна с трубопроводов удаляют обтирочным материалом, смоченным в бензине.

2. Очищают изоляторы обтирочным материалом, смоченным в 5%-ном растворе каустической соды.

3. Пошатыванием рукой проверяют надежность крепления труб, протяжных и ответвительных коробок, якорей, крюков, штырей, а также уголков, предохраняющих кабели и провода от механических повреждений. Ослабленные места укрепляют.

4. Осмотром убеждаются в целости изоляторов, а пошатыванием рукой -- в надежности их крепления на крюках, якорях или штырях. Изоляторы, имеющие трещины или сколы, заменяют новыми. Сорванные с крюков или ослабленные изоляторы закрепляют пенькой, пропитанной протертым на олифе суриком.

5. Внимательно осматривают изоляцию проводов. Участки проводов, имеющие незначительные нарушения изоляции, изолируют наложением нескольких слоев хлопчатобумажной или полихлорвиниловой ленты. Участки проводов со значительными нарушениями изоляции заменяют новыми.

6. Проверяют натяжение проводов. Провода не должны сильно провисать и касаться строительных конструкций и технологического оборудования. Чрезмерное провисание проводов устраняют перетяжкой.

7. Вскрывают крышки ответвительных коробок и осматривают места соединения проводов. Соединения с пересохшей или обуглившейся изоляцией переизолируют полихлорвиниловой изоляционной лентой типа ПХЛ. Перед изолированием в зависимости от вида соединения устраняют нарушение контакта зачисткой контактных поверхностей, подтягиванием резьбовых соединений, сваркой, пайкой и др.

8. Осмотром убеждаются в наличии металлического соединения между трубами и ответвительными коробками, а также заземляющим проводником. Ослабленные контакты подтягивают, а окислившиеся разбирают, зачищают до металлического блеска, смазывают техническим вазелином и собирают.

9. Проверяют состояние сальниковых уплотнений на вводах в ответвительные коробки. Ослабленные сальниковые уплотнения подтягивают.

10. При необходимости окрашивают крюки, якоря, штыри, трубы и ответвительные коробки.

11. В помещениях с нормальной средой один раз в два года, а в сырых, пыльных и пожароопасных помещениях раз в год мегомметром на 1000 В измеряют сопротивление изоляции проводок.

При измерении сопротивления изоляции отсоединяют от проводов все электрооборудование (электродвигатели, аппараты, установки и пр.), вынув предохранители, выключив рубильники, магнитные пускатели, автоматические выключатели и т. д.

7.2.1.6 Техника безопасности при проведении технического обслуживания электрооборудования

Работы по техническому обслуживанию электроустановок должны проводить электромонтеры или электрослесари, которые прошли проверку знаний по технике безопасности и имеют соответствующую квалификационную группу.

Инженер-электрик или лицо, ответственное за технику безопасности, должны проводить инструктаж по безопасным методам работы в электротехнических установках при техническом обслуживании, обучать рабочих правилам безопасного пользования оборудованием, инструментом, приспособлениями, проверять техническое состояние оборудования, инструмента, приспособлений, защитных средств, следить за санитарным состоянием помещения участка текущего ремонта электрооборудования и передвижных электроремонтных мастерских.

При техническом обслуживании электрооборудования следует применять оборудование и инструмент, отвечающие требованиям техники безопасности и обеспечивающие безопасное проведение работ.

Все защитные средства должны быть проверены при приемке в эксплуатацию, а в дальнейшем проверяться через определенные промежутки времени согласно нормам.

Обычно технические уходы и текущие ремонты электрооборудования проводят при полностью снятом напряжении, т. е. электроустановка полностью отключена от сети. Если работы выполняют без наложения заземления, принимают меры, исключающие ошибочную подачу напряжения к месту работы персонала. Для этого снимают предохранители, прокладывают изоляционный материал между губками и ножами рубильников или между контактами автоматов, отсоединяют кабели и др.

