Стартерний свинцево-кислотний акумулятор та поліпшення його характеристик

Верстат працює таким чином. На робочому місці А перший оператор вручну встановлює пакети пластин вушками вниз у спеціальні гнізда каруселі. Після заповнення всіх гнізд карусель піднімається на 150 мм, повертається на 90о й опускається в початкове положення. Пакети перемістилися на робоче місце Б. Вушка потрапляють у зону роботи обертових щіток, що прибирають шар оксидів і покривають вушка флюсом. (На робочому місці А оператор у цей час завантажує нову порцію пакетів). Карусель повертається, і зачищені пластини потрапляють на робоче місце В. Вушка орієнтують так, щоб вони розташовувалися над формами гребінок, які заповнюють рідким сплавом. Для прискорення кристалізації форми охолоджуються водою. Після застигання сплаву карусель повертається, і на робочому місці Г другий оператор також вручну розвантажує готові блоки.

На паралельній ділянці в цей час здійснюється підготування корпусів акумуляторів до встановлення моноблоків. У корпусах для внутрішніх електричних комунікацій пробивають отвори на апараті, показаному на рис. 1.29.

Отвори в корпусі акумулятора необхідні для внутрішнього послідовного електричного з'єднання окремих банок акумуляторів.

Установка для пробивання отворів працює за принципом дірокола. Корпус акумулятора догори дном установлюється на столик верстата так, що стінки, які розділяють акумуляторні банки потрапляють між губки кусачок. У більш тонких губках зроблено отвори, у більш товстих частинах навпроти отворів є рухомий плунжер. Після встановлення корпуса акумулятора губки стискують його стінки і потім плунжером вибивається отвір. Відходи корпусів зсипаються в сітчастий бункер у нижній частині верстата.

Після пробивання отворів корпуси надходять на лінію складання, де в них завантажують пакети з верстата для пайки гребінок і вушок.



Рис. 1.29. Зовнішній вигляд установки для пробивання отворів у корпусах моноблоків.

1-столик, 2-губки кусачок, 3-нагромаджувач відходів, 4-елемент корпуса, 5-рухомий плунжер.

Спаяні на карусельному верстаті блоки встановлюються в окремі банки акумулятора. Потім вони вирівнюються так, щоб гребінки в кожній банці збіглися з отворами, пробитими в корпусі акумулятора. Після цього акумулятор по конвеєрі надходить на верстат для перевірки відсутності короткого замикання. Акумулятор роликовим транспортером надходить на робочий стіл і зупиняється. Зверху опускається блок щупів і перевіряється опір між позитивними і негативними електродами кожній банки.

Рис. 1.30. Установка для перевірки акумулятора на коротке замикання.

1-блок щупів, 2-пульт керування, 3-штовхач, 4-відстійник.

Якщо короткого замикання немає, блок щупів піднімається й акумулятор пересувається на інший пост. За наявності короткого замикання на пульті загоряється сигнальна лампа, звучить дзвінок, указується бракована банка, а акумулятор здвигається штовхачами у відстійник, звідки він виймається оператором і відправляється на ремонт. Зовнішній вигляд верстата показано на рис.1.30.

Після перевірки на коротке замикання акумулятор надходить на верстат для зварювання міжелементних з'єднань. Схему верстата показано на рис. 1.31.

Рис.1.31. Установка для зварювання міжелементних з'єднань.

А- зовнішній вигляд верстата, Б- принцип роботи зварювальної лапи.

1-електроди, 2-товсті мідні пластини, 3-елементи гребінки, 4-стінка між банками акумулятора.

Робочим елементом установки є зварювальна лапа. Вона являє собою дві мідних пластини, на внутрішній частині яких є виступи - зуби. Коли лапа опускається, зуби розташовуються один навпроти іншого і збігаються з віссю пробитих у корпусі отворів. Коли пластини стискуються, зуби прогинають метал гребінки до зіткнення гребінок сусідніх акумуляторних банок. У цей момент через лапу пропускається струм 4000-5000 А, що викликає місцеве розігрівання і плавлення свинцево-кальцієвого сплаву. Так забезпечується електричне з'єднання банок. Після цього акумулятор надходить на перевірку якості зварювання. При цьому вимірюється опір міжблокових з'єднань; він має бути 10-15 мкОм. Акумулятори, що витримали іспити, надходять на установку для зварювання кришки з корпусом. При рухові по конвеєрі оператор вручну встановлює кришки на акумулятори так, щоб циліндри струмовідводів (борни) проходили в передбачені отвори в полюсних виводах кришки. Після цієї операції акумулятори встановлюють на робочому столі установки (рис.1.32). Зверху на кришку опускається вакуумний присосок, захоплює кришку і піднімається. З установки висувається платформа нагрівального елемента й опускається на верхній край корпуса акумулятора. Зверху на нагрівальну платформу опускається кришка і включається нагрівання. Таким чином, одночасно розігріваються верхній край корпуса акумулятора і нижній край кришки. Після розігрівання корпуса і кришки нагрівальна плита відводиться, а кришка і корпус стискуються і витримуються до остигання.

