Экономический эффект от внедрения имитационной модели системы электроснабжения

1. Экономический эффект от внедрения имитационной

модели системы электроснабжения

В соответсвии с методикой определения экономческой эффективности автоматизированных систем управления и решения задач с использованием ЭВМ на железнодорожном транспорте экономический эффект от внедрения в практику эксплуатации имитацмонной модели системы электроснабжения однопутного участка определяется по формуле:

Э=C_iC^А+Е_Н(К_i-K^A)+Э_НХ, (1)

где C_i - экономия годовых эксплуатационных средств в сфере эксплуатации

за счет повышения качества расчетов и возможности выбора

энергооптимальных режимов работы системы электроснабжения;

С^А - изменение годовых экплуатационных расходов в результате автоматического анализа схем электроснабжения в автоматизированных системах управления

Е_Н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,

Е_Н=1;

K_i - экономия капитальных вложений в сфере эксплуатаци;

Э_НХ - годовой эффект, получаемый вне транспорта.

Для данной задачи величина C_i складывается из трех составляющих:

C_i=(C_КУ+С_ПС+С_СХ)*К_СХ, (2)

где С_КУ - экономия эксплуатационных расходов за счет выбора оптимальной мощности компенсирующего устройства и места его установки при эксплуатации;

С_ПС - экономия эксплуатационных расходов за счет оптимальной установки пунктов параллельного соединения;

С_СХ - экономия эксплуатационных расходов за счет подбора оптимальной схемы питания;

К_СХ - количество участков со сложными схемами, для которых оптимизация режимов их работы позволяет экономить эксплуатационные расходы.

Каждую из этих составляющих можно определить по формуле:

C_i= * W_C * С * 365 * 10^-2, (3)

где - изменение процента потерь энергии;

W_C - расход энергии в сутки, кВт час;

С - стоимость одного часа электроэнергии в грн.

Изменение годовых эксплуатационных расходов С^А можно найти из выражения:

С^А = (С₁ - С₂) * L_CX * K_CX * 10^-2, (4)

где С₁ - затраты на анализ режимов работы участка со сложной схемой вручную, грн. / 100 км;

С₂ - затраты на анализ режимов работы участка со сложной схемой на ЭВМ, грн./ 100 км;

L_CX - средняя длина участка;

К_СХ - количество участков со сложеой схемой питания, расчитываемых в течение года.

При этом:

С₁= Т_СХ * Р_СХ * t₁ + T_TP * t₂ + T_C* t₁, (5)

где Т_СХ - трудоемкость ручного анализа режимов работы участков со

сложными схемами питания;

Р_СХ - коэффициент, учитывающий сложность схемы;

Т_ТР - затраты машинного времени на стандартные тяговые расчеты, выполненные на ЭВМ;

Т_С - трудоемкость обработки и производства данных опытных поездок, которые производяться службой локомотивного хозяйства с целью корректирования результатов стандартных тяговых расчетов;

t_{1 -} среднечасовая тарифная ставка;

t₂ - стоимость машинного часа на ЕС ЭВМ.

Затраты ан расчеты схемы на ПЭВМ определяются по формуле:

С₂ = Т₂ * t₃, (6)

где Т₂ - затраты машинного времени на расчеты;

t₃ - стоимость машинного часа на ПЭВМ.

Затраты содержат и затраты на разработку технического задания, технического проекта, рабочего проекта и т. д.

К^А = К^А_П + К^А_К, (7)

где К^А_П - предпроектные затраты;

К^А_К - капитальные вложения для решения задачи на ЭВМ.

При этом:

К^А_П = Ф_Р (Т_Р + Т_ВН), (8)

где Ф_Р - годовой фонд заработной платы разработчика ТЗ,ТП,РП;

Т_Р - трудоемкость разработки ТЗ,ТП,РП, человеко-лет;

Т_ВН - трудоемкость внедрения, человеко-лет.

