Задачи по БЖД
Проектирование
защитного заземления электроустановок.
Задание: Рассчитать совмещенное ЗУ для
цеховой трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ, подсоединенной к электросети с
изолированной нейтралью. При этом принять: разомкнутый контур ЗУ, в качестве
вертикального электрода - bв = 12 мм; в = 40 м, горизонтальный электрод - Sг = 51 мм2; dг = 10 мм.
Исходные данные: Грунт суглинок,
H0 = 0,9 м, lвоз= 70 км, lкаб = 40 км, nв =
6 шт, lв = 3 м, ав = 12 м, Rе = 30 Ом.
Расчет:
Расчетный ток замыкания
на землю:
где Uл - линейное напряжение сети, кВ; lкаб - общая длина подключенных к сети
кабельных линий, км; lвоз - общая длина подключенных к сети ЛЭП,
км.
Определение расчетного
удельного сопротивления грунта:
где rтабл.=100 Ом × м - измеренное удельное
сопротивление грунта (из табл. 6.3 [2] для суглинистого грунта); y=1,5 - климатический коэффициент,
принятый по табл. 6.4 [2] для суглинистого грунта.
Определение необходимости
искусственного заземлителя и вычисление его требуемого сопротивления.
Сопротивление ЗУ Rзн выбирается из табл. 6.7 [2] в зависимости от U ЭУ и rрасч в месте сооружения ЗУ, а также
режима нейтрали данной электросети:
Rе > Rзн, Þ искусственный заземлитель необходим.
Его требуемое заземление:
Определение длины
горизонтальных электродов для разомкнутого контура ЗУ:
где ав -
расстояние между вертикальными электродами nв.
Расчетное значение
сопротивления вертикального электрода:
Расчетное значение
сопротивления горизонтального электрода по (формуле г) :
Коэффициенты
использования для вертикальных и горизонтальных электродов по данным табл. 6.9 [2] равны: hв = 0,73, hг = 0,48.
Расчетное сопротивление
группового заземлителя:
R > Rи, значит увеличиваем количество
электродов
Принимаем n = 10.
lг = 120 м
Rг = 0,16 Ом
По табл.
6.9 hв = 0,68, hг = 0,4
R = 0,4 Ом
Rк = Rе×R/(Rе + R) Rмз
Rл = 30×0,4/(30+0,4) = 0,395 Ом 1,49 Ом
Rе – естественное сопротивление, Ом;
Rи – сопротивление искусственного
заземлителя, Ом;
Rв – сопротивление вертикального
электрода, Ом;
Rг – сопротивление горизонтального
электрода, Ом;
R – сопротивление группового
заземлителя, Ом;
Rк – общее сопротивление
комбинированного ЗУ, Ом;
hв, hг – коэффициент использования
вертикального и горизонтального электродов;
ав – расстояние между электродами, м;
lв – длина электродов, м;
nв – количество вертикальных
электродов.
Рис. 3.1. Вертикальный
электрод
Рис. 3.2. План комбинированного ЗУ Rи
Рис. 3.3. Схема использования
освещенного ЗУ в системе защитного ЭУ напряжением до и свыше 1 кВ
1 – заземляющий
проводник;
2 – горизонтальный
заземлитель;
3 – вертикальный
заземлитель;
4 – естественный
заземлитель с Rе = 30 Ом;
ЭУ1 – высоковольтная ЭУ;
ЭУ2 – низковольтная ЭУ.
Конструктивные
решения:
1.
присоединение корпусов
электромашин, трансформаторов, аппаратов, светильников и т.п., металлических
корпусов передвижных и переносных ЭУ и ЗУ при помощи заземляющего проводника
сечением не менее 10 мм2.
2.
расположение ЗУ,
как правило, в непосредственной близости от ЭУ. Оно должно из естественных и
искусственных заземлителей. При этом в качестве естественных заземлителей
следует использовать проложенные в земле водопроводные и другие металлические
трубопроводы (за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или
взрывчатых газов и смесей), обсадные трубы скважин, металлические и
железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в соприкосновении с
землей, и другие элементы. Для искусственных заземлителей следует применять
только стальные заземлители.
Проектирование
приточной и вытяжной механической вентиляции
Задание: Рассчитать механическую вытяжную
вентиляцию для помещения, в котором выделяется пыль или газ и наблюдается
избыточное явное тепло.