Після установлення кришки акумулятори надходять на формування полюсних виводів. Установку для формування полюсних виводів показано на рис. 1.33. Полюсні виводи виступають над кришкою акумулятора і забезпечують можливість підключення до акумулятора клем електричних проводів споживача. Складність цієї операції полягає в необхідності термічного зварювання свинцевих з'єднань, у той час як температура плавлення свинцю приблизно в три рази перевищує температуру плавлення пластика, із якого виготовлено кришку. Тому для зварювання використовується газовий пальник з високою температурою полум'я. Це забезпечує можливість швидкого локального плавлення свинцю без прогрівання всього виводу.

Рис.1.32. Установка для термічного зварювання кришки і корпуса.

А- зовнішній вигляд установки, Б - принцип її роботи.

1-вакуумний присосок, 2-платформа з нагрівальним елементом, 3-корпус акумулятора, 4-кришка, 5-електроди, 6-нагрівальний елемент.

Рис. 1.33. Установка для формування полюсних виводів.

1-пальники і форми, 2-підведення охолодної води, 3-форсунка пальника, 4-форма-матриця, 5-елемент кришки, 6-свинцевий струмовідвід - борн, 7-свинцева втулка кришки.

При формуванні полюсного виводу акумулятор фіксується на робочому місці установки так, що полюсні виводи розташовуються під пальниками. Газові пальники разом з формою-матрицею опускаються на полюсні виводи, що виступають над кришкою. На пальник подаються кисень і газ з великим напором. У кисневому полум'ї плавляться борни і впресовані в кришку втулки. Для рівномірного плавлення металу сопло пальника робить обертальний рух і обігріває струмовідвід з усіх боків. Розплавлений свинцевий сплав заповнює форму-матрицю, створюючи герметичний полюсний вивід необхідної форми і розмірів.

Потім кисень відключається і зменшується напір газу на пальник. Для прискорення кристалізації форма охолоджується протічною водою. Після застигання металу пальники з формами піднімаються, акумулятор переміщується на пост перевірки на герметичність, а на його місце надходить наступний.

На герметичність акумулятори перевіряють розрідженням. На кришку акумулятора маніпулятор опускає платформу з присосками, розташованими над заливними пробками кришки. Після щільного притискування присосків з акумулятора відкачується повітря і контролюється зберігання розрідження в корпусі. Якщо кришка з корпусом і полюсними виводами герметичні, акумулятор надходить на маркірування й пакування.

Установку для перевірки акумулятора на герметичність показано на рис. 1.34.



Рис. 1.34. Установка для перевірки акумулятора на герметичність.

1-платформа, 2-присоски, 3-трубки до джерела розрідження.

2. Розрахункова частина

2.1 Конструктивний розрахунок свинцевокислотної акумуляторної батареї

6СТ - 85 АЗ

Вихідні данні 3

1) Q - ємність акумуляторної батареї 85 Ач

2) Ір - розрядний струм при стартерному режимі роботи - 450 А

3) і - габаритна щільність розрядного струму 12 А/дм2 (0,12 А/см2)

4) Е- ЕРС системи (приблизно 2В)

5) U - напруга на батареї акумуляторів 12В

6) ah - прийняті длина і висота решітки струмовідвода 117143 мм.

Визначимо кількість акумуляторів в батареї 4

Визначимо площу одноіменних електродів в одному акумуляторі:4

Розрахуємо кількість одноіменних електродів в блоці:4

За технологією приймаємо 6 позитивних і 7 негативних електродних пластин.3

Визначемо загальну кількість електродів в одному акумуляторі: 4

N1AK=n++n-

де n+ - кількість позитивних електродів;

n- - кількість негативних електродів.

N1AK=6+7=13 шт.

Розрахуємо кількість позитивних, негативних і загальну кількість електродів в акумуляторній батареї: 4

NAБ=NAKnAK

де nAK - кількість банок в акумуляторній батареї

NАБ=N1AKnAK=136=78 шт.

N+=n+nAK=66=36 шт.

N-=n-nAK=76=42 шт.

Визначимо масу активних компонентів: 4

З електрохімічної реакції, яка проходить в акумуляторі:

PbO2+Pb+2H2SO42F2PbSO4+2H2O

Розраховуємо електрохімічні еквіваленти всіх речовин, які беруть участь в реакції, в тому числі і води:

; z=2; F=26,8;

 г/Ач;

г/Ач;

г/Ач;

г/Ач;

г/Ач.

За законом Фарадея визначимо масу кожного компоненту в одному акумуляторі:

де квик - коефіцієнт використання активної маси, приймаємо 0,65 для позитивного і 0,6 для негативного електрода.

Тоді:

;

;

;

;

.

Визначимо масу пасти з співвідношення:

де М - молекулярна маса речовини;

СPb - частка свинцю, який знаходиться в складі пасти 0,80,96.

Склад пасти: 3

Найменування матеріалів	Од. вим.	Паста позитивна	Паста негативна
Оксид свинцю	кг.
Обезсолена вода	кг.	83	60
Електроліт щильністю, 1,4 г/см3	кг.	70	51
Органічний розширник	кг.		1,3
Вуглець технічний	кг.		1,3
Сульфат барію	кг.		3,25
Волокно полипропиленове	кг.	0,9	0,9
Всього	кг.	706,4	670,3

Знаючи вміст позитивної і негативної пасти можемо вирахувати частку свинцю, який знаходиться в складі пасти.

Для позитивної пасти:

706,4 - 100

552,5 - х

Для негативної пасти:

670,3 - 100

552,5 - х

Таким чином приймаємо: СPb+=0,78, CPb- =0,83.

Тепер маючи всі данні можемо розрахувати масу пасти:

;

.