Значение К^А_К принимается пропорцианально доле машинного времени, требуемого для решения задачи расчета режимов работы участка со сложной схемой питания:

К^А_К =К_АСУ * Т₂ / Т_ЭВМ, (9)

где К_АСУ - капитальные вложения на создание АСУ энергодиспетчерского пункта;

Т_ЭВМ - фонд рабочего времени ЭВМ за год.

Исходные данные для расчета экономической эффективности приведены в табл. 1. Экономический эффект от внедрения в практику эксплуатации программ расчета (для одной дистанции электроснабжения) составляет 5365 грн.

Исследования, проведенные по Донецкой железной дороге, показывают,что количество участков, требующих оптимизации системы электроснабжения лежит в пределах 12-15 шт. При этом экономический эффект от внедрения составляет 80475 грн. в год.

Расчет произведен с использованием цен 1996 года.

Исходя из приведенного выше расчета можно сделать вывод, что использование имитационной модели в практике эксплуатации железнодорожного тарнспорта является целесообразным и экономически выгодным.

Таблица 1

2. Безопасность труда при эксплуатации имитационной

модели системы электроснабжения однопутного

участка переменного тока

2.1 Анализ вредных и опасных факторов

Имитационная модель функционирует на базе IBM совместимой ПЭВМ, расположенной в отдельном помещении технического отдела дистанции электроснабжения, отвечающем требованиям, предъявляемым к машинному залу ВЦ. При работе на этом устройстве (на ПЭВМ с использованием имитационной модели) на человека будут действовать следующии вредные факторы [31]:

-недостаточное освещение естественным светом в неблагоприятные периоды дня;

-ионизирующее излучение дисплея ПЭВМ;

-электромагнитные поля дисплея ПЭВМ.

Также при этом присутсвуют следующие опасные факторы:

-возможность поражения электрическим током;

-пожарная опасность.

К современному производственному освещению предъявляются высокие требования гигиенического характера. Правильно спроектированное и выполненное освещение обеспечивает высокий уровень работоспособности,оказывает положительное психологическое воздействие на работающих,способствует повышению производительности труда.О важности вопросов производственного освещения для машинного зала говорит и тот факт, что условия деятельности операторов в ситеме “человек-машина” связаны с явным преобладанием зрительной информации - до 90% общего объема.В ВЦ, как правило, применяют одностороннее боковое естественное освещение. Причем светопроемы с целью уменьшени солнечной инсоляции устраивают с северной, северо-восточной или северо-западной ориентацией. В энергодиспнтчерских рабочие места операторов,работающих с дисплеями, располагают подальше от окон и таким образом, чтобы оконные проемы находились сбоку. Окна рекомендуется снабжать светорассеивающими шторами,регулируемыми жалюзи или солнцезащитной пленкой с металлизированными покрытием.

В тех случаях,когда естественного освещения в помещении недостаточно,устраивают совмещенное освещение. При этом дополнительное искусственное освещение применяют не только в темное, но и в светлое время суток. Для искуственного освещения помещений ВЦ следует использовать люминисцентные лампы, у которых высокая световая отдача (до 75 лм/Вт и более), продолжительный срок службы (до 10 000 ч), малая яркость светящейся поверхности, близкий к естественному спектральный состав излучаемого света,что обеспечивает хорошую цветопередачу. Вместе с тем необходимо учитывать недостатки этих ламп: высокая пульсация светового потока,необходимость применмния специальной пускорегулирующей аппаратуры,сложность их утилизации из-за наличия в лампах паров ртути. Наиболее приемлемыми для помещений ВЦ являются люминисцентные лампы ЛБ (белого света) и ЛТБ (тепло-белого цвета) мощностью 20,40 или 80 ВТ. Для исключения засветки экранов дисплеев прямыми световыми потоками светильники общего освещения располагают сбоку от рабочего места, параллельно линии зрения оператора и стене с окнами. Рекомендуемая освещенность для работы с экраном дисплея составляет 200 лк, а при работе с экраном в сочетании с работой над документами - 400 лк. Рекомендуемые яркости в поле зрения операторов должны лежать в пределах 1:5 - 1:10.