На рукоятках выключающих аппаратов вешают плакаты: «Не включать -- работают люди».

На электрооборудовании, отключенном для проведения технического ухода или текущего ремонта, после вывешивания предупреждающих плакатов проверяют отсутствие напряжения на всех фазах индикатором, вольтметром или контрольной лампой.

Под напряжением проводят работы по испытанию отремонтированных электрических машин и аппаратов только в случае, если этого требует технология проверки.

При проведении работ на электродвигателях, принимают меры к тому, чтобы двигатель не пришел во вращение со стороны приводимого механизма (например, насоса).

Запрещается работа в одежде с засученными рукавами или без рукавов. При работе с вращающимися контактными кольцами, коллектором и щетками рукава работающего должны быть плотно застегнуты у кисти, а на руки надеты диэлектрические перчатки.

При выполнении слесарных работ необходимо соблюдать следующие правила. Размеры ключей должны соответствовать отвинчиваемым гайкам. Запрещается применять прокладки между зевом ключа и гранью гайки, пользоваться зубилом и молотком при отвинчивании гаек, удлинять один ключ с помощью другого.

При разборке электрических машин и аппаратов необходимо пользоваться съемниками, обеспечивающими безопасность проведения работ. Перед работой необходимо осмотреть съемники и убедиться в отсутствии трещин, сорванной резьбы и пр.

При работе с электроинструментом его напряжение должно быть не выше 220 В при техническом обслуживании электрооборудования в помещениях без повышенной опасности и не выше 36 В в помещениях с повышенной опасностью и вне помещений. В особо опасных помещениях разрешается работать электроинструментом на напряжение не выше 36 В с обязательным применением защитных средств (диэлектрические перчатки, коврики и др.). При работе с электроинструментом напряжением 220 В применение защитных средств также обязательно.

Для местного освещения рабочих мест и ремонтируемого оборудования в помещениях с повышенной опасностью допускается применять переносные электрические светильники напряжением не выше 36 В. В помещениях особо опасных и при работе вне помещений допускается использовать переносные светильники напряжением не выше 12 В.

Все работы, проводимые при техническом обслуживании электрооборудования, следует выполнять в соответствии с Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

7.2.2 Проектирование рабочего места оператора САУ

Эффективность труда специалистов всех категорий независимо от характера условий их деятельности зависит от того, как устроено и оснащено рабочее место. Организация рабочего места включает в себя оснащение всем необходимым в соответствии с характером работы, рациональное расположение этого необходимого оснащения, создание удобств, комфортных условий работы, предотвращение вредного воздействия на человека неблагоприятных факторов внешней среды. Рабочее место с дисплеем должно обеспечивать оператору возможность удобного выполнения работ в положении сидя и не создавать перегрузки костно-мышечной системы. К этому добавляется также постоянное нервное напряжение. Поэтому такой труд нуждается в облегчении и, прежде всего, в рациональном устройстве рабочего места. Следовательно, должны предъявляться жесткие требования по организации рабочего места оператора, потому что некомфортные условия работы могут повлечь за собой раннее переутомление, усталость, профессиональные заболевания. Все эти требования регламентирует ГОСТ Р 50923-96 «Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения».

Общие требования к производственной среде:

1. Требования к освещению:

– Освещенность рабочего места оператора на рабочем столе в горизонтальной плоскости от общего искусственного освещения должна быть от 300 до 500 лк.

– Освещенность на пюпитре в вертикальной плоскости должна быть не менее 300 лк.

– Для освещения зоны расположения документов допускается установка светильников местного освещения.

– В поле зрения оператора должны отсутствовать прямая и отраженная блесткость.

2. Требования к микроклимату:

– На рабочем месте оператора должны обеспечиваться оптимальные микроклиматические условия в холодный и теплый периоды года.

– Температура воздуха на рабочем месте в холодный период года должна быть от 22 до 24 0С, в теплый период года - от 23 до 25 0С.

