Организация и управление работой Карагандинской ТЭЦ-3

-время эксплуатации установки не должно превышать 20-25 мин, поскольку это может привести к излишнему перегреву турбины и понижению уровня воды в котле, т.к. вследствие испарения уровень в котле понижается, что может привести к поломке в нагревательной системе котла.

6.1.1.3 Завершение работы

Останов турбины производить в обратном порядке. После закрытия ГПЗ скопившееся давление в котле следует сбросить в атмосферу открытием вентиля продувки котла. Однако КЭН не следует останавливать вместе с турбиной, поскольку это может привести к перегреву проточной части турбоагрегата. После останова турбины и котла КЭН следует оставить в работе в течение 10-15 мин до полного расхолаживания турбины.

По завершению работы на УМК убрать за собой рабочее место, слить воду из теплообменника, все КИП перевести в положение «ВЫКЛЮЧЕНО», отключить стенд от сети.

6.2 Лабораторная работа №1

Тема работы: определение КПД котла

Цель работы: ознакомится с устройством и принципом действия работы водогрейного котла. Изучить процесс передачи тепла при нагревании.

6.2.1 Краткие теоретические сведения

КПД (Коэффициент полезного действия) -- это отношение полезной работы к затраченной энергии. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. КПД обозначается буквой «Эта»:

з=A/Q (6.1)

где А - полезная работа,

Q - затраченная теплота.

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше или равен единице, т. е. невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии.

КПД теплового двигателя -- отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя.

Теплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) -- физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты дQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры дT.

Единица измерения теплоёмкости в системе СИ -- Дж/К.

Удельной теплоёмкостью называется количество теплоты, которое необходимо для нагревания единичного количества вещества. Количество вещества может быть измерено в килограммах, кубических метрах и молях. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоёмкость, различают массовую, объёмную и мольную теплоёмкость.

Массовая теплоёмкость (С) -- это количество теплоты, которую необходимо подвести к единице массы тела (обычно 1 кг), чтобы нагреть его на 1 °C, измеряется в джоулях на килограмм на кельвин (Дж/кг К).

Объёмная теплоёмкость (С?) -- это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1 м? вещества, чтобы нагреть его на 1 °C, измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин (Дж/м?·К).

Молярная теплоёмкость (См) -- это количество теплоты, которую необходимо подвести к 1 молю вещества, чтобы нагреть его на 1 °C, измеряется в джоулях на моль на кельвин (Дж/моль·К).

Применение водогрейных котлов средней и большой мощности на ТЭЦ и в районных отопительных котельных значительно облегчило задачу теплоснабжения интенсивно растущих новых жилых застроек и промышленных предприятий. Непосредственный подогрев сетевой воды в водогрейных котлах упрощает схему котельной, уменьшает ее стоимость и эксплуатацию. Кроме того, водогрейные котлы обладают высокой степенью безопасности по сравнению с паровыми. Водогрейные котлы выполняются безбарабанными с прямоточным движением воды. Все поверхности нагрева выполнены из труб малого диаметра в виде экранных панелей, расположенных вертикально на стенках топочной камеры, и пакетов змеевиков, расположенных горизонтально в конвективной шахте. В них происходит нагрев сетевой воды, циркулирующей под действием сетевых насосов. Водогрейные котлы бывают чугунными и стальными.

Чугунные водогрейные котлы применяются для целей отопления. Они предназначены для подогрева воды до температуры 115 °С при давлении р>0,7 МПа.

В настоящее время существует большое разнообразие конструкций чугунных котлов в зависимости от формы, размера, числа и расположения секций. Однако по конструктивному оформлению котлы можно разбить на малометражные, имеющие малую тепловую мощность (20--60 кВт), используемые для поквартирного отопления, и котлы шатрового типа, более мощные (0,5-- 1,1 МВт), устанавливаемые во встроенных и отдельно стоящих котельных.

Стальные водогрейные котлы для теплоснабжения стали широко применяться с размахом жилищного строительства и необходимостью новых решений в области систем централизованною теплоснабжения, как с точки зрения повышения качества, так и увеличения их мощности.

Водогрейные котлы по тепловой мощности могут быть малой (до 2 МВт), средней (4-- 30 МВт) и высокой (50--210 МВт) мощности

6.2.2 Задание

В данной лабораторной работе необходимо практически определить потери тепла в окружающую среду при нагревании рабочей жидкости в котле. Изучить процесс передачи тепла при нагревании. Определить КПД котла.

6.2.3 Порядок выполнения работы

Включить УМК в сеть(9). Записать показания прибора «Температура в котле» Тн. Записать показания приборов «Параметры сети». С момента включения нагревательных элементов засечь время Т₁ до полного вскипания воды в котле.

Перевести переключатель «Регулятор мощности»(10) в положение «100%»

Довести до кипения воду. Записать время вскипания.

Рассчитать КПД установки, исходя из нижеприведенных формул.

Q=cm(T_k-T_н), Дж (6.2)

где m- масса воды в котле, кг

T_k-температура кипения в котле, С⁰

T_н-начальная температура в котле, С⁰

з=A_п/А_з, (6.3)

где A_п и А_з - полезная и затраченная работы соответственно, Дж

А=IU, (6.4)

где I- сила тока при нагревании, А

U- напряжение, В

N=A/T, (6.5)

где А - работа тока, Дж

Т- время нагревания, с

После необходимых преобразований получаем:

з =, % (6.6)

С принять равной 4200Дж/кг*С⁰;

Т_к в данном случае будет 100С⁰(температура вскипания воды при н.у.)

Потери тепла в результате нагревания:

ДQ=Q-Qз (6.7)

6.2.4 Содержание отчета о работе

Отчет о работе должен содержать: наименование и цель работы, краткое описание методики экспериментального определения теплопотерь при нагревании, таблицы результатов измерений и расчетов, расчеты.