Электромагнитные поля и ионизирующее излучение являются следствием работы электронно-лучевой трубки дисплея ЭВМ и негативно влияют на организм человека. Наибольшая интенсивность электромагнитного поля имеет место сзади и по бокам дисплея на удалении до 1 м. Ионизирующее излучение направлено в сторону лицевой панели дисплея и имеет наибольшую интенсивность на удалении до 0.5 м.

Электрические установки,к которым относится практически все оборудование ПЭВМ,представляет для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие,вызывая термическое,электролитическое, механическое и биологическое действие. Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве тканей и биологических сред, что вызывает в них функциональные растройства. Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, крови и проявляется в изменении их физико-химического состава. Механическое действие тока приводит к разрыву мышечных тканей. Биологическое действие тока заключается в способности тока раздражать и возбуждать живые ткани организма. Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, то есть к повреждению организма,вызванному воздействием электрического тока или дуги (ГОСТ 12.1.009-76).Опасность прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки определяется величиной протекающего через тело человека тока. В общем случае величина этого тока зависит от схемы прикосновения человека к электрической сети.ВЦ отличается большим разнообразием используемых видов сетей,уровнем напряжения и рода тока. Так основное питание ВЦ осуществляется от трехфазной сети частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В. Наибольшую опасность представляет двухполюсное (двухфазное) прикосновение человека к токоведущим частям, когда он оказывается под полным напряжением сети и сила протекающего тока равна:

в сети постоянного тока или однофазной сети

I_ч=U_раб/R_ч,

где U_раб-рабочее напряжение сети;

R_ч-электрическое сопротивление тела человека.

Как видно из приведенных формул, сила тока, протекающего через тело человека, зависит только от напряжения сети и сопротивления человека. В этом случае единственной мерой, повышающей безопасность обслуживающего персонала, может быть понижение рабочего напряжения сети. Однако по техническим условиям напряжение питания отдельных блоков ПЭВМ составляет такие величины при которых сила тока, протекающего через тело человека, превышает пороговое значение силы неотпускающего тока и достигает значений фибриляционных токов.

Помещение энергодиспетчерской,оборудованной вычислительной техникой, относиться по пожарной опасности к категории В,так как там присутсвуют твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы. В современных ЭВМ очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располсгаются соединительные провода, коммутационные кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры отдельных узлов до 80 -100 ^оС.

При этом возможно оплавление изоляции соединительных проводов, их оголение и, как следствие, короткое замыкание, которое сопровождается искрением, ведет к недопустимым перегрузкам электронных схем. Последние перегреваясь, сгорают с разбрызгиванием искр.

Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Однако мощные, разветвленные, постоянно действующие системы вентиляции и кондиционирования представляют дополнительную пожарную опасность, так как,с одной стороны они обеспечивают подачу кислорода-окислителя во все помещения, а с другой- при возникновении пожара быстро распространяют огонь и продукты горения по всем помещениям и устройствам, с которыми связаны воздуховоды.

2.2 Проектные мероприятия

Отдельное помещение технического отдела, его размеры (площадь, обьем) должны в первую очередь соответствовать количеству работающих и размещаемому в них комплексу технических средств. В них предусматривают соответствующие параметры температуры, освещения, чистоты воздуха, обеспечивают изоляцию от производственных шумов и т. д. Для обепечения нормальных условий труда санитарные нормы СН-245-71 устанавливают на одого работающего обьем производственного помещения не менее 15 м³; площадь помещения, выгороженного стенами или глухими перегородками не менее 5 м². К помещениям, где расположены ЭВМ, предъявляются особые требования. Площадь их должна соответствовать площади, необходимой по заводским техническим условиям для данного типа ЭВМ. Высота зала над технологическим полом до подвесного потолка должна быть 3-3.5м.Расстояние между подвесным и основным потолками при этом должно быть 0.5- 0.8 м. Высоту подпольного пространства принимают равной 0.2-0.6 м(при прокладке в нем воздуховодов - не менее 0.3 м, а при наличии только кабелей - не менее 0.15-0.2м). Конструкции, расположенные в этом пространстве, не должны иметь острых ребер и заусенцев для исключения различных повреждений кабелей и соединительных проводов. Пространство между потолками в зале используют в качестве вентиляционного канала для размещения воздуховодов, противо пожарной сети и устройств освещения.

