Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
82828282
Аннотация
В данном проекте рассматривается модернизация установки для термической обработки коксовых камер модели «КSCT – 12». Усовершенствоваться будет практический вся установка кроме силовых трансформаторов:
- будут изготавливаться новые шкафы управления. Новые программные регуляторы расширяют возможности программного регулирования, дистанционного управления и передачи данных на персональный компьютер;
- производится выбор другого метода нагрева, который позволит расширить номенклатуру обрабатываемых изделий мах=8000 мм, включая коксовые камеры;
- рассматриваются новые методы крепления термопар к сварному соединению и методы передачи данных.
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..8
до 8000 мм, длиной до 3000 мм……………………………………………….39
4.1. Разработка шкафа управления…………………………………………...48
4.2. Выбор терморегулятора…………………………………………………..48
4.3. Программирование терморегулятора «Термодат – 16Е3»……………..55
Особенности помещений для работы с ПЭВМ…………………………60
Требования к микроклимату помещения с ВДТ и ПЭВМ……………..61
Освещение помещений и рабочих мест,
оборудованных ВДТ и ПЭВМ............................................................................63
Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах,
оборудованных ПЭВМ…………………………………………………………64
Организация и оборудование рабочего места диспетчера ПЭВМ…….68
Требования к организации медицинского обслуживания
пользователей ПЭВМ……………………………………………………...........71
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных технологических процессов при монтаже и ремонте сварных соединений трубопроводов и сосудов давления в различных отраслях промышленности (газовой, нефтяной нефтеперерабатывающей, тепловой энергетике и др.) является местная термическая обработка сварных соединений, направленная на снижение уровня сварочных напряжений, улучшение структуры, механических и специальных свойств (коррозионной стойкости, жаропрочности, хладостойкости и т. п.) сварных соединений.
С каждым годом возрастают требования к качеству термической обработки в связи с применением новых марок сталей, увеличением диаметров и толщин стенок трубопроводов и сосудов давления, ростом эксплуатационных параметров рабочей среды (увеличение давления, температуры, опасности возникновения коррозионных трещин и т. д.). Все это требует применения новых более сложных видов оборудования, материалов и приборов для термообработки, что в свою очередь повышает требования к квалификации персонала, занятого на работах по термообработке сварных соединений, в первую очередь операторов-термистов, работающих на передвижных термических установках.
Соединения, выполненные дуговыми способами сварки, непосредственно после процесса характеризуются неоднородностью структуры и свойств сварного шва, зоны термического влияния (ЗТВ), а также наличием в них сварочных напряжений.
Неоднородность структуры соединения зависит главным образом от неравномерности нагрева металла при сварке. Металл шва в процессе сварки в расплавленном состоянии имеет температуру выше 1500 °С, в то время, как соседние со швом участки металла нагреваются в меньшей степени и находятся в твердом состоянии. Прочность и твердость металла шва обычно в 1,5-2 раза превы шают эти характеристики в ЗТВ и основном металле. Неравномер ное значение в сварном соединении имеют и специальные свой ства, такие как жаропрочность, хладостойкость, коррозионная стойкость. Такое неудовлетвори тельное состояние металла усу губляется действием сварочных напряжений, которые могут до стигать значений, близких к пре делу текучести (250-350 МПа). Появление сварочных напряже ний обусловлено неравномерно стью нагрева различных зон соединения и усадкой металла при охлаждении, структурными изменениями и жесткостью свари ваемого изделия. Сварочные на пряжения опасны тем, что могут вызвать появление трещин в сварных соединениях, особенно из легированных сталей. Кроме того, эти стали при сварке в про изводственных условиях быстро остывают, что приводит к образо ванию закалочных структур в шве и ЗТВ, также способствующих трещинообразованию.
Одним из основных средств повышения надежности сварных соединений является термическая обработка (ТО), в результате которой снижается уровень сварочных напряжений, улучшается структура и свойства металла соединения.