Исходные данные:
Количество выделяющихся вредностей: mвр.= 0,4 кг/час газа, Qяизб.= 20 кВт. Параметры помещения: 9´15´9 м. Температура воздуха: tп.= 10 °С, tу.= 23 °С. Допустимая концентрация газа Сд.=5,0
мг/м2. Число работающих: 46 человека в смену. Схема размещения
воздуховода приведена на рис.3.3. Подобрать необходимый вентилятор, тип и
мощность электродвигателя и указать основные конструктивные решения.
Рис 3.3. Схема воздуховодов
вытяжной вентиляции.
Расчет:
LСГ - потребное количество воздуха исходя из обеспечения
в данном помещение санитарно-гигиенических норм, м3/ч;
LП – тоже исходя из норм взрывопожарной
безопасности, м3/ч.
Расчет значения LСГ ведут по избыткам явной или полной
теплоте, массе выделяющихся вредных веществ, избыткам влаги (водяного пара),
нормируемой кратности воздухообмена и нормируемому удельному расходу приточного
воздуха. При этом значения LСГ
определяют отдельно для теплого и холодного периода года при плотности
приточного и удаляемого воздуха r = 1,2 кг/м3 (температура 20 °С).
При наличии в помещении
явной теплоты в
помещении потребный расход определяют по формуле:
где ty и tп – температуры удалённого и
поступающего в помещение воздуха
При наличии выделяющихся
вредных веществ (пар, газ, пыль твр мг/ч) в помещении
потребный расход определяют по формуле:
где Сд
–концентрация конкретного вредного вещества,
удаляемого из помещения,принимаем равным ПДК, мг/м3
Сп
–концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3
в рабочей зоне
Расход воздуха для
обеспечения норм взрывопожарной безопасности ведут по массе выделяющихся вредных
веществ в данном помещении, способных к взрыву
где Снк
= 60 г/м3 – нижний концентрационный предел распространения
пламени по газовоздушным смесям.
Найденное значение
уточняют по минимальному расходу наружного воздуха:
Lmin=n × m × z = 46 × 25 × 1,3 = 1495 м3/ч
где m = 25 м3/ч–норма воздуха
на одного работника,
z =1,3 –коэффициент запаса.
n = 46 – число работников
Окончательно LП = 114000 м3/ч
Аэродинамический расчет
ведут при заданных для каждого участка вентсети значений их длин L, м, и расходов воздуха L, м3/ч. Для этого
определяют:
1. Количество вытяжного воздуха по магистральным и другим
воздуховодам;
2. Суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений
по i-участкам по формуле:
xпов – коэффициент местного сопротивления
поворота (табл. 6 [2]);
SxВТ = xВТ × n – суммарный коэффициент местного сопротивления
вытяжных тройников;
xСП – коэффициент местного сопротивления
при сопряжении потоков под острым углом, xСП = 0,4.
В соответствии с построенной схемой воздуховодов определяем
коэффициент местных сопротивлений. Всасывающая часть воздуховода объединяет
четыре отсоса и после вентилятора воздух нагнетается по двум направлениям.
На участках а, 1, 2 и 3
давление теряется на входе в двух (четырех) отводах и в тройнике. Коэффициент
местного сопротивления на входе зависит от выбранной конструкции конического
коллектора. Последний устанавливается под углом a = 30° и при соотношении l/d0 = 0,05, тогда по справочным
данным коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под
углом a = 90° и с радиусом закругления R0/dэ =2.
Для них по табл. 14.11 [3]
коэффициент местного сопротивления x0
= 0,15.
Потерю давления в
штанообразном тройнике с углом ответления в 15° ввиду малости (кроме участка 2) не учитываем. Таким
образом, суммарный коэффициент местных сопротивлений на участках а,1,2,3
Sx = 0,8 + 2 × 0,15 = 1,1
На участках б и в
местные потери сопротивления только в тройнике, которые ввиду малости (0,01…0,003)
не учитываем. На участке г потери давления в переходном патрубке от
вентилятора ориентировочно оценивают коэффициентом местного сопротивления xг = 0,1. На участке д
расположено выпускная шахта, коэффициент местного сопротивления зависит от
выбранной её конструкции. Поэтому выбираем тип шахты с плоским экраном и его
относительным удлинением 0,33 (табл. 1-28 [2]), а коэффициент местного
сопротивления составляет 2,4. Так как потерей давления в тройнике пренебрегаем,
то на участке д (включая и ПУ) получим xд = 2,4. На участке 4 давление теряется на
свободный выход (x =
1,1 по табл. 14-11 [3]) и в отводе (x = 0,15 по табл. 14-11 [3]). Кроме того, следует
ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике (x = 0,15), так как здесь может быть
существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных
сопротивлений на участке 4
Sx4 = 1,1 + 0,15 + 0,15 = 1,4
Определение диаметров воздуховодов из уравнения расхода
воздуха:
Вычисленные диаметры
округляются до ближайших стандартных диаметров по приложению 1 книги [3]. По
полученным значениям диаметров пересчитывается скорость.