6.2.5 Контрольные вопросы

1) Что называется КПД установки?

2) В чём физический смысл КПД?

3) Что такое теплоёмкость и в чём её смысл?

4) Какие существуют виды теплоёмкости?

5) Водогрейные котлы.

6.3 Лабораторная работа №2

Тема работы: определение зависимости частоты вращения ротора турбины от давления в котле и методы её регулирования

Цель работы: исследовать зависимость частоты вращения ротора турбины от давления в котле.

6.3.1 Краткие теоретические сведения

Паровая турбина (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) -- это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение.

Паровая турбина является одним из элементов паротурбинной установки (ПТУ). Отдельные типы паровых турбин также предназначены для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией.

Паровая турбина и электрогенератор составляют турбоагрегат.

Паровая турбина состоит из двух основных частей. Ротор с лопатками -- подвижная часть турбины. Статор с соплами -- неподвижная часть.

По направлению движения потока пара различают аксиальные паровые турбины, у которых поток пара движется вдоль оси турбины, и радиальные, направление потока пара в которых перпендикулярно, а рабочие лопатки расположены параллельно оси вращения. В России и странах СНГ используются только аксиальные паровые турбины.

По числу корпусов (цилиндров) турбины подразделяют на однокорпусные и двух--трёх-, редко четырёх-пятикорпусные. Многоцилиндровая турбина позволяет использовать большие располагаемые тепловые перепады энтальпии, разместив большое число ступеней давления, применить высококачественные материалы в частях высокого давления и раздвоение потока пара в частях среднего и низкого давления. Такая турбина получается более дорогой, тяжёлой и сложной. Поэтому многокорпусные турбины используются в мощных паротурбинных установках.

По числу валов различают одновальные, у которых валы всех корпусов находятся на одной оси, и двух-, редко трёхвальные, состоящие из двух или трёх параллельно размещенных одновальных паровых, связанных общностью теплового процесса, а у судовых паровых турбин -- также общей зубчатой передачей (редуктором).

Неподвижную часть -- корпус (статор) -- выполняют разъёмной в горизонтальной плоскости для возможности выемки или монтажа ротора. В корпусе имеются выточки для установки диафрагм, разъём которых совпадает с плоскостью разъёма корпуса турбины. По периферии диафрагм размещены сопловые каналы (решётки), образованные криволинейными лопатками, залитыми в тело диафрагм или приваренными к нему.

В местах прохода вала сквозь стенки корпуса установлены концевые уплотнения для предупреждения утечек пара наружу (со стороны высокого давления) и засасывания воздуха в корпус (со стороны низкого). Уплотнения устанавливают в местах прохода ротора сквозь диафрагмы во избежание перетечек пара из ступени в ступень в обход сопел.

На переднем конце вала устанавливается предельный регулятор (регулятор безопасности), автоматически останавливающий турбину при увеличении частоты вращения на 10--12 % сверх номинальной.

6.3.2 Задание

В данной лабораторной работе необходимо определить давление в котле и число оборотов турбины при различных положениях регулятора мощности. На основании полученных данных найти зависимость между двумя показаниями.

6.3.3 Порядок выполнения работы

-Включить в сеть УМК;

-пакетный выключатель «СЕТЬ» перевести в положение «Включено»;

-открыть вентиль продувки котла, вентиль заливки должен быть закрыт;

-закрыть ГПЗ;

-включить все КИП;

-по приборам «ПАРАМЕТРЫ СЕТИ» убедиться, что стенд находится под напряжением;

-поворотом против часовой стрелки поставить переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» в положение «100».При включении регулятора должен загореться индикатор «100%». При включении данного положения регулятора включаются в работу оба нагревателя общей мощностью 2500 Вт. При необходимости, можно производить нагрев и в другом режиме.

-в процессе нагрева воды в котле периодически следить за показанием КИП;

-довести до кипения воду в котле (при этом будет наблюдаться интенсивный выброс пара через вентиль продувки котла), температура воды в котле при этом будет находиться в пределах 97-102 С^о, с учётом погрешности прибора;

-по достижению температуры воды в котле 97-102 С^о включить КЭН

-после того, как вода закипела, закрыть вентиль продувки, тем самым начинать набор давления в котле;

-по достижению давления 0,3-0,4 кг/см² резким открытием вентиля продувки выбросить в атмосферу конденсат, скопившийся в паропроводе, через 2-3 с вентиль продувки опять закрыть;

-после достижения давления в котле 0,8-0,9 кг/см² резким открытием ГПЗ подать пар в турбину, тем самым, дать толчок. Открытие ГПЗ следует производить достаточно быстро, поскольку для толчка турбины необходимо преодолеть силу трения покоя;

-после того, как турбина начала набирать обороты, переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» перевести в положение «50», чтобы не создавать большого давления в котле.

После выполнения данных операций записать показания приборов «Давление в котле» и «Обороты турбины»

Поочерёдным переключением регулятора мощности в положения 25%,50%,75%,100% записывать показания давления и оборотов.

Исходя из полученных данных составить график зависимости числа оборотов от давления (для построения графика воспользоваться программой «Microsoft Excel»).

6.3.4 Содержание отчета о работе

Отчет о работе должен содержать: наименование и цель работы, краткое описание методики экспериментального определения тепловой мощности водогрейного котла, таблицы результатов измерений и расчетов, расчеты, график.

6.3.5 Контрольные вопросы

1) Что называется паротурбинной установкой?

2) Какие существуют ПТУ?

3) Принцип работы ПТУ.

4) Какие преобразования энергии происходят при работе ПТУ?

5) Какие методы регулирования частоты применяются на ТЭЦ?

6.4 Лабораторная работа №3

Тема работы: определение зависимости вырабатываемого напряжения от частоты вращения ротора.

Цель работы: изучить устройство генератора переменного тока; исследовать зависимость величины напряжения на шинах генератора от частоты вращения ротора турбины.

6.4.1 Краткие теоретические сведения

Генератор переменного тока (альтернатор) является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Напряжение (разность потенциалов, падение потенциалов) между точками A и B -- отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда.

Частота -- физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов, совершённых за единицу времени. Единицей частоты в Международной системе единиц (СИ) в общем случае является Герц (Гц, Hz). Величина, обратная частоте, называется периодом.

6.4.2 Задание

В данной лабораторной работе необходимо определить тепловую мощность котла и зависимость между числом оборотов турбины и напряжением, снимаемым с генератора.

6.4.3 Порядок выполнения работы

-Включить в сеть УМК;

-пакетный выключатель «СЕТЬ» перевести в положение «Включено»;

-открыть вентиль продувки котла, вентиль заливки должен быть закрыт;

-закрыть ГПЗ;

-включить все КИП;

-по приборам «ПАРАМЕТРЫ СЕТИ» убедиться, что стенд находится под напряжением;

-поворотом против часовой стрелки поставить переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» в положение «100».При включении регулятора должен загореться индикатор «100%». При включении данного положения регулятора включаются в работу оба нагревателя общей мощностью 2500 Вт. При необходимости, можно производить нагрев и в другом режиме.

-в процессе нагрева воды в котле периодически следить за показанием КИП;

-довести до кипения воду в котле (при этом будет наблюдаться интенсивный выброс пара через вентиль продувки котла), температура воды в котле при этом будет находиться в пределах 97-102 С^о, с учётом погрешности прибора;

-по достижению температуры воды в котле 97-102 С^о включить КЭН;

-после того, как вода закипела, закрыть вентиль продувки, тем самым начинать набор давления в котле;

-по достижению давления 0,3-0,4 кг/см² резким открытием вентиля продувки выбросить в атмосферу конденсат, скопившийся в паропроводе, через 2-3 с вентиль продувки опять закрыть;

-после достижения давления в котле 0,8-0,9 кг/см² резким открытием ГПЗ подать пар в турбину, тем самым, дать толчок. Открытие ГПЗ следует производить достаточно быстро, поскольку для толчка турбины необходимо преодолеть силу трения покоя;

-после того, как турбина начала набирать обороты, переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» перевести в положение «25», чтобы не создавать большого давления в котле.

Записать показания приборов «ОБОРОТЫ ТУРБИНЫ» и «НАПРЯЖЕНИЕ» на генераторе.

Поочерёдным переключением регулятора мощности в положения 50%,75%,100% записывать показания напряжения и оборотов.

Исходя из полученных данных составить график зависимости напряжения от частоты вращения ротора (для построения графика воспользоваться программой «Microsoft Excel»).

6.4.4 Содержание отчета о работе

Отчет о работе должен содержать: наименование и цель работы, краткое описание методики экспериментального определения тепловой мощности водогрейного котла, таблицы результатов измерений и расчетов, расчеты, график.

6.4.5 Контрольные вопросы

1) Что называется частотой?

2) В чём заключается физический смысл напряжения?

3) Принцип работы генератора.

4) Генераторы каких мощностей устанавливаются на современных ТЭЦ?

5) Преимущества и недостатки электрогенераторов.

6.5 Лабораторная работа №4

Тема работы: расчёт водяного теплообменника

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом работы водяного теплообменника.

6.5.1 Краткие теоретические сведения

Теплообменник, теплообменный аппарат -- устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего теплоносителя к холодному (нагреваемому). Теплоносителями могут быть газы, пары, жидкости. В зависимости от назначения теплообменные аппараты используют как нагреватели и как охладители. Применяется в технологических процессах нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности, в энергетике и коммунальном хозяйстве.

6.5.1.1 Основные типы теплообменников

Теплообменники по способу передачи теплоты подразделяют на поверхностные, где отсутствует непосредственный контакт теплоносителей, а передача тепла происходит через твёрдую стенку, и смесительные где теплоносители контактируют непосредственно. Поверхностные теплообменники в свою очередь подразделяются на рекуперативные и регенеративные, в зависимости от одновременного или поочерёдного контакта теплоносителей с разделяющей их стенкой.

6.5.1.2 Конструкции теплообменников

Конструкционно теплообменники подразделяют на:

а) объемные одна из сред имеет значительный объем в теплообменнике, одна среда сосредоточена в баке большого объема, вторая протекает через змеевик;

б) скоростные (кожухотрубные) среды движутся с достаточно большой скоростью для увеличения коэффициента теплоотдачи, много мелких трубочек находятся в одной большой (кожух), среды движутся одна в межтрубном пространстве, другая внутри трубочек, обычно в трубочках находится более «грязная» среда, так как их легче чистить;

в) пластинчатый теплообменник состоит из набора пластин, среды движутся между пластинами, прост в изготовлении (штампованные пластины складываются с прокладками между ними), легко модифицируется (добавляются или убираются пластины), хорошая эффективность (большая площадь контакта через пластины);

г) пластинчато-ребристый теплообменник в отличие от пластинчатого теплообменника состоит из системы разделительных пластин, между которыми находятся ребристые поверхности - насадки, присоединенные к пластинам методом пайки в вакууме.

С боков каналы ограничиваются брусками, поддерживающими пластины и образующие закрытые каналы. Таким образом, в основу пластинчато-ребристого теплообменника положена жесткая и прочная цельнопаянная теплообменная матрица, построенная по сотовому принципу и работоспособная (даже в исполнении из алюминиевых сплавов) до давления 100 атм. и выше. В пластинчато-ребристых теплообменниках существует большое количество насадок, что позволяет подбирать геометрию каналов со стороны каждого из потоков, реализовывая оптимальную конструкцию. Основные достоинства данного типа теплообменников - компактность (до 4000 м2/м3) и легкость. Последнее обеспечивается за счет применения при изготовлении теплообменной матрицы пакета из тонколистовых деталей из легких алюминиевых сплавов.

д) спиральный теплообменник представляет собой два спиральных канала, навитых из рулонного материала вокруг центральной разделительной перегородки -- керна, среды движутся по каналам. Одно из назначений спиральных теплообменников -- нагревание и охлаждение высоковязких жидкостей.

При выборе между пластинчатыми и кожухотрубными теплообменниками предпочтительными являются пластинчатые, коэффициент теплопередачи которых более чем в три раза больше, чем у традиционных кожухотрубных. Кроме того, коэффициент полезного действия пластинчатых теплообменников составляет 90-95 %, а занимаемая площадь в 3-4 раза меньше, чем для кожухотрубных.

В тоже время пластинчатые теплообменники, оснащённые средствами автоматики, регулирования и надёжной арматурой, позволяют снизить количество теплоносителя, идущего на нагрев воды. А значит, и диаметры трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, снизить нагрузки на сетевые насосы и, соответственно, уменьшить потребление электроэнергии и др.

Но на данный момент стали появляться современные кожухотрубные теплообменники, оснащенные трубками, профилированными таким образом, чтобы рост гидравлического сопротивления ненамного превышал рост теплоотдачи вследствие применения турбулизаторов потока. Это достигается накаткой на внешней поверхности трубы кольцевых или винтообразных канавок, вследствие образования которых на внутренней поверхности трубы образуются плавно очерченные выступы небольшой высоты, интенсифицирующие теплоотдачу в трубах. Данная технология, в дополнение к таким важным показателям как высокая надежность (также при гидравлическом ударе) и меньшая стоимость, дает отечественному кожухотрубному оборудованию дополнительные преимущества по сравнению с иностранными пластинчатыми аналогами. Но это преимущество исчезает при первой промывке такого теплообменника, т.к. очистка внутренних поверхностей трубок с винтообразными канавками практически невозможна и ведет к быстрому выходу такого теплообменника из строя.

Серьёзной проблемой является коррозия теплообменников. Для защиты от коррозии применяется газотермическое напыление трубных досок, труб пароперегревателей. Это относится только к кожухотрубным теплообменникам, изготовленных из углеродистой стали. Пластинчатые теплообменники в подавляющем большинстве изготавливаются из нержавеющей стали.

6.5.2 Задание

В данной лабораторной работе необходимо исследовать нагревание воды в тепловом отборе паротурбинной установки, вычислить расход пара на теплофикационный отбор.

6.5.3 Порядок выполнения работы

-Включить в сеть УМК;

-пакетный выключатель «СЕТЬ» перевести в положение «Включено»;

-открыть вентиль продувки котла, вентиль заливки должен быть закрыт;

-закрыть ГПЗ;

-включить все КИП;

-по приборам «ПАРАМЕТРЫ СЕТИ» убедиться, что стенд находится под напряжением;

-поворотом против часовой стрелки поставить переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» в положение «100».При включении регулятора должен загореться индикатор «100%»При включении данного положения регулятора включаются в работу оба нагревателя общей мощностью 2500 Вт. При необходимости, можно производить нагрев и в другом режиме.

-в процессе нагрева воды в котле периодически следить за показанием КИП;

-довести до кипения воду в котле (при этом будет наблюдаться интенсивный выброс пара через вентиль продувки котла), температура воды в котле при этом будет находиться в пределах 97-102 С^о, с учётом погрешности прибора;

-по достижению температуры воды в котле 97-102 С^о включить КЭН;

-после того, как вода закипела, закрыть вентиль продувки, тем самым начинать набор давления в котле;

-по достижению давления 0,3-0,4 кг/см² резким открытием вентиля продувки выбросить в атмосферу конденсат, скопившийся в паропроводе, через 2-3 с вентиль продувки опять закрыть;

- перед пуском турбины записать показания прибора «ТЕМПЕРАТУРА СЕТЕВОЙ ВОДЫ»;

-после достижения давления в котле 0,8-0,9 кг/см² резким открытием ГПЗ подать пар в турбину, тем самым, дать толчок. Открытие ГПЗ следует производить достаточно быстро, поскольку для толчка турбины необходимо преодолеть силу трения покоя;

-после того, как турбина начала набирать обороты, переключатель «РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ» перевести в положение «50».

Засечь время нагревания сетевой воды от начальной температуры Т₁ до температуры 40С⁰ Т₂.

Поскольку масса воды в теплообменнике известна (0.9кг), то можно рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания сетевой воды до 40 С⁰.

Q=cm(T₂-T₁) (6.8)

где m- масса воды в теплообменнике, кг

T₂-конечная температура сетевой воды, С⁰

T₁- начальная температура сетевой воды, С⁰;

С принять равной 4200Дж/кг*С⁰

Теперь, зная время нагревания можно определить мощность, потребляемую теплообменником

N=Q/T, (6.9)

где Т- время нагревания сетевой воды от Т₁ до 40 С⁰, с

Q-количество теплоты, отданное теплообменнику, Дж

Поскольку нагревание в теплообменнике происходило при включении режима 50% мощности котла, то мощность, потребляемая турбиной, в этот момент будет равна:

N_тур.=(N_ном/2)*з (6.10)

де N_ном равна 2500 Ватт,

з-КПД котла

Зная потребляемую турбиной мощность, можно рассчитать какой процент тепловой мощности забирает теплофикационный отбор:

n=/N_тур, % (6.11)

где Т-время нагревания сетевой воды

T₁ и T₂- начальное и конечное значение температуры сетевой воды соответственно, С⁰

m- масса воды в теплообменнике, кг

С принять равной 4200Дж/кг*С⁰

6.5.4 Содержание отчета о работе

Отчет о работе должен содержать: наименование и цель работы, краткое описание методики экспериментального определения тепловой мощности водогрейного котла, таблицы результатов измерений и расчетов, расчеты.

6.5.5 Контрольные вопросы

1) Какие существуют виды теплообменников?

2) Принцип действия поверхностного теплообменника.

3) Какие тепловые процессы происходят в теплообменниках?

4) Назначение теплообменников.

5) Методы защиты теплообменников от коррозии.

7. Охрана труда

7.1 Анализ причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний

Анализ несчастных случаев является одним из основных путей борьбы с производственным травматизмом. Только после выявления истинных причин того или иного несчастного случая на производстве появляются возможности для поиска путей исключения или снижения травматизма. Анализ травматизма и заболеваемости на производстве проводится, как правило, по актам расследования несчастных случаев, профессиональных заболеваний, листкам временной нетрудоспособности. Наиболее распространенный на практике анализ травматизма и заболеваемости - это изучение причин возникновения опасных и вредных производственных факторов.

Производственная травма - повреждение здоровья работника, полученное при исполнении им трудовых обязанностей, приведшее к утрате трудоспособности.

Профессиональное заболевание - хроническое или острое заболевание, вызванное воздействием на работника вредных производственных факторов в связи с выполнением работником своих трудовых (служебных) обязанностей.

Различают острые и хронические профессиональные заболевания. К острым относят профессиональные заболевания, возникшие внезапно (в течение одной рабочей смены) из-за воздействия вредных производственных факторов с большим превышением предельно допустимого уровня или предельно допустимой концентрации.

Профессиональное заболевание, при котором заболело два и более работников, называется групповым профессиональным заболеванием.

Предельно допустимый уровень производственного фактора - это уровень производственного фактора, воздействие которого при работе установленной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводит к травме, заболеванию или отклонению в состоянии здоровья в процессе работы или в отдалённые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Острое профессиональное заболевание возможно в виде ожога глаз ультрафиолетовым излучением при выполнении сварочных работ, при отравлении хлором, оксидом углерода и др.

Хронические профессиональные заболевания развиваются после многократного и длительного воздействия вредных производственных факторов, например, вибрации, производственного шума и др.

Неблагоприятные (вредные) условия труда могут создаваться запыленностью, загазованностью, повышенной влажностью, производственным шумом, вибрацией, неудобной рабочей позой, тяжёлым физическим трудом и др.

Причины травматизма и профессиональных заболеваний принято подразделять на организационные, технические, санитарно-гигиенические, психофизиологические.

- Организационные причины травматизма и профзаболеваний целиком зависят от уровня организации труда на предприятии - отсутствие или неудовлетворительное проведение обучения и инструктажа, отсутствие проекта производства работ, несоблюдение режима труда и отдыха, неправильная организация рабочего места, отсутствие, неисправность или несоответствие условиям работы средств индивидуальной защиты, неудовлетворительный надзор за производством работ и т.д.

- Технические причины травматизма и профзаболеваний можно характеризовать как причины, не зависящие от уровня организации труда на предприятии, - конструктивные недостатки оборудования, инструментов и приспособлений, несовершенство технологических процессов, средств сигнализации и блокировок и т.д. Эти причины иногда называют также конструкторскими или инженерными.

- Санитарно-гигиенические причины связаны с неблагоприятными метеорологическими условиями труда, повышенными уровнями шума, вибрации, концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны, наличием вредных излучений, нерациональным освещением и т.д.

- Психофизиологические причины обусловлены физическими и нервно-психическими перегрузками, нервно-эмоциональным перенапряжением, несоответствием условий труда анатомо-физиологическим особенностям работающего, неудовлетворительным психологическим климатом в коллективе и др.

Различают 2 основных метода, применяемых для профилактики производственного травматизма: ретроспективный и прогностический

Ретроспективные методы (статистический, монографический, топографический) требуют накопления данных о несчастных случаях. В этом и кроется один из главных недостатков.

Прогностические методы позволяют изучать опасность на основе логико-вероятностного анализа, правил техники безопасности, мнений экспертов, специальных экспериментов.

Статистический метод анализа несчастных случаев базируется на анализе статистического материала, накопленного за несколько лет по предприятию или в отрасли. Он представляет собой совокупность приемов, основанных на целенаправленном сборе, накоплении и обработке информации о несчастных случаях с последующим расчетом статистических показателей. Для этого изучаются несчастные случаи по актам формы Н-1 и другим отчетам предприятий за определенный период времени. Данный метод позволяет определить динамику травматизма и его тяжесть на отдельных участках производства, в цехах, на предприятиях или в отраслях промышленности и выявить закономерности его роста или снижения.

Разновидностями статистического метода являются групповой и топографический методы.

При групповом методе травмы подбираются по отдельным однородным признакам: времени травмирования; возрасту, квалификации и специальности пострадавших; видам работ; причинам несчастных случаев и т.д. Это позволяет выявить недостатки оборудования, организации работ или условий труда.

При топографическом методе все несчастные случаи систематически наносятся условными знаками на план расположения оборудования в цехе, на участке. Скопление таких знаков на каком-либо оборудовании или рабочем месте характеризует его повышенную травмоопасность и способствует принятию соответствующих профилактических мер.

Важным дополнением статистического метода является монографический (клинический) метод анализа травматизма.

Монографический (клинический) метод заключается в углубленном анализе объекта обследования в совокупности со всей производственной обстановкой. Изучению подвергаются технологические и трудовые процессы, оборудование, применяемые приспособления и инструменты, средства коллективной и индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется оценке режимов труда и отдыха работающих, ритмичности работы предприятия (цеха). При этом выявляются скрытые опасные факторы, способные привести к несчастному случаю.