Для акумуляторної батареї маса активних компонентів дорівнює масі активних компонентів в одному акумуляторі, помножену на кількість акумуляторів в батареї:

МБАТ=mпастиnAK

;

.

Розрахуэмо товщину намазаного електрода: 4

Щільності активних речовин відповідно дорывнюють, г/см3: Pb - 11,34; PbO2 - 9,67; PbSO4 - 6,3; початкова щильність H2SO4 - 1,3; щільність сірчаної кислоти після розряду - 1,06; паста позитивного електрода - 4,27; паста негативного електрода - 4,63.

де ел-да - товщина намазаного електрода;

Vел-да - обєм намазаного електрода.

Знайдемо обєм намазаного електрода за формулою:

Vел-да=Vструмовідв.+Vпасти

де Vструмовідв. - обєм струмовідводу;

Vпасти - обєм пасти на одному струмовідводі.

Знайдемо обєм струмовідвода:

де mструмовідв. - маса струмовідвода (за данними ЗАТ Енергоавтоматика вага одинарного струмовідвода для акумуляторних батарей 6СТ - 55 АЗ:

позитивний електрод - 60 г; негативний електрод - 50 г) 3

Pb - щільність свинцевого сплаву, може бути прийнята рівною щильності свинцю.

см3;

см3.

Розрахуємо обєм позитивної та негативної пасти:

;

см3;

см3.

Знайдемо обєм позитивної та негативної пасти яка знаходиться на одному електроді:

де Vп.на1 - обєм пасти на одному електроді;

n+,- - кількість позитивних та негативних електродів в одному акумуляторі.

см3

см3

Тоді:

см3;

см3.

Виходячи з розрахованих данних знайдемо товщини позитивних та негативних намазаних електродів:

мм;

мм.

Приймаємо товщину позитивного електрода , та негативного

Визначення обєму сірчаної кислоти в одному акумуляторі. 4

Для розрахунку початкового обєму сірчаної кислоти необхідно скласти рівняння матеріального балансу по електроліту та по сірчаній кислоті. Матеріальний баланс за електролітом без урахування розкладення води при розряді акумуляторної батареї можно представити у вигляді:

(1)

де Vп,Vк - початковий та кінцевий обєм електроліту;

п,к - початкова та кінцева щильність електроліту відповідно;

- маса витраченої сірчаної кислоти;

- маса води що виділилася.

В процесі розряду акумулятора сірчана кислота витрачається, а вода виділяється, цим пояснюються знаки в рівнянні (1).

В рівнянні (1) два невідомих - початковий і кінцевий обєм електроліту. Для розвязання рівняння запишемо баланс по кислоті:

Звідси:

(2)

де Сп,Ск - початкова та кінцева концентрація сірчаної кислоти відповідно (Сп=460 г/л, Ск=99 г/л).

Розрахуємо масу поглинутої кислоти при розряді:

Розрахуємо масу утвореної при розряді води:



Підставимо кінцевий обєм з (2) в (1)

(3)

Розвязавши (3) відносно початкового обєму отримуємо:

см3.

Рзрахуємо кінцевий обєм сірчаної кислоти:

см3

Так як початковий обєм сірчаної кислоти більше кінцевого, то подальші розрахунки будемо проводити за початковим обємом сірчаної кислоти.

Розрахуємо обєм кислоти в батареї з шести акумуляторів:

см3

Розрахунок габаритів пакета електродів 3

При збиранні акумуляторної батареї негативні пластини зашивають в конверт з поруватої стрічки. Розміри пакета перевищують розміри електрода.

Довжина пакета дорівнює:

аеп=ае+2lБОК

де аеп - довжина пакету;

ае - довжина електрода;

lБОК=5мм - ширина бокового шва сепараторної стрічки.

аеп=143+25=153 мм.

Розрахуємо товщину пакету.

Товщина пакета визначається товщиною електродів в пакеті. При цьому необхідно враховувати, що негативні електроди обернуті смугою з двох сторін. Товщина смуги з ребрами складає 1,4мм 3. Товщина електрода в пакеті складає:

де ел-да - товщина електрода в пакеті;

- висота профиля стрічки.

мм.

Звідси товщина пакету:

мм.

Висота пакета відповідає висоті решітки струмовідвода h.

Розрахунок габаритів корпусу одного акумулятора 3

Приймаємо, що внутрішня ширина і довжина акумулятора відповідає габаритам пакета електродів. Щільне розміщення електродів в акумуляторі підвищує жорсткість електродного набору та його стійкість до дії механічних навантажень при русі автомобіля.

Габарити акумулятора в цьому випадку складають:

- довжина А=аеп=153 мм;

- ширина В=ПАК=38,84 мм;

- висота Н - не менш висоти електрода з вушками =117мм+15мм =132 мм.

(15 мм - висота вушка)

Розрахунок габаритів корпусу акумуляторної батареї.

Заходимо об'єм однієї банки, суму об'ємів позитивних та негативних електродів, сепараторної стрічки та об'єму електроліту.

