Задачи по БЖД

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

– естественное
сопротивление, Ом;

– сопротивление
искусственного заземлителя, Ом;

– сопротивление
вертикального электрода, Ом;

– сопротивление
горизонтального электрода, Ом;

R – сопротивление группового
заземлителя, Ом;

– общее сопротивление
комбинированного ЗУ, Ом;

hв, hг – коэффициент использования вертикального и горизонтального
электродов;

ав – расстояние между
электродами, м;

– длина электродов, м;

– 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.

 


lд=6м

 

Рис 3.3. Схема
воздуховодов

вытяжной
вентиляции.

 


         Расчет:

LП – потребное количество
воздуха для помещения, 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

560

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

298

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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *