Обеспечение вибробезопасности при эксплуатации ВСУ

1.2 Обеспечение вибробезопасности при эксплуатации ВСУ

В основном вибрации возникают вследствие дисбаланса вращающихся элементов двигателя, вызванного неоднородностью материала конструкции и неравномерностью его плотности, несимметричным распределением вращающихся масс, нарушением указанной симметрии крепежных соединений, а также различным коэффициентом объемного расширения или износостойкости отдельных элементов двигателя.

Вибрация относится к факторам, обладающим высокой биологической активностью. Выраженность ответных реакций обуславливается главным образом силой энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. Мощность колебательного процесса в зоне контакта и время этого контакта являются главными параметрами, определяющими развитие вибрационных патологий, структура которых зависит от частоты и амплитуды колебаний, продолжительности воздействия, места приложения и направления оси вибрационного воздействия. Вибрационная патология стоит на втором месте (после пылевых) среди профессиональных заболеваний. Параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием регламентируется ГОСТ 12.1.012-90, санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.566-96.

Для снижения уровня вибраций, возникающих из-за дисбаланса оборудования при монтаже и эксплуатации, должна применяться балансировка неуравновешенных роторов колес лопаточных аппаратов турбин и компрессора, валов двигателя и т.д. Требования к балансировке и методы расчета дисбалансов изложены в ГОСТ 22.061-76.

Если не удается снизить вибрации в источнике возникновения, то применяют методы снижения вибраций на путях распространения. Это - виброгашение, виброизоляция и вибродемпфирование.

В целях снижения вибраций при эксплуатации спроектированного двигателя применяют балансировку отдельных его элементов. Сам двигатель перед началом эксплуатации устанавливается на раму, обеспечивающую гашение оставшихся вибраций.

Расчет виброизоляции ВСУ

Любая машина, поставленная на виброизоляторы, имеет шесть степеней свободы, расчет такой системы весьма сложен. В инженерной практике виброизоляции машин ограничивается в большинстве случаев расчетом только вертикальных колебаний.

Расчет виброизоляторов сводится к определению потребной упругости резиновых прокладок или пружин к определению их геометрических параметров: диаметра, числа витков и радиуса витка пружины; высоты, площади и числа резиновых прокладок.

1.   Зная частоту вращения ротора

и исходя из необходимости выполнения а = 3..4 рассчитываем частоту собственных колебаний системы:

2. Для резиновых прокладок определяем потребную высоту виброизоляторов:

 ,

где Е = 2 · 10⁶ (н/м²) – динамический модуль упругости;

σ = 1,3 · 10⁵ (н/м²) – допустимая нагрузка на сжатие для материала прокладки;

Х_ст – статическая осадка системы на виброизоляторах под давлением собственной массы;

3. Задаемся числом прокладок N = 8 (4х2) и исходя из этого определяем площадь виброизолирующей прокладки:

,

где Р = 2254 (Н) – сила тяжести агрегата;

4. Для случая пружинного виброизолятора определяем диаметр пружины и число витков:

,

где R_s – допустимое напряжение на кручение

R_s = 4.22 · 10⁶ (н/м) для стали;

,

где q = 7,84 · 10⁵ (н/м²) – модуль сдвига;

r = 0,006 (м) – средний радиус витка пружины;

5. Эффективность изоляции в децибелах:

,где

 

Т.о. применение демпферных пружин и виброизолирующих прокладок позволяет снизить уровень вибрации до допустимых пределов.

