Задачи по БЖД


Задача >> Безопасность жизнедеятельности

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 табл.=100 Ом м - измеренное удельное сопротивление грунта (из табл. 6.3 [2] для суглинистого грунта); =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 расч в месте сооружения ЗУ, а также режима нейтрали данной электросети:

Rе > Rзн, 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: в = 0,73, г = 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 в = 0,68, г = 0,4

R = 0,4 Ом

Rк = RеR/(Rе + R) Rмз

Rл = 300,4/(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;

в, г – 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: 9159 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.


Р

lд=6м

ис 3.3. Схема воздуховодов

вытяжной вентиляции.

ПУ


l4=4м


l1=7м

l3=7м


lг=2м


lб=8м

lв=3,5м



la=7м


l2=7м


Расчет:

LП – потребное количество воздуха для помещения, м3/ч;

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 = 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 Сдконцентрация 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

где m = 25 м3/ч–норма воздуха на одного работника,

z =1,3 –коэффициент запаса.

n = 46 – число работников

Окончательно LП = 114000 м3

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:

пов – коэффициент местного сопротивления поворота (табл. 6 [2]);

ВТ = ВТ n – суммарный коэффициент местного сопротивления вытяжных тройников;

СП – коэффициент местного сопротивления при сопряжении потоков под острым углом, СП = 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 = 30 и при соотношении l/d0 = 0,05, тогда по справочным данным коэффициент равен 0,8. Два одинаковых круглых отвода запроектированы под углом = 90 и с радиусом закругления R0/dэ =2.

Для них по табл. 14.11 [3] коэффициент местного сопротивления 0 = 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

= 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 г = 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 д = 2,4. На участке 4 давление теряется на свободный выход ( = 1,1 по табл. 14-11 [3]) и в отводе ( = 0,15 по табл. 14-11 [3]). Кроме того, следует ориентировочно предусмотреть потерю давления на ответвление в тройнике ( = 0,15), так как здесь может быть существенный перепад скоростей. Тогда суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке 4

4 = 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

L, м3

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

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

298

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, Р = 80 Па, .

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, Р = 80 Па, .

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, в = 0,84, п = 1. Отсюда установленная мощность электродвигателя составляет:

где Qв – принятая производительность вентилятора, Nв – принятый напор вентилятора, в= - кпд вентилятора, п – кпд передачи.

Из приложения 5 книги [3] по значениям N = 75 кВт и = 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.