Рациональное цветовое оформление помещений направленно на улучшение санитарно-гигиенических условий труда, повышение производительности и безопасности. Окраска производственных помещений влияет на нервную систему человека, его настроения, восприятие запаха и в конечном итоге на производительность труда. Основные и производственные помещения целесообразно окрашивать в соответствии с цветом технических средств. Выбор цвета определяется рядом факторов, в том числе конструкцией здания, характером выполняемой работы, освещенностью, количеством работающих... Необходимо учитывать, что цвет является сильным психологическим стимулятором:

-красный цвет- увеличивает мускульное напряжение;

-оранжевый-стимулирует деятельность;

-желтый - стимулирует зрение и нервную систему;

-зеленый -успокаивает;

-голубой-ослабляет мускульное напряжение;

-фиолетовый - создает ощущение спокойствия.

Восприятие света в большой степени зависит от освещенности. Под влиянием различных источников света цвет поверхности меняет тон. Коэффициент отражения света материалами и оборудованием внутри помещений имеет большое значение для освещения: чем больше света отражается от поверхности, тем выше освещенность.Освещение помещений и оборудования должно быть мягким, без блеска, окраска интерьеров помещений должна быть спокойной для визуального восприятия.

Для создания благоприятных условий труда необходимо учитывать психофизические особенности человека, а также общую гигиеническую обстановку. Важную роль играет планировка рабочего места, которая должна удовлетворять требованиям удобства выполнения работ и экономии энергии и времени оператора,рационального использования производственных площадей и удобства обслуживания устройств ЭВМ, соблюдение правил охраны труда. При планировке рабочего места необходимо учитывать зоны досягаемости рук оператора при расположении дисплеев, клавиатуры и системного блока ЭВМ. Эти зоны, установленные на основании антропометрических данных человеческого тела, дают возможность рационально разместить как по горизонтали, так и по вертикали клавиатуру пульта и т. п. Учитывая специфику работы при использовании имитационной модели, полагаем, что наиболее удобная рабочая поза - сидя. Наиболее удобным считают сиденье, имеющее выемку, соответсвующую форме бедер, и наклон назад. Спинка стула должна быть изогнутой формы, обнимающей поясницу. Длина ее 0.3 м, ширина 0.11 м, радиус изгиба 0.3-0.33 м. При организации рабочего места следует принимать во внимание данные антропометрии. Движения работника должны быть такими, чтобы группы мышщ были нагружены равномерно, а лишние непроизводительные движения устранены. Во время работы часто возникают ситуации, в которых оператор ЭВМ за короткий срок должен принять правильное решение. Для успешного труда в таких условиях необходима рационально организованная окружающая среда, ограждающая работника от воздействия посторонних раздражителей, которыми могут быть мрачная окраска устройств ЭВМ и помещения, неудобное расположение клавиш управления и т. п. Поэтому всеми средствами нужно снижать утомление и напряжение оператора ЭВМ, создавая обстановку производственного комфорта.

Для устранения негативного влияния электромагнитного поля и ионизирующего излучения дисплея ЭВМ необходимо располагать рабочие места на расстоянии не менее 1.5 м друг от друга, оператор должен находиться не ближе 0.5 м от дисплея.Для дополнительной защиты от ионизирующего излучения и электромагнитного поля можно использовать защитные экраны.

Для предотвращения электротравматизма исключительно важное значение имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок ВЦ,проведение ремонтных, монтажных и профилактических работ. При этом под правильной организацией понимается строгое выполнение организационных и технических мероприятий и средств, установленных действующими “Правилами технической Эксплуатации электроустановок потребителей и правила безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей “ и “ Правилами устройства электроустановок “. Электрооборудование ВЦ в основном относиться к установкам напряжением до 1000В, исключение составляют лишь дисплеи, электронно-лучивые трубки которых имеют напряжение в несколько киловольт.