2 Обеспечение экологической безопасности при изготовлении и эксплуатации ВСУ

 

2.1 Оценка опасности загрязнения окружающей среды при эксплуатации и изготовлении ВСУ

 

Оценка опасности загрязнения атмосферы при эксплуатации и производстве ВСУ

Наибольшие загрязнения атмосферного воздуха поступают от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе. Количество загрязнений определяется составом, объемом сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основной компонент, выбрасываемый в атмосферу при сжигании топлива в энергоустановке - нетоксичный диоксид углерода СО₂. Однако, кроме него в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие, как оксид углерода, оксиды серы и азота, альдегиды, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бензапирен С₂₀Н₁₂, несгоревшие частицы твердого топлива и т.п. Выброс оксидов азота зависит от вида и сорта сжигаемого горючего, качества и способа его подачи, состава топлива в камере сгорания и т. д., а также от суммарного коэффициента избытка воздуха на выходе из камеры сгорания. Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, существенно зависит от режима работы двигателя.

Вредные вещества при контакте с организмом человека могут вызывать травмы, заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ними, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Нормирование ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентируются ГОСТ 12.1.005-88.

Повышение экологических показателей двигателя достигается совершенствованием процесса сгорания топлива: применение способов подачи топлива, обеспечивающего более равномерное смешение топлива и воздуха (предварительное испарение топлива, форсунки с аэрацией топлива и др.).

Снижение вредных выбросов в атмосферу при эксплуатации двигателя достигается путем применения и установки фильтров на входе и выходе из двигателя.

На стадии производства основными источниками загрязнений атмосферы пылью, окисью углерода, сернистым ангидридом в литейных цехах являются чугуно- и сталеплавильные агрегаты, оборудование смесеприготовительного отделения и др.

В сварочном цехе загрязнение воздушной среды возможно при работе вентиляционных вытяжных систем, обслуживающих посты полуавтоматической сварки.

Качественная характеристика состояния воздуха в сборочно-сварочных цехах должна производиться путем отбора проб воздуха в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76.

При проведении сварки в защитных газах в замкнутых и труднодоступных помещениях необходимо постоянно проверять содержание кислорода, которое должно быть не менее 19 % по объему.

При контроле производственного освещения следует руководствоваться требованиями СНиП П-4-79 с учетом характера и точности зрительной работы.

Воздух, отсасываемый от шлифовальных и полировальных станков очищают с помощью циклонов, отстойников, промывальных камер, а также мокрыми фильтрами с песком или гравием. Ожидаемые концентрации вредных веществ в приземном слое и величина предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу рассчитываются в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78

Основными способами очистки являются реагентный, ионообменный, озонирование, гиперфильтрация, электрохимический.

Загрязнение воздушной среды возможно при работе вентиляционных вытяжных систем, обслуживающих посты полуавтоматической сварки в СО₂, машины для наплавки порошковой проволокой и лентой, плазменной резки металлов и др.

Для очистки вентиляционных выбросов от сварочного аэрозоля используют пластинчатые электрофильтры, обеспечивающие эффективность очистки около 0,95. Такими фильтрами целесообразно оборудовать крупные вентиляционные установки, к которым должны подключаться небольшие системы местной вытяжной вентиляции. При этом необходимо обеспечить очистку фильтров от осаждаемой сварочной пыли.

На выбросной стороне вентиляционных установок необходимо устанавливать глушители абсорбционного типа (трубчатые или пластинчатые). Отвод карбидного ила в общую канализацию и водоемы сточных вод без применения специальных очистных устройств не допускается.

Оценка опасности загрязнения окружающей среды твердыми производственными отходами при производстве ВСУ

Основными производственными отходами при технологическом процессе изготовления ВСУ являются металлическая стружка и люминесцентные лампы. Основным способом защиты окружающей среды от этих производственных остатков является их переработка и утилизация, в результате чего производство становится малоотходным, при котором его воздействие на окружающую среду по отдельным факторам не превышает значений, установленных НТД по охране природы.

Для выбора способов переработки отходов непосредственно на заводе или на специализированных предприятиях необходимы данные по их объемам.

Получаемые отходы легированной стали являются значительными как с точки зрения охраны природы, так с точки зрения экономики и подлежат первичной обработке непосредственно на предприятии с учетом других металлических отходов. Первичная обработка включает сортировку по сортаментам, разделку (удаление неметаллических включений) и механическую обработку, т.е. рубку, резку, пакетирование или брикетирование на прессах.