де гэл+, гэл-, гл - пористості позитивного негативного електродів та пористості сепараторної стрічки, відповідно;

гэл+=0,56

гэл-=0,67

гл=0,6

VЛ - об'єм сепараторної стрічки;

де В - ширина, см

В=дпак

А - довжина, см

А=апак

розраховуємо довжину акумулятора:

де lст - товщина стінок, см

lст=0,3см

lк - товщина корпуса, см

lк=0,5см

Розраховуємо ширину акумулятора:

Розраховуємо висоту акумулятора:

де hk і hд - висота кришки і днища, відповідно, см

hk=2,5см

hд=0,5см

2.2 Баланс напруги

В акумуляторі використовується наступна система:

+Pb | Н2SО4 | РbО2 -

Процес проходить за слідуючою реакцією:

РbО2 + Рb + 2Н2SО4 > 2РbSО4 + 2Н2О

За цією реакцією визначають величину струмогенеруючої ЕРС по термодинамічним характеристикам речовин за формулою:

де Е0 - ЕРС реакції, В;

ДG - зміна енергії Гібса, кДж/кг

F - число Фарадея, Кл;

n - число електронів приймаючих участь в реакції.

Зміну енергії Гібса розраховують за формулою:

н - стехіометричні коефіцієнти;

ЕРС акумулятора знаходять з рівняння Нернста з урахуванням активностей кислоти та води, отже:



де - активність водню;

=3,84

- активність сульфат іону;

= 0,166

- активність води;

=0,79

Активність води та сульфат іона взято для кислоти з концентрацією 27,32% (густиною 1,2 г/см3).

Омічне падіння напруги, падіння напруги на поляризацію та падіння напруги в контактах знаходимо з рівняння балансу напруги джерела живлення, яке виражається наступною формулою:

де - ЕРС акумулятора, В;

- падіння напруги на поляризацію, В;

Uел-т - падіння напруги в електроліті,В;

Uд - падіння напруги в діафрагмі, В;

Uк - падіння напруги в контактах, В;

Опір електроліту розраховується за формулою:

де ж - електропровідність електроліту, Ом-1см-1;

ж=0,7271 Ом-1см-1;

l - відстань між електродами, см;

S - сумарна площа електрода, см2;

Між електродами знаходиться як різниця повної товщини сепаратора (з борознами) і товщини плівки сепаратора.

Падіння напруги в електроліті знаходимо для стартерного процесу розряду, отже

І=Q/20=85/20=4,25А

Падіння напруги в діафрагмі розраховується як:

де д - товщина сепаратора (діафрагми), см;

в - коефіцієнт звивистості пор;

в=1,32;

і - густина струму, А/см2;

П - пористість сепаратора,

П=0,6

Для відводу та підводу струму акумулятор оснащується борнами та пластинами. Падіння напруги на кожній з них 16 мВ, отже:

Отже сумарне омічне падіння напруги в акумуляторі буде дорівнювати:

Рівняння балансу напруги можна переписати у вигляді:

, а звідси

Для розв'язку рівняння задаємося кінцевою напругою розрядженого акумулятора (U=1,5), так як акумулятор не розряджається нижче цього значення напруги.

Таблиця 2.3.

Баланс напруги акумулятору 6-СТ-85 при стартерному режимі розряду

Статті витрат	В	%	Статі	В	%
ЕРС	2,035	100	Напруга в кінці розряду	1,8	88,45
			Поляризаційне падіння напруги	0,11	5,405
			Омічне падіння напруги	0,000033	0,0016
			Падіння напруги в контактах	0,064	3,14
			Падіння напруги в сепараторі	0,079	3,88
У	2,035	100	У	2,035	100

2.3 Енерготепловий розрахунок

Енерго-тепловий розрахунок акумулятора проводимо за допомогою програми ТРМ (математичне моделювання хімічних процесів). Для розрахунку за цією програмою потрібно зробити деякі розрахунки.

Розраховуємо Джоулеве тепло що виділяється при заряді та розряді акумулятора за формулою:

де 0,001 - коефіцієнт перерахунку в кДж;

Із Ір - зарядний та розрядний струм відповідно, А;

Uз Uр - напруга при заряді та розряді відповідно, В;

Eh - термо ЕРС, В;

Термо ЕРС знаходимо (Eh) термодинамічними характеристиками кожної речовини, що вступає в реакцію:

= - 918,1 кДж/моль;

= - 285,84 кДж/моль;

= 0 кДж/моль;

= - 276,6 кДж/моль;

= - 811,3 кДж/моль;

і для батареї акумуляторів маємо:

Напругу при заряді акумулятора приймаємо 17 В, так як для заряду акумулятора потрібно подати більше енергії чим він може видати. Напругу при розряді приймаємо 10 В, з врахуванням повного розряду акумулятора.

Зарядний струм розраховується з розрахунку двадцятигодинного процесу заряду, отже:

(4.5)

А розрядний струм буде дорівнювати Ір=450А

Знаходимо Джоудеве тепло при заряді та розряді акумулятора:

Підставляємо в програму наступні данні:

ТИП ИСП - тип випаровування, в акумуляторах немає випаровування тому цей коефіцієнт дорівнює 1;

Т/ОБ, КВТ - потужність теплообмінника, в акумуляторах немає теплообмінника тому Т/ОБ, КВТ=0;

JW.КВТ - Джоулеві тепло, кДж;

BU - коефіцієнт характеризуючий інтенсивність конвекції потоку повітря для акумулятора BU=1;

L.MET - товщина стінки металу, L.MET=0, так як корпус складається тільки з поліпропілену.