Для защиты оператора от поражения электрическим током при работе на ЭВМ используется защитное заземление. Металлические кожухи ЭВМ соединяются с заземлителем. Помещения ВЦ оборудуют контуром - шиной защитного заземления, электрически соединенной с заземлителем. Контур-шина укладывается в виде сетки с размером ячейки 1200х1200 мм под всей площадью, занимаемой ЭВМ. В местах пересечения проводники сетки, выполняемые из медного провода сечением не менее 6 мм², спаиваютс я, а к элементам машины и заземлителю сетка подсоединяется с помощью болтового соединения. Все подлежащие заземлению элементы ЭВМ присоединяются к контуре-шине отдельными заземляющими проводниками, не допуская их последовательного включения, так как при нарушении целостности одного соединения незаземленными могут оказаться сразу несколько электропотребителей. Кроме того Вилка и розетка ЭВМ имеют заземляющий контакт и устроены так, что заземляющий контакт не может быть включен в фазу, и при включении он замыкается первым, до включения рабочих контактов. В энергодиспетчерском зале ВЦ предусмотрена также контур-шина схемного заземления, служащая для повышения помехоустойчивости ЭВМ. Этот контур выполняют из медной шины сечением не менее 120 мм² и прокладывают параллельно контуру - шине защитного заземления и изолированно от нее. Контуры - шины защитного и схемного заземлений соединяются между собой только в распределительном силовом шкафу.

Для борьбы с пожаром в помещении энергодиспетчерской устанавливают ручные углекислотные огнетушители из расчета один огнетушитель на 40-50 м² площади, но не менее двух в помещении. Для обнаружения и ликвидации пожаров, возникших в нерабочее время в помещениях необходимо устанавливать системы автоматической охранной сигнализации.

Для нормальной работы персонала, работающего на ЭВМ, в здании должны быть санитарно-бытовые помещения, отвечающие санитарно-гигиеническим

нормам.

2.3 Техника безопасности и противнопожарная

безопасность

К работе с устройствами и ЭВМ допускаются лица, прошедшие инструктаж и проверку знаний ПТЭ электроустановок потребителей и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей, и имеющие удостоверение.

В целях соблюдения техники безопасности при работе на электроустановках запрещается:

эксплуатировать устройства без защитных крышек и предохранительных кожухов;

производить ремонтные работы над силовыми цепями без отключения электропитания установки;

пользоваться электропаяльником и переносной лампой освещения на 220 В;

эксплуатировать электромеханические станки без индивидуальных средств защиты.

В целях соблюдения противопожарной безопасности запрещается:

использовать открытый огонь в помещениях;

хранить горючесмазочные материалы и легковоспламеняющиеся (больше суточной нормы) вещества в помещениях, не оборудованных специальными сейфами;

применять некалиброванные плавкие вставки и “ жучки”;

эксплуатировать оборудование с неиспраным электроконтуром;

пользоваться электронагревательными приборами (плитка, чайник и т. д.);

оставлять без надзора включенные устройства и приборы;

курить в помещениях.

Все рабочие помещения должны содержаться в чистоте и ежедневно освобождаться от мусора. Проходы и выходы в помещениях не должны загромождаться. Подходы к средствам пожаротушения должны быть свободными.

Средствами пожаротушения должны быть оснащены все служебные помещения.Для тушения пожаров применять только углекислотные или порошковые огнетушители.

Все огнетушители, защитные рукавицы и коврики должны иметь проверочное клеймо с не истекшим сроком разрешенного применения.

При возникновении пожара сотрудники обязаны:

- сообщить в пожарную часть;

- приступить к пожаротушению;

- принять меры к эвакуации людей и материальных ценностей.

Закрывая помещение на ночь или опечатывая его на праздники, ответственный за его пожарную безопасность или начальник смены должен отключить все электрические приборы от сети, обесточить помещение, сделать запись в соответствующем журнале и осмотреть помещение на соответствие его пожарной безопасности.