Сортировка отходов осуществляется еще на стадии сборки с учетом требований ГОСТ 2787-75 «Лом и отходы черных металлов. Шихтовые. Классификация и технические требования» и ГОСТ 1639-78 «Лом и отходы цветных металлов. Общие требования». Дальнейшая переработка осуществляется на специальном участке. Стружка пакетируется с помощью специальных прессов и поступает после первичной переработки на специальные металлургические предприятия.

В целях снижения загрязнения почв различными промышленными отходами предусматриваются следующие мероприятия: устройство санитарно-защитных зон; утилизация отходов; обезвреживание методом сжигания; захоронение в могильниках; организация усовершенствованных свалок; использование отходов в других производственных процессах.

Переработку промышленных отходов производят на специальных полигонах, создаваемых в соответствии с требованиями СНиП 2.01.28-85.

Нормирование химического загрязнения почв устанавливается в соответствии с СН2546-82.

2.2 Оценка водопотребления и качества сточных вод при производстве ВСУ

В машиностроении воду используют при приготовлении технологических растворов, промывку материалов и деталей, охлаждение, хозяйственно-бытовое обслуживание. На основе анализа системы водоснабжения определяется объем потребляемой и сбрасываемой воды по удельным расходам на единицу продукции.

На машиностроительных заводах используется оборотная система водоснабжения. Прямая система водоснабжения используется редко и не является рекомендуемой ГОСТ 17.0.0.04-90 рассматривает характеристику источников сточных вод предприятия в целом или при непосредственном сбросе сточных вод отдельного его подразделения.

Основными источниками загрязнения сточных вод при производстве ВСУ являются нефтепродукты и отработанная СОЖ.

Отработанную СОЖ необходимо собирать в специальные емкости. Водную и масляную фазы можно использовать в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза эмульсий может поступать на регенерацию или сжигаться. Водную фазу СОЖ очищают до предельно допустимых концентраций нефтепродуктов или разбавляют до их допустимого содержания и сливают в канализацию. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию должна соответствовать требованиям СНиП 2-32-74.

Все сточные воды предприятия должны подвергаться очистке от вредных веществ перед сбросом в водоем. Для выполнения этих требований применяют механические, биологические, а также комбинированные методы очистки. Состав очистных сооружений выбирают в зависимости от характеристики и количества поступающих на очистку сточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования их осадка и от других местных условий в соответствии с СНиП 2-32-74.

В составе очистных сооружений должны предусматриваться решетки или решетки-дробилки, песколовки и песковые площадки, усреднители, отстойники, нефтеловушки, гидроциклоны, флотационные установки, илоуплотнители, биологические фильтры, сооружения для насыщения очищенных сточных вод кислородом и другие сооружения. Нефтеловушки применяют для задержания нефтяных частиц при концентрации их в сточной воде более 100 мг/л.

Обеспечение защиты водного бассейна от нефтепродуктов и СОЖ с помощью нефтеловушки при производстве ВСУ

Нефтеловушки применяют для механической очистки сточных вод от нефтепродуктов, способных к гравитационному отделению (всплыванию), и от осаждающихся твердых механических примесей. Расчетные параметры этих сооружений должны приниматься в зависимости от физических характеристик загрязняющих примесей и их концентрации.

Рис. 2. Схема установки нефтеловушки в цепи аппаратов очистки воды

Горизонтальная нефтеловушка представляет собой отстойник, разделенный продольными стенками на параллельные секции. Сточная вода из отдельно расположенной распределительной камеры по самостоятельным трубопроводам поступает через щелевую перегородку в каждую секцию нефтеловушки. Освобожденная от нефти вода в конце секции проходит под затопленной нефтеудерживающей стенкой и через водослив переливается в отводящий лоток и далее в трубопровод. Для снижения вязкости в зимнее время предусматривается обогрев верхнего слоя жидкости (змеевиком).