L.FUT - товщина стінки футерівки L.FUT=0,5см

Т-ВХОД - температура електроліту Т-ВХОД=20єС;

Т-СРЕДЫ - температура навколишнього середовища Т-СРЕДЫ=20єС;

Т-ЭХА - температура аккумулятора Т-ЭХА=20єС;

AW1, AW2, AW3, AW33 - потоки тепла, для ХДС дорівнюють нулю;

СТ-1 - площа меншої стінки акумулятора:

СТ-1=Аак*Нак=0,245*0,20=0,045 м2;

СТ-2 - Площа більшої стінки акумулятора:

СТ-2=Lак*Нак=0,203*0,20=0,0406 м2;

S - площа днища:

S= Lак*Аак=0,245*0,203=0,0497 м2;

Вст-1 - коефіцієнт враховуючий екранованість стінки 1, Вст-1=1;

Вст-2 - коефіцієнт враховуючий екранованість стінки 2, Вст-1=1;

Вдн - коефіцієнт враховуючий екранованість днища, Вдн=1,2;

Вкр - коефіцієнт враховуючий екранованість кришки, Вкр=1,3;

См - теплоємність акумулятора з урахуванням його маси:

Отримані данні:

- Для варіанту 1 середня температура Тср=250С

- Для варіанту 4:

,хв.	Т,0С
0,6	25,7
1,2	26,4
1,8	27,1
2,4	27,9
3,0	28,6

Графічна залежність Т=f():

Висновок: отриманні значення не виходять за межі допустимого значення (400С), таким чином розрахований акумулятор придатен до використання.

2.4 Розрахунок фонду робочого типу

Розрахунок фонду робочого часу, обєму виробництва та часову виробляємість

Так як виробництво працює в 2 зміни по 12 годин без свят та вихідних, тому розраховуємо календарний фонд часу:

Тк=(365-5)24=8640 годин.

де 5 - дні для ремонту та наладки устаткування.

Щоб розрахувати об'єм виробництва у штуках - 990000 шт/рік :

Gзад=990000шт

Розрахунок обєму виробництва:

Gp=Gзад(1+Квтрат)=990000(1+0,03)=1019700 шт.

де Gзад - заданий обєм виробництва (990000 шт.);

Квтрат - коефіцієнт втрат на всіх стадіях виробництва (0,03)

Розрахуємо виробництво за годину:

шт/годину.

Розрахунок кількості устаткування для виробництва заданої кількості акумуляторних батарей за даний час.

Ливарна машина виробляє 10 здвоєних відливок за хвилину.

Так як в одному акумуляторі 78 пластин, а за годину потрібно виробити 118 акумуляторних батарей, то:

78118=9204 пластин

Так як ливарний апарат відливає здвоєні пластини, тоді:

92042=4602 здвоєних пластин за годину.

За хвилину ливарний апарат виготовляє 10 здвоєних струмовідводів, тоді за годину по характеристикам заводу:

6010=600 здвоєних пластин за годину.

Для виробництва потрібної кількості здвоєних пластин за годину нам потрібно:

ливарних апарата.

Приймаємо 16 ливарних апаратів.

Млин виробляє 12 тон PbO за годину

Так як весь оксид свинцю йде на приготування пасти, то за процентним співвідношенням з рецепту пасти знайдемо потрібну нам кількість PbO2.

На одну акумуляторну батарею йде 476.5 г негативної пасти. Знайдемо кількість PbO2 у цій пасті:

476.5 - 100

х - 85

г.

Знайдемо кількість PbO в позитивній пасті на один акумулятор:

495.3 - 100

х - 83

.

Таким чином для виробництва однієї акумуляторної батареї нам потрібно:

405,03+411,1=816,13 г

Для виробництва 118 акумуляторних батареї необхідно:

0.816118·6=577,73кг

Таким чином нам потрібно PbO менш ніж виробляємість одного млина, приймаємо 1 млин.

Змішувач для приготування пасти виробляє 900кг свинцевої пасти за годину .

а) В одній акумуляторній батареї 495.3 г позитивної пасти. Для виробництва 118 акумуляторних батарей нам необхідно:

495.3118·6=350672г=350,672 кг

Так як змішувач перемішує 900 кг пасти за годину, то для виготовлення потрібної кількості пасти достатньо одного змішувача

б) В одному акумуляторі 476.5 г негативної пасти. В 118 акумуляторних батареях:

476.5118·6=337362 г=337,362 кг.

Так як негативної пасти потрібно менше ніж позитивної, то для виробництва негативної пасти теж приймаємо 1 змішувач.

Пастонамазочна лінія виробляє 120 здвоєних пластин за хвилину

За годину:

12060=7800 пластин.

Для виробництва 118 акумуляторних батарей за годину необхідно 4602 здвоєних пластин. Так як це менше виробляємості лінії, то приймаємо 1 лінію для намазки позитивних пластин та 1 для негативних.

Камера дозрівання - 15 тис. здвоєних пластин за добу.

Так як для виробництва 118 акумуляторних батареї за годину нам потрібно 4602 здвоєних пластин, то за добу:

460224=110448 здвоєних пластин.

Нам потрібно:

Приймаємо 4 камери дозрівання.

Машина для розділення пластин - 160 одинарних пластин за хвилину.

За годину:

16060=9600 пластин

Для виробництва 118 акумуляторних батарей нам потрібно 4602 пластин.

Щоб виробити таку кількість пластин нам треба:

Приймаємо 2 машину - 1 для позитивних пластин та 1 для негативних.