По вспомогательной
таблице из приложения 1 книги [3] определяются динамическое давление и
приведенный коэффициент сопротивления трения. Подсчитываются потери давления:
Для упрощения вычислений составлена таблица с результатами:
N участка
|
l, м
|
Sx
|
L, м3/ч
|
d, мм
|
V, м/с
|
Па
|
|
|
|
Р, Па
|
РI, Па
|
Р, Па
|
а
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
298
|
-
|
б
|
8
|
-
|
17143
|
19.4
|
226
|
0.025
|
0.2
|
0.2
|
45.2
|
343
|
-
|
в
|
3,5
|
-
|
34286
|
800
|
19
|
216
|
0.015
|
0.053
|
0.053
|
11.4
|
354.4
|
-
|
г
|
3,5
|
0.1
|
34286
|
800
|
19
|
216
|
0.015
|
0.053
|
0.153
|
33
|
387
|
-
|
д
|
6
|
2.4
|
25715
|
675
|
23
|
317
|
0.02
|
0.12
|
2.52
|
799
|
1186
|
-
|
1
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
298
|
-
|
2
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
343
|
45
|
3
|
7
|
1.1
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.28
|
1.38
|
298
|
343
|
45
|
4
|
4
|
1.4
|
8572
|
400
|
19
|
216
|
0.04
|
0.16
|
1.56
|
337
|
799
|
462
|
Как видно из таблицы, на участке 4 получилась
недопустимая невязка в 462 Па (57%).
Как видно из таблицы, на участке 2, 3 получилась
недопустимая невязка в 45 Па (13%).
Для участка 4:
уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда
м/с,
при этом =418 Па и = 0.08, Р = 780 Па, ÑР = 80 Па, Þ .
Для участка 2 и 3:
уменьшаем d с 400 мм до 250 мм, тогда V = 10 м/с, при этом = 226 Па и = 0.25, Р = 305 Па, ÑР = 80 Па, Þ .
Выбор вентилятора.
Из приложения 1 книги [3]
по значениям Lпотр = 34286 м3/ч и РI = 1186 Па выбран вентилятор Ц-4-76
№12.5 Qв – 35000 м3/ч, Мв –
1400 Па, hв = 0,84, hп = 1. Отсюда установленная мощность электродвигателя
составляет:
где Qв – принятая производительность вентилятора, Nв – принятый напор вентилятора, hв=h - кпд вентилятора, hп – кпд
передачи.
Из приложения 5 книги [3]
по значениям N = 75 кВт и w = 1000 об/мин выбран
электродвигатель АО2-92-6 (АО» – защитное исполнение, 92 – размер наружного
диаметра, 6 – число полюсов). Схема электродвигателя показана на рис.3.2.
Рис. 3.2. Схема электродвигателя
А02-92-6
При этом необходимо предусмотреть установку реверсивных
магнитных пускателей для реверсирования воздуха при соответствующих аварийных
ситуациях в данном помещении.
Вентилятор и электродвигатель устанавливаются на железной
раме при их одноосном расположении. Для виброизоляции рама устанавливается на
виброизолирующие материал. На воздухоотводе устанавливают диафрагму, а между
ними и вентилятором переходник.
Список
использованной литературы:
1. Инструкция по устройству молниезащиты
зданий и сооружений РД 34.21.122 – 871 Минэнерго СССР. – М.: Энергоатомиздат,
1989.
2. Практикум по безопасности жизнедеятельности под ред. Бережного С.А. –
Тверь: ТГТУ, 1997.
3. Калинушкин М.П. Вентиляторные
установки, Высшая школа, 1979.