В настоящее время применяются и другие методы анализа производственного травматизма - экономический, эргономический, психологический, используется также способ моделирования.

На практике для сравнительного анализа состояния травматизма на предприятиях широко применяют статистический метод, где используют относительные количественные показатели: коэффициенты частоты, тяжести, нетрудоспособности, смертности и экономические показатели травматизма.

Коэффициент частоты К_ч выражает количество несчастных случаев, приходящихся на 1000 работающих. Обычно К_ч определяется за год:

(7.1)

где N - количество учтенных несчастных случаев, приведших к потере трудоспособности;

Р - среднесписочная численность работающих за этот же период времени.

Коэффициент тяжести К_т определяют по формуле

(7.2)

где Д - число дней нетрудоспособности, вызванных несчастными случаями, по которым закончилась временная нетрудоспособность (закрыты листки нетрудоспособности).

Коэффициент тяжести выражает число дней нетрудоспособности, приходящихся на одну травму.

В приведенной формуле коэффициент тяжести не отражает фактической тяжести несчастных случаев, так как при расчете не берутся случаи, нетрудоспособность которых не закончилась в отчетный период, и этот показатель также не учитывает потерь, связанных с полным выбытием погибших из трудового процесса. Поэтому при анализе травматизма подсчитывается коэффициент нетрудоспособности К_нт который показывает, сколько дней нетрудоспособности по травматизму приходится на тысячу работающих:

(7.3)

Материальные последствия М по каждой из основных причин производственного травматизма вычисляются по формуле:

(7.4)

где М_т - общая сумма материального ущерба от производственного травматизма;

У_т - доля числа дней нетрудоспособности по каждой причине производственного травматизма от общего их количества. У_т определяется по формуле:

(7.5)

где Д_т - число дней нетрудоспособности по каждой основной причине производственного травматизма (основная причина производственного травматизма определяется по данным пункта акта формы Н-1);

Д_тп - то же в целом по предприятию или производственному объединению (определяется по данным формы 7-ТВН статистической отчетности).

В таблице 7.1 представлены сведения о несчастных случаях, произошедших на ТЭЦ-3 за последние 5 лет.

Таблица 7.1

Сведения о несчастных случаях на ТЭЦ-3

п/п	Показатели	2005	2006	2007	2008	2009
1	Численность работающих	1601	1532	1475	1559	1972
	Количество несчастных случаев	9	10	6	7	8
	в т.ч. групповых	-	-	1	-	-
	Количество пострадавших	9	10	6	7	8
	в т.ч. со смертельным исходом	1	1	-	2	-
4	Количество дней нетрудоспособности по больничному листу	187	286	230	302	162
5	Коэффициент частоты	5,6	6,5	4,0	4,5	4,0
6	Коэффициент тяжести	20,7	28,6	38,3	43,1	20,3

Из данной таблицы следует, что за последние годы, в связи с увеличением мер по улучшению условий и охраны труда, на предприятии уменьшилось количество несчастных случаев, приходящихся на 1000 работающих, а также количество дней нетрудоспособности.

7.2 Расчет искусственного освещения учебной лаборатории

Оптимально спроектированная система освещения играет существенную роль в снижении производственного травматизма. Она уменьшает потенциальную опасность многих производственных факторов, создает нормальные условия работы органам зрения и повышает общую работоспособность организма.

Помещение (аудитория 05б главного корпуса КарГТУ), в котором будет эксплуатироваться собранный стенд, показано на рисунке 7.1. Данное помещение расположено в главном корпусе КарГТУ, на нулевом этаже. Аудитория рассчитана на 24 студента и преподавателя. Естественное освещение недостаточно для нормальной работы в дневное время (имеются два окна шириной 1,5 метра и длиной 1,5 метра, окна зарешечены).

Произведем расчёт общего электрического освещения учебной лабораторией.

Параметры помещения: а=10 - длина помещения, м;

b=8 - ширина помещения, м;

h=3 - высота помещения, м;

S=80 - площадь помещения, м².

В настоящее время используют три типа источников света: лампы накаливания, люминесцентные лампы и лампы ДРЛ (ртутно-кварцевые лампы с исправленной цветностью). Светильники выбирают по характеристикам светораспределенности, блескости, экономическим показателям и по условиям среды помещений. Во взрыво- и пожароопасных помещениях применяют светильники специального исполнения. Расчет мощности осветительной установки в целом и каждого осветительного прибора отдельно обеспечивает минимальную освещенность. Расчет общего равномерного освещения для горизонтальной рабочей поверхности проводится по методу светового потока (коэффициента использования), учитывающему световой поток, отраженный от потолка и стен. Световой поток лампы Ф, лм, при лампах накаливания или световой поток группы ламп светильника при люминесцентных лампах рассчитывается по формуле:

, лм (7.6)

где Е_н - нормируемая минимальная освещенность, лк;

S - площадь освещаемого помещения;

z - коэффициент неравномерности освещения;

k - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности из-за загрязнения и старения лампы;

N - число светильников;

n - число ламп в светильнике;

- коэффициент использования осветительной установки.

Принимаем значения коэффициентов:

z = 1,1 - 1,5;

k= 1,2 - 1,7;

= 1,2 - 0,7.

Значение определяем в зависимости от показателя помещения i.

Лаборатория с размерами 10 8 3 м ; Е_н ( для работ малой точности и со средним контрастом объекта с фоном, фон темный) = 150 лк; коэффициент отражения потока для потолка _пот = 70 ? и для стен _ст=50 ?.

Определяем индекс помещения:

, (7.7)

где а - ширина помещения, м;

b- длина помещения, м;

h - высота помещения, м.

Принимаем коэффициент использования = 43 ?

Светильники размещаем в два ряда, N_р = 2.

Определяем необходимый световой поток ламп в каждом ряду:

Устанавливаем в светильнике по две лампы ЛБ (n=2) мощностью 40 Вт и световым потоком Ф_л = 3000 лм.

Определяем число светильников N в ряду:

, шт, (7.8)

где Ф_р - общий световой поток ламп в ряду, лм;

n - число ламп в светильнике;

Ф_л - световой поток одной лампы, лм.

Электрическая мощность N_э всей осветительной сети:

, Вт, (7.9)

где Р_л - мощность одной лампы, Вт.

В помещении, для которого производился расчет, используем светильники типа ЛДОР с лампами типа ЛБ, которые устанавливаем в два ряда по одному светильнику или по две лампы в каждом ряду.

В последнее время огромную популярность у потребителей завоевали энергосберегающие лампы (компактные люминесцентные лампы), причем как при использовании в домашних условиях, так и на предприятиях и офисах. Современные энергосберегающие лампы позволяют заменить стандартные лампы накаливания с патроном Е14 и Е27 без каких-либо модернизаций светильников. У этих ламп за счет встроенной электронной схеме срок службы по сравнению с обычными лампами накаливания увеличен до 10 раз. Экономичность компактных люминесцентных ламп так же выше ламп накаливания в 5 раз. Энергосберегающие лампы при работе практически не нагреваются, они могут работать в постоянном режиме в местах, где требуется освещение на протяжении всех суток.

Исходя из вышеперечисленного, для данного помещения возможно использование люминесцентных ламп марки CE A23/827 Е27 мощностью 23Вт и световым потоком 1400 лм. Обладая нужным суммарным световым потоком, они значительно экономят электроэнергию.

7.3 Мероприятия по улучшению условий и охраны труда на ТЭЦ-3

Основные принципы политики на ТЭЦ-3 в области охраны труда - приоритет жизни и здоровья работников на протяжении их производственной деятельности, обеспечение гарантий права работников на охрану труда.

Правовой основой организации работы по охране труда в республике является Конституция Республики Казахстан. Кроме этого, основополагающими документами по охране труда для работников ТЭЦ-3 являются инструкции по охране труда, выполненные на предприятии в соответствии с нормативно правовой базой в области безопасности при производстве работ.

Для повышения уровня подготовки персонала по вопросам охраны труда на станции проводят мероприятия, включающие изучение правил техники безопасности, законодательства охраны здоровья граждан и внедрение опыта по охране труда на других предприятиях.

Для профилактики травматизма и профессиональной заболеваемости на ТЭЦ-3 проводится работа по организации и контролю за соблюдением правил и норм охраны труда, промышленной санитарии, а также за проведением санитарно-оздоровительных мероприятий. На станции организованы обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры. Для предотвращения возникновения профессиональных заболеваний своевременно проводятся профилактические и реабилитационные мероприятия.

На ТЭЦ-3 большое внимание уделяется следующим вопросам:

- подготовка персонала по новым должностям;

- проведение предэкзаменационной подготовки по охране труда, пожарной и промышленной безопасности;

- проведение специальной подготовки для оперативного персонала;

- обучение персонала приемам оказания первой медицинской помощи пострадавшим;

- проведение противоаварийных и противопожарных тренировок;

- регулярное проведение дней охраны труда и пожарной безопасности (в первый вторник каждого месяца).

На ТЭЦ-3 проведен ряд мероприятий по улучшению условий и охраны труда, запланированных на 2010 год.

По улучшению условий труда проведено:

- своевременная выдача инвентаря, спецодежды, средств индивидуальной защиты;

- ремонт паропровода, что способствовало уменьшению шума в цеху;

- ремонт ГПЗ ТА №3.

По повышению безопасности труда проведено:

- освидетельствование ГОСГОРТЕХНАДЗОР:

- паропровода;

- ПСВ-200;

- ПСВ-500-1,2,3 (сосуды, работающие под давлением);

- ПСВ-315-1,2,3;

- ПСГ 1,2 ТА 1-4;

- ПВД 1,2,3 ТА 3;

- ПНД 1,2,3,4 ТА3;

- текущий ремонт турбоагрегатов ТА №3 (Т-110/120/130);

- капитальный ремонт ПЭН-4;

- ремонт СЭН-6.

7.4 Техника безопасности при работе на стенде

Во избежание получения студентами производственных травм перед началом работы необходимо принять ряд мер:

а) произвести визуальный осмотр стенда, чтобы выявить возможные дефекты оборудования, в случае их наличия принять все возможные меры для их устранения;

б) проверить давление в системе, необходимо чтобы оно не превышало норму;

в) провести инструктаж по технике безопасности, при этом каждый студент должен расписаться о прохождении инструктажа в журнале по ТБ.

Во время проведения лабораторных работ необходимо следить за состоянием приборов, в случае их неисправности выключить все оборудование стенда и отключить его от сети.

В случае получения студентами термических ожогов при выполнении лабораторных работ необходимо срочно сообщить преподавателю и оказать первую медицинскую помощь.

В учебных лабораториях наиболее благоприятных условий безопасности можно достигнуть не заземлением или занулением оборудования, а изолирующими полами (сухими деревянными и т. п.) и изолирующими резиновыми ковриками. Заземления или зануления при этом не только не требуется, а наоборот, оно увеличило бы опасность одновременного прикосновения к токопроводящим и заземленным частям.

Для защиты от токов коротких замыканий и перегрузок предусмотрены автоматы типа ВА 47-29 с электромагнитными расцепителями. Уставка выбирается таким образом, что при токе, превышающем заданное значение, автомат срабатывает и отключает стенд. Если учебные стенды размещены вблизи батарей отопления, водопроводных труб и других частей, связанных с землей, эти части следует изолировать, оградив деревянными решетками.

После выполнения всех работ необходимо убедиться, что стенд полностью отключен от сети.