Пакетувальник - 90 пар одинарних пластин за хвилину (180 пластин одинарних).

За годину:

9060=5400 пластин

Для виробництва 118 акумуляторних батарей за годину нам потрібно 4602 пластин. Так як це менше виробляємості пакетувальника, то ми приймаємо 1 апарат.

Установка пайки блоків(C.O.S.) - 1,5 акумуляторні батареї за хвилину.

За годину:

1,560=90 шт.

Так як нам потрібно зробити 236 акумуляторних батарей за годину, то:

Приймаємо 2 C.O.S.

Зборочна лінія - 1,5 акумулятора за годину.

Так як виробляємість лінії така-ж як і у C.O.S., то приймаємо 2 лінії.

Машина заливки - 1 акумуляторна батарея за хвилину.

За годину:

160=60шт.

Для виробництва 186 акумуляторних батареї приймаємо3 машини.

(1) Машина доливки електроліту - 1 АКБ за хвилину

(2) Машина мийки - сушки батарей - 1 АКБ за хвилину

(3) Машина перевірки великим струмом - 1 АКБ за хвилину

(4) Термопластавтомат - 1 моноблок (кришка) за хвилину

Так як виробляємість цих машин така-ж як і в машини заливки, то для виробництва 186 акумуляторних батарей за годину приймаємо по 3 машини.

Розрахунок кількості формувальних баків при батарейному формуванні.

Кількість акумуляторів в одному формувальному баку дорівнює 24.

Час формування - 21 година.

Для виробництва 236 акумуляторів за годину нам потрібно:

Приймаємо 103 формувальних баків.

Розрахунок габаритів формовочних баків.

Розрахуємо внутрішню довжину одного формовочного бака за формулою:

, де

n+б- кількість здвоєних позитивних пластин в одному баці;

n-б- кількість здвоєних негативних пластин в одному баці;

- відстань між вісями електродів =23;

- відстань від крайньої пластини до стінки бака (приймаємо рівним 10 мм).

мм.

Розрахуємо внутрішню ширину бака за формулою:

, де

- число рядів електродних пластин;

- ширина здвоєного струмовідводу, м;

- ширина середньої гребінки =8мм .

мм.

Розрахуємо об'єм електроліту в одному баці:

, де

m+- маса активної речовини на здвоєному позитивному електроді;

m-- маса активної речовини на здвоєному негативному електроді;

Vпит- питомий об'єм електроліту, приймаємо Vпит=3 л.

Виходячи з того, що в одному акумуляторі на 4 позитивних електродах 495,3 г пасти, то на одному здвоєному електроді:

(495,3/4)*2=247.65 г.

В одному акумуляторі на 4 негативних електродах 476,5 г пасти, тоді на одному здвоєному електроді:

(476,5/4)*2=238.25 г.

л.

Враховуючи те, що довжина ряду баків повинна бути не менше 24 м, а відстань від крайнього бака до стіни 3м, приймаємо що довжина ряду баків буде не більше 18 м.

Розрахуємо кількість баків в ряду:

18000/894=20.79

Приймаємо 21 баків в одному ряду.

Розрахуємо кількість рядів баків в цеху:

163/21=4,9?5.

Приймаємо 5 рядів формовочних баків в цеху.

3. ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

При проектуванні виробництв, технологічний процес яких повґязаний з шкідливими речовинами, слід передбачувати комплекс спеціальних заходів для зменшення впливу шкідливих речовин на навколишнє середовищє. Технологія виробництва повинна базуватися на замкненних циклах, автоматизації, комплексної механізації. Виробниче обладнання та комунікація не повинні допускати викидів шкідливих речовин в навколишнє середовищє. Технологічні викиди повінні проходити очистку з метою уловлювання, рекуперації і нейтралізації шкідливих речовин, які знаходяться у відточних газах, промислових і стічних водах .

На базовому підприємстві ЗАТ «Веста-Дніпро» використовується сучасна технологія і техніка (обладнання) , які передбачають захист довкілля від шкідливих викидів за рахунок повторного використання водних ресурсів.

Джерелами забруднення являється будь-який цех, а саме:

- Цех відливки свинцевих циліндриків та отримання свинцевого порошку: шкідливими викидами у цьому цеху є пари свинцю та розплавлений свинець розлитий по підлозі, а також свинцевий пил та розлита по підлозі вода.

Пари свинцю уловлюються місцевою та загальною вентиляцією, а розлитий свинець після застигання, робочими збирається з підлоги, та знову відправляється до котла, де його розплавлюється. Свинцевий пил, який уловлюється місцевою вентиляцією та йде на очистку повітря від свинцю.

Таблиця 3.1.

Види забруднення	ГДК, мг/мі
Свинець і його неорганічні сполуки	0,01
Оксид кадмія	0,1
Пари сірчаної кислоти	1,0
Оксид цинку	6,0

Проливи води стікають до місцевої каналізації та йдуть на ЦСН. Це здійснюється за допомогою підлоги зробленої під кутом до центру цеху, де в підлозі зроблений отвір приєднаний до розгалуженої сітки внутрішньо - заводської каналізації, проведеної під підлогою. Усі рідкі відходи які потрапляють до каналізації направляються на ЦСН.