Всплывающая нефть по мере ее накопления сгоняется скребковым транспортером к щелевым поворотным трубам и выводится по ним из нефтеловушки. Осадок, выпадающий на дно, тем же транспортером сгребается к приямку, откуда его периодически по илопроводу удаляют через донные клапаны или гидроэлеваторами.

Нефтеловушки состоят из не менее чем 2 секций. Каждая секция рассчитывается на пропуск 50% притока сточных вод. Схема горизонтальной нефтеловушки представлена на рис.3.

Рис. 3 Горизонтальная нефтеловушка

1 – трубопровод для подачи сточных вод на очистку; 2 – нефтесборная труба; 3 – трубопровод для отвода осветленных сточных вод; 4 – гидроэлеватор; 5 – скребковый транспортер левый; 6 – скребковый транспортер правый; 7 – задвижки с электроприводом во взрывобезопасном исполнении; 8 – трубопровод для подачи воды к гидроэлеватору; 9 – трубопровод для отвода осадка.

Расчет геометрических размеров нефтеловушки (для СОЖ) и продолжительность отстаивания сточной воды

Исходные данные:

-    расход сточной воды: Q = 0,1 м³/с;

-    плотность сточной воды: =1000 кг/м³;

-    плотность нефтепродуктов: =890 кг/м³;

-    вязкость сточной воды:=0,004;

-    средний размер частиц нефтепродуктов: d=40 мкм.

1.  Определение скорости всплытия нефтепродуктов:

 м/с;

Выбор горизонтальной составляющей скорости течения сточной воды в нефтеловушке:

; =10 × 0,024 = 0,24 м/с;

2.  Площадь поперечного сечения нефтеловушки:

Q = F => F= Q/;

F = 0,1 / 0,24 =0,42 м;

3.  Определение высоты нефтеловушки:

Для В= 1 м: Н = F/ B = 0,42/1 =0,42 м;

4.  Определение наименьшей длины нефтеловушки:

,

где a - коэффициент, характеризующий режим движения воды в нефтеловушке.

 м;

Рассчитанная таким образом нефтеловушка обеспечивает необходимую степень очистки сточных вод от отработанной СОЖ.

На основании проведенных расчетов по охране окружающей среды можно сделать вывод о том, что техпроцесс производства ВСУ является безопасным, т.к. выбросы отходов не вызывают изменений в окружающей среде.

 

Вывод

Улучшение условий труда и его безопасность приводит к снижению профессиональных заболеваний и производственного травматизма, что сохраняет здоровье трудящихся и одновременно приводит к уменьшению затрат на лечение, на оплату льгот, переподготовку работников производства в связи с текучестью кадров по причинам, связанным с условиями труда.

Очень важно еще на стадии проектирования двигателя заложить в него такие параметры, которые бы мало влияли на окружающую среду и наносили ей минимальный урон. Это достигается применением новых нетоксичных конструкционных материалов, ужесточением стандартов на вредные выбросы в атмосферу, воду, почву применением новейших ресурсосберегающих технологий.

В данной части дипломного проекта, согласно заданию (проектирование ВСУ), были рассмотрены опасные и вредные факторы в процессе эксплуатации установки, возможные меры избежания их возникновения. Проведены расчеты по виброизоляции ВСУ, определено количество, геометрические размеры и расположение виброизоляторов.

Произведена оценка влияния на ОС выбросов в атмосферу при эксплуатации ВСУ, рассмотрены способы снижения вредных выбросов. Оценено качество сточных вод при производстве ВСУ, приведены методы очистки стоков, рассчитана нефтеловушка (габаритные размеры) для фильтрации СОЖ. В соответствии с проведенными расчетами сделаны соответствующие выводы о производственной и экологической безопасности проектируемой ВСУ.