Если освещение в лабораторном помещении в вечернее время суток ниже нормы, следует установить достаточное количество приборов освещения.

8. Промышленная экология

Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость условий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности человека и развитие производственных сил привлекает постепенное внимание к проблеме взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды.

На ранней стадии развития теплоэнергетики основным проявлением этого внимания был поиск в окружающей среде ресурсов, необходимых для обеспечения теплоэнергопотребления и стабильного теплоэнергоснабжения предприятий и жилых зданий. В дальнейшем границы проблемы охватили возможности более полного использования природных ресурсов путём изыскания и рационализации процессов и технологии, добычи и обогащения, переработки и сжигания топлива, а также совершенствования теплоэнергетических установок.

На современном этапе проблема взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды приобрела новые черты, распространяя своё влияние на огромные территории, большинство рек и озёр, громадные объемы атмосферы и гидросферы Земли.

Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха (О₂), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ). В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.

Атмосферовоздушная среда является самой уязвимой составляющей окружающей среды. Без нее невозможна жизнедеятельность человека, существование и развитие животного и растительного мира, так как в ней содержится основная часть кислорода воздуха, имеющегося на планете. Вследствие тесной и неразрывной взаимосвязи всех природных составляющих окружающей среды, загрязнение атмосферы неизбежно отражается на других средах: гидросфере, литосфере, биосфере.

Одним из основных и самых крупномасштабных источников загрязнения атмосферы являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива нетоксичные углекислый газ (СО₂) и водяной пар. Кроме этого, в воздушную среду выбрасываются такие вредные вещества, как оксиды серы, азота, углерода, в частности угарный газ (СО), соединения тяжёлых металлов, таких как свинец, сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твёрдого топлива, канцерогенный бензопирен (С₂₀Н₁₂).

Учёными подсчитано, что ТЭС и ТЭЦ выделяют 46% всего сернистого ангидрида и 25% угольной пыли, выбрасываемой в атмосферу промышленными предприятиями. Причиной загрязнений такого масштаба является развитие экологически несостоятельных технологических процессов, то есть таких, которые создают удовлетворение потребностей человека в тепловой и электрической энергии, но одновременно с этим и недопустимое загрязнение окружающей среды. Эти процессы развиваются без принятия эффективных мер, предупреждающих загрязнение атмосферы.

Особенно опасны сернистый ангидрид, диоксид серы и оксиды азота, выделяемые в атмосферу ТЭЦ, поскольку они переносятся на большие расстояния и осаждаются, в частности, с осадками на поверхность земли, загрязняя гидросферу и литосферу. Одним из особенно ярких проявлений этой картины являются кислотные дожди. Эти дожди образуются вследствие поступлений от сгорающего топлива и уходящих в атмосферу на большую высоту дымовых газов, в основном двуокиси серы и окислов азота. Получающиеся при этом в атмосфере слабые растворы серной и азотной кислоты могут выпадать в виде осадков иногда через несколько дней в сотнях километров от источника выделения.

В первую очередь при анализе взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива (в особенности органического), так как при его сжигании образуется большое количество вредных соединений (оксиды азота, серы, сажа, соединения свинца, водяной пар).

При сжигании твёрдого топлива в котлоагрегатах ТЭЦ образуется большое количество золы, диоксида серы (SO₂), оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO₂, так как в мазуте содержится менее 2% серы.

Исследования показали, что вблизи мощных станций и централей, в атмосферу выбрасывается 280-360 тонн SO₂ в сутки.

Одним из факторов воздействия ТЭЦ, работающих на угле, являются выбросы систем складирования, транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. При транспортировке и складировании возможно не только пылевое загрязнение, но и выделение продуктов окисления топлива.

В Карагандинской области сложилось неудовлетворительное положение, связанное с нарушением проектных решений в эксплуатации накопителей промышленных отходов, а также неосуществлением строительства и ввода новых мощностей по их хранению. Следствием этого является пыление отработанных и действующих золоотвалов и загрязнение прилегающих земель.

При сжигании каменного угля остаётся очень большое количество зольных отходов, которые вывозятся за город на золоотвалы. Золоотвалы, в большинстве своём, очень плохо оборудованы и зола разносится на значительные расстояния. Кроме того, что зола загрязняет атмосферу, оседая на землю, она скапливается, покрывая поверхность почвы плотным слоем. Это способствует образованию техногенных пустынь.

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу, гидросферу, литосферу и во время пребывания ведущие себя по-разному (изменяется t, свойства), называются примесными выбросами.

Можно выделить несколько основных групп наиболее важных взаимодействий теплоэнергоустановок с конденсированными компонентами окружающей среды:

а) водопотребление и водоиспользование, обуславливающее изменение естественного материального баланса водной среды (перенос солей, питательных веществ);

б) осаждение на поверхности твёрдых выбросов продуктов сгорания органических топлив из атмосферы, вызывающее изменение свойств воды, её цветности, альбедо;

в) выпадение на поверхности в виде твёрдых частиц и жидких растворов продуктов выброса в атмосферу, в том числе: кислот и кислотных остатков, металлов и их соединений, канцерогенных веществ;

г) выбросы непосредственно на поверхность суши и воды продуктов сжигания твёрдых топлив(зола, шлаки), а также продуктов продувок, очистки поверхностей нагрева (сажа, зола);

д) выбросы на поверхность воды и суши твёрдых топлив при транспортировке, переработке, перегрузке;

е) выбросы твёрдых и жидких радиоактивных отходов, характеризуемых условиями их распространения в гидросфере и литосфере;

ж) выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: постоянное локальное повышение температуры в водоёме, временное повышение температуры, изменение условий ледосостава, зимнего гидрологического режима, изменение условий паводков, изменение распределения осадков, испарений, туманов;