- Цех приготування активної маси:

Шкідливими викидами у цьому цеху є розливи води та сірчаної кислоти, а також попадання на підлогу свинцевого порошку, різноманітних домішок до активної маси та вже виготовлена активна маса. Так як сухі відходи попадають на підлогу там де вже є вода та кислота, то вони усі разом як рідка фаза по місцевій каналізації йдуть на ЦСН

- Цех відливання грат струмовідводів:

шкідливими викидами у цьому цеху є пари свинцю та розплавлений свинець розлитий по підлозі. Пари свинцю уловлюються місцевою вентиляцією а розлитий свинець збирається робочими та направляється до котла.

- Цех намазування активної маси:

шкідливими викидами у цьому цеху є пил та активна маса розсипана по підлозі. Пил уловлюється місцевою та загальною вентиляцією, а активна маса видаляється з підлоги робочими при прибиранні. Тобто по агрегатному стану тип шкідливих викидів - тверді, які потрібно збирати та знешкоджувати.

- Цех сушки та дозрівання електродних пластин:

шкідливими викидами у цьому цеху є випаровування води. Вони видаляються місцевою вентиляцією.

- Цех бакового формування:

шкідливими викидами у цьому цеху є аерозолі кислоти та розливи розчину сірчаної кислоти (у складі якої присутні іони свинцю) по підлозі. Аерозолі кислоти видаляються місцевою вентиляцією а кислота розлита по підлозі видаляється місцевою каналізацією та направляється на ЦСН.

- Цех розділення подвійних струмовідводів:

шкідливими викидами у цьому цеху є розсипана активна маса у вигляді пилу та шматки відрізаного свинцю. Це все прибирається робочими а пил активної маси яка піднялась у повітря при прибиранні видаляється загальною вентиляцією.

- Цех пакетування електродних пластин:

шкідливим викидом у цьому цеху є активна маса осипана на підлогу. Прибирається робочими, підлога промивається водою яка через каналізацію потрапляє до ЦСН.

- Збиральний цех:

шкідливими викидами у цьому цеху є пари свинцю та розплавлений свинець на підлозі. Пари свинцю видаляються місцевою вентиляцією а розплавлений свинець після застигання знову направляється до котла.

- Цех заливки кислоти в зібрані акумулятори:

шкідливим викидом у цьому цеху є розлита по підлозі сірчана кислота. Видаляється місцевою каналізацією та направляється на ЦСН.

Промислові відходи акумуляторного виробництва за агрегатним станом можуть бути трьох видів:

- тверді відходи свинцю у вигляді порошку, пилу та шматків металевого свинцю, які утворюються при литті струмовідводів, приготуванні активної маси електродів та в процесі намазування пасти;

- рідкі відходи у вигляді стічних вод, які утворюються внаслідок проливів при приготуванні сірчаної кислоти, на стадіях доливки електроліту, в цеху формування, та за рахунок змивання підлоги та миття обладнання (останнє також призводить до появи іонів свинцю в стоках);

- викиди в атмосферу газу - кисню та водню, які зґявляються при формуванні акумуляторних батарей;

На акумуляторному заводі, що проектується, передбачено використання маловідходних технологічних процесів.

3.1 Приготування розчинів електролітів

Розчини електролітів готуються на установці по приготуванню електролітів, що складається з двох міксерів, ємкості для зберігання концентрованої сірчаної кислоти, ємкостей для зберігання знесоленої води і розчинів електролітів, системи охолоджування міксерів і системи трубопроводів, по якій готові електроліти насосами подаються в ємкості-накопичувачі.

Приготування розчинів проводиться шляхом зсуву розрахункових кількостей знесоленої води і концентрованої сірчаної кислоти. В процесі приготування оператор контролює кількість поступаючої знесоленої води і концентрованої сірчаної кислоти, температуру і щільність електроліту. Всі процеси максимально автоматизовані, обладнання герметизоване.

4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА ПРОТИПОЖЕЖНІ ЗАХОДИ

4.1 Характеристика негативних факторів проектованого об'єкта

Практична робота проводилась на підприємстві «ЄНЕРГОАВТОМАТИКА» Сучасне акумуляторне виробництво насичено різними машинами і механізмами , унаслідок чого виникає небезпека здобуття механічних травм від рухомих елементів і машин, підвищується рівень шуму , вібрації., інтенсивність теплових випромінювань. вміст пилу і газів у складі довкілля ,небезпека поразок електричним струмом.

Використовувались наступні речовини:

- Свинець Рb

- Сірчана кислота Н2SO4

Свинець (Pb) - голубувато-білий важкий метал з металевим блиском в свіжому зрізі. Синюватий колір і металевий блиск на повітрі швидко зникають через те, що свинець покривається шаром окислу і солей, що виходять при доступі вологи і кислот повітря. Атомна вага 207,2 ,щільність 11,34 г/см3 , температуру плавлення 327,4С , температуру кипіння 1745С. Свинець є одним з вельми поширених в довкілля токсичних елементів, тому його дія на організм людини вивчена досить детальний. Свинець незамінний в багатьох галузях промисловості. Хронічні отруєння спостерігаються при вдиханні повітря з високим вмістом свинцю ( наприклад, вихлопні гази), а також під час вступу з їжею і питною водою невеликих кількостей свинцю протягом довгого часу.

До чинників виробничого середовища , які в процесі виробничої діяльності можуть несприятливо впливати на працівника, відносять :

- наявність в повітрі виробничих приміщень газів, пари , пил в межах вище гранично-допустимих концентрацій;

- рівні шуму і вібрації вище допустимих рівнів;

- параметри температури,відносно вологості, швидкості руху повітря на виробничих ділянках підрозділів вище або нижчі за допустимі норми;

- відсутність або недолік природного освітлення;

- не достатня освітленість робочої зони.