– Разница температуры на уровне пола и уровне головы оператора в положении сидя не должна превышать 3 0С.

– Относительная влажность воздуха на рабочем месте оператора должна составлять 40-60%.

– Скорость движения воздуха на рабочем месте оператора должна быть 0,1 м/с.

3. Требования к рабочему месту оператора:

Основными элементами рабочего места оператора являются рабочий стол, рабочий стул (кресло), дисплей (видеодисплейный терминал - ВДТ), вспомогательными - пюпитр, подставка для ног.

4. Требования к рабочему столу:

– Конструкция рабочего стола должна обеспечивать возможность размещения на рабочей поверхности необходимого комплекта оборудования и документов с учетом характера выполняемой работы.

– Рабочие столы по конструктивному исполнению подразделяют на регулируемые и нерегулируемые по изменению высоты рабочей поверхности.

– Регулируемая высота рабочей поверхности стола должна изменяться в пределах от 680 до 800 мм.

– Высота рабочей поверхности стола при нерегулируемой высоте должна составлять 725 мм.

– Размеры рабочей поверхности стола должны быть: глубина - 800 и 1000 мм, ширина - 800, 1000, 1200 и 1400 мм при нерегулируемой его высоте, равной 725 мм.

5. Требования к рабочему стулу (креслу):

– Рабочий стул (кресло) должен обеспечивать поддержание физиологически рациональной рабочей позы оператора в процессе трудовой деятельности, создавать условия для изменения позы с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины, а также для исключения нарушения циркуляции крови в нижних конечностях.

– Рабочий стул должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья.

– В целях снижения статического напряжения мышц рук следует использовать стационарные или съемные подлокотники, регулирующиеся по высоте над сиденьем и внутреннему расстоянию между подлокотниками.

Рис. 2.4 - Рабочее место оператора

Требования по психофизическим и эргономическим параметрам регламентируются ГОСТ 12.2.032-88.

Наиболее часто используемый ВДТ должен размещаться в пределах центрального зрительного пространства, а также часто используемые элементы управления должны быть максимально доступны для их использования без дополнительного напряжения. Стратегия экономии пространства также должна обеспечивать сохранение соответствующего зрительного расстояния (от 600 до 800 мм), так же как и оптимальная зона. Оптимальной (или эффективной) зоной для выполнения зрительных функций является зона, соответствующая пространству, ограниченному углом 300 в горизонтальной и вертикальной плоскостях (по 150 в стороны, вверх и вниз от нормальной линии взора). В этой зоне обеспечивается достаточно четкое восприятие, хорошо различаются форма и цвет предмета, поэтому в пределах данной зоны рекомендуется размещать основные и аварийные индикаторы и главные органы управления производственного оборудования. Менее важные средства отображения информации могут располагаться в зоне, примыкающей к оптимальной, а редко используемые элементы - в зоне с еще большими пределами (когда для наблюдения за средствами обработки информации необходимо поворачивать и голову и глаза). Поле зрения оператора приведены на рис. 2.5.

Рис. 2.5 - Зоны видимости в вертикальной и горизонтальной плоскостях: А - при повороте только глаз; Б - при повороте головы; В - при повороте головы и глаз.

7.2.3 Меры по обеспечению техники безопасности в САУ оборотного водоснабжения

Обход и осмотр трасс сетей водоснабжения осуществляется одним работником, который должен быть одет в жилет оранжевого цвета со светоотражающей полосой и иметь переносной знак ограждения. Во время осмотра не допускается открывать крышки люков колодцев.

Осмотр трасс сетей с поверхности земли путем открывания люков колодцев выполняется бригадой (звеном), состоящей из двух работников. Бригада должна быть оснащена крючком для открывания люков, переносными знаками ограждения и другими необходимыми инструментами. Члены бригады должны быть одеты в жилеты оранжевого цвета со светоотражающей полосой.

При осмотре металлических труб должно быть проверено:

– антикоррозионное покрытие, при наличии нарушения -- глубина коррозии металла;

– целостность металлического кожуха, сварных швов, болтовых и заклепочных соединений;

– состояние вантовых оттяжек;

– исправность узлов их крепления к кожуху трубы и анкерным устройствам;

– состояние постаментов под трубы и анкерных креплений труб к фундаментам.

Причины несчастных случаев от поражения электрическим током многочисленны и разнообразны. Основными из них являются:

– случайное прикосновение к открытым токоведущим частям, находящимся под напряжением. Это может происходить, например, при производстве каких - либо работ вблизи или непосредственно на частях, находящихся под напряжением: при неисправности защитных средств, посредством которых пострадавший прикасался к токоведущим частям; при переноске на плече длинномерных металлических предметов, которыми можно случайно прикоснуться к неизолированным электропроводам, расположенным на доступной в данном случае высоте;

– появление напряжения на металлических частях электрооборудования (корпусах, кожухах, ограждениях и т.п.), которые в нормальных условиях не находятся под напряжением. Чаше всего это может происходить вследствие повреждения изоляции кабелей, проводов или обмоток электрических машин и аппаратов, приводящего, как правило, к замыканию на корпус;

– возникновение шагового напряжения на поверхности земли при замыкании провода на землю или при стекании тока с заземлителя в землю (при пробое на корпус заземленного электрооборудования);

– прочие причины, к которым можно отнести такие, как: несогласованные и ошибочные действия персонала, оставление электроустановок под напряжением без надзора, допуск к ремонтным работам на отключенном оборудовании без предварительной проверки отсутствия напряжения и неисправности заземляющего устройства и т.д.

Основными мерами по устранению причин поражения током и обеспечивающими защиту обслуживающего персонала являются:

– выключатели, рубильники и другие коммутационные электрические аппараты, применяемые на открытом воздухе или во влажных цехах, должны быть в защищенном исполнении в соответствии с требованиями государственных стандартов.

– обеспечение недопустимости токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения. С этой целью токоведущие части необходимо располагать, на недоступной высоте, широко применяется ограждение и изоляция токоведущих частей;

– применение защитного заземления и зануления электроустановок;

– автоматическое отключение, применение пониженного напряжения, двойной изоляции и др.;

– применение специальных защитных средств -- переносных приборов и приспособлений, средств индивидуальной защиты;

– на территориях промышленных предприятий кабельные линии должны прокладываться в земле (в траншеях), туннелях, блоках, каналах, по эстакадам, в галереях и по стенам зданий;

– кабельные сооружения и конструкции, в которых укладываются кабели, должны выполняться из несгораемых материалов;

– вне кабельных сооружений допускается прокладка кабеля небронированного на недоступной высоте не менее 2 м, также на меньшей высоте прокладка кабеля небронированного допускается при условии прокладки кабеля в коробах.

В процессе эксплуатации насосных станций в целях исключения несчастных случаев категорически запрещается:

– снимать предохранительные кожухи и другие защитные устройства во время работы оборудования;

– производить обслуживание и ремонт оборудования во время его работы;

– прикасаться к движущимся и токоведущим частям работающего оборудования;

– пользоваться в помещении насосной станции для освещения открытым огнем (факелами).

7.3 Решения по обеспечению устойчивости функционирования САУ в чрезвычайных ситуациях

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - состояние, при котором в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации на объекте нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни и здоровью, наносится ущерб имуществу населения, народному хозяйству и окружающей природной среде.

Под источником чрезвычайной ситуации понимают опасное природное явление, аварию или опасное техногенное происшествие, широко распространенную инфекционную болезнь людей, сельскохозяйственных животных и растений, а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация (ГОСТ 22.0.02).

Всякому чрезвычайному событию предшествует те или иные отклонения от нормального хода какого-либо процесса. Характер развития события и его последствия определяются дестабилизирующими факторами различного происхождения. Это может быть и природное, антропогенное социальное или иное воздействие нарушающее функционирование системы.