4.2 Оцінка по пожежо-вибухової небезпеки проектованого об'єкта

Причинами пожеж в електроустановках є : коротке замикання між струмонесучими частинами устаткування, розряди статичної електрики. Механічні ушкодження устаткування і електропроводки..Для гасіння виникаючі пожежі передбачена водогінна мережа. Обладнана у вигляді системи стоків, на яких установлені пожежні крани. Вони розташовані друг від друга на відстані не менше 20 м і на висоті 1.35 м від рівня підлоги. У цеху є вогнегасники рідинні й вуглекислі. Для пожежного зв'язку й сигналізації передбачені типу ПК і ГА й телефонний зв'язок. Цех обладнаний охороно пожежною сигналізацією.

Причинами пожежі від електричних машин і мереж служить поява теплової й іскрової дії електричного струму.

Основними причинами короткого замикання є ушкодження ізоляції проводів, влучення на неізольовані проведення струмопровідних предметів, вплив на проведення хімічно активних речовин. Для попередження перевантажень і короткого замикання в електричних мережах передбачене застосування плавких запобіжників і спеціальних автоматів. Включених у мережу послідовно.

4.3 Профілактичні заходи з охорони праці

До проектованих заходів відносяться:

-заземлення електрообладнання;

-загальнообмінна вентиляція;

-протипожежні заходи( вогнегасники, ящики з піском, пожежні крани )

Проектом передбачені засоби захисту від небезпечних і шкідливих виробничих чинників: засоби колективного захисту: захисні запобіжні пристрої, гальмівні пристрої і блокування, сигналізатори про небезпеку, пізнавальна фарба і знаки безпеки, спеціальні засоби безпеки. Засоби індивідуального захисту.

ЛІТЕРАТУРА

1. Нефедов В.Г., Нікфоров А.Ф. Устакування електрохмичних виробництв та основи його проектування. ч.1. Днпропетровськ:УДХТУ.-2002.-280 с.

2. Прикладная электрохимия/Под ред. Н.Т.Кудрявцева.-М.:Химия.-1975.-552 с.

3. Прикладная электрохимия / Под ред. А.П. Томилова - М.:Химия.-1984.-520 с.

4. Флеров В.Н. Сборник задач по прикладной электрохимии. -М.: Высшая школа.-1987.-310 с.

5. Макарова М.А., Лебедева М.А., Набокова В.Н. Металлопокрытия в автомобилестроении.- Справочное пособие.- М.: Машиностроение.-1977.-292 с.

6. Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов.-Л.:Энергия.-1978.-152 с.

7. Гринделис Я.Б. Химические источники тока.- Саратов: Издат. Саратовского ун-та.-1984.-173 с.

8. Кошель Н.Д. Материальные процессы в электрохимических аппаратах. Моделирование и расчет. Киев-Донецк: Вища школа.-1986.-192 с.

9. Кошель Н.Д. Моделирование на ЭВМ элементов электрохимической технологии. - Киев: УМК ВО.-1992.-296 с.

10. Свойства электролитов. Справочник / Под ред. И.Н.Максимовой.-М.:Металлургия.-1987.-128 с.

11. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-Л.:Химия.-1987.-576с.

12. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. -М.: Издат. физ.-мат. лит.-1959.-669 с.

13. Дерягин Б.В. ДАН СССР.-1945.-т.50.-С.307.

14. Гибкие автоматизированные линии. Справочник /Под ред. В.Л. Зубченко.- М.:Машиностроение.-1989.-672 с.

15. Справочник гальваника / Под ред. Б.И.Байрачного. - Харьков: Прапор.- 1988.-180 с.

16. Нефедов В.Г., Попов Е.Р., Наследников А.В., Бурыкина В.С. Оценка уноса электролита из ванны при электролитических процессах с газовыделением. // Электрохимия.-1996.-т.32,№10.-С.1234-1241.

17. Нефедов В.Г., Серебритский В.М., Паламарчук О.В., Ксенжек О.С. Статистика распределения размеров пузырьков кислорода при электролизе воды. // Электрохимия.-1987.-т.23,№7.-С.223-227.

18. Нефедов В.Г., Серебритский В.М., Дроздова Л.А. О механизме роста и отвода пузырьков водорода при электролизе воды// Вопросы химии и химической технологии.-1989, вып. 89.

19. Нефедов В.Г., Серебритский В.М., Кошель Н.Д. Влияние условий электролиза на размеры электролитически генерируемых газовых пузырьков// Вопросы химии и химической технологии.-2002, №2,-С.86-89.

20. Жук Н.П. Курс коррозии и защиты металлов.-М.:Металлургия.-1968.-486 с.

21. Кошель Н.Д. Моделирование на ЭВМ свойств локальных систем улавливания- промывки в гальванотехнике //Химия и технология воды.-1991.-т.13, №1.- С.12-17

22. Никифоров А.Ф. Расчет многоступенчатой промывки на автоматических гальванических линиях //Химия и технология воды.-1991.-т.13, №2.- С.110-116

23. Кошель Н.Д. Довдник для розрахунку промивних систем промислово гальванотехнки. Днпропетровськ: УДХТУ.-1994.-25 с.

Размещено на Allbest.ru