При строительно-монтажных работах, ремонте технологичес кого оборудования и трубопроводов сварные соединения подвер гают местной термообработке, при которой нагревают сварной шов, ЗТВ и участки основного металла, примыкающие к сварному шву с двух сторон. В отдельных случаях для сварных конструкций применяют полную (объемную) термообработку, когда конструк цию нагревают целиком за один цикл (объемная термообработка шаровых резервуаров) или последовательно участками (восстано вительная термообработка паропроводов и барабанов на тепло вых электростанциях ТЭС).
1.1. Назначение термообработки
Необходимость проведения ТО определяют научно-исследо вательские институты при проведении опытных работ. При этом учитывают требования, предъявляемые к сварным соединениям, химический состав используемых металлов, эксплуатационные условия производства (температура, давление и коррозионная опасность рабочей среды, климатические условия и т. п.). Опреде ляют вид термообработки, разрабатывают ее режимы и выпуска ют НТД (нормативно-технические документы), которые являются руководящим материалом при назначении и проведении ТО. Тер мообработку обычно назначают для сварных соединений из пер литных закаливающихся сталей типа 12Х1МФ и т. п., реже термо обработку предписывают для сварных соединений из перлитных низкоуглеродистых сталей типа сталь 20 и низколегированной типа 09Г2С для снижения уровня сварочных напряжений в том случае, если эти стали работают в контакте с коррозионно-опасными средами. Как правило, каждая отрасль промышленности имеет свои НТД по термообработке сварных соединений, которые отра жают особенности данного производства. Эти документы должны быть согласованы с инспекцией Госгортехнадзора.
1.2. Режимы термообработки
Процесс термообработки состоит из трех последовательных этапов: нагрев до определенной температуры с заданной скоро стью, выдержка при этой температуре в течение определенного времени и последующее охлаждение с заданной скоростью.
При строительно-монтажных работах, в ремонтных условиях для сварных соединений технологических трубопроводов и оборудования применяют следующие виды термообработки: высокий отпуск, нормализацию, термический отдых, стабилизирующий отжиг и аустенизацию (рис. 1), восстановительную термообработку (нормализация + высокий отпуск), а также отжиг для сварных соединений чугунных трубных элементов.
Рис. 1. График термообработки сварных соединений из стали 12Х1МФ (а) и хромоникелевой (нержавеющей) стали 12Х18Н9Т: 1 – термический отдых; 2 – высокий отпуск; 3 – нормализация; 4 – стабилизирующий отжиг; 5 – аустенизация; Т(Ас1), Т(Ас3) – температуры критических точек структурных изменений.
Высокий отпуск. При термообработке сварное соединение нагревают до температуры на 20-30 °С ниже температуры крити ческой точки АC1 выдерживают в течение 1-5 ч и затем медленно охлаждают. При этом на 70-90% снижается уровень сварочных на пряжений, происходят структурные изменения в сварном шве и ЗТВ, заключающиеся для низколегированных сталей в распаде за калочных структур, что в конечном итоге приводит к заметному снижению твердости и повышению пластичности металла. Высо кому отпуску обычно подвергают сварные соединения труб из сталей перлитного класса.
При проведении высокого отпуска большое значение имеет точность соблюдения регламентируемого режима термообработ ки. Отклонение от заданного режима может привести к существенному ухудшению механических и специальных свойств свар ного соединения.
Нормализация. Сварное соединение нагревают до темпе ратуры на 20-30 °С выше температуры критической точки AC3, выдерживают в течение непродолжительного времени и охлажда ют на спокойном воздухе. Цель нормализации — получить одно родную мелкозернистую структуру металла и улучшить механиче ские свойства сварного соединения, а также снизить уровень сварочных напряжений. Нормализации чаще всего подвергают свар ные соединения тонкостенных труб малого диаметра из низколе гированных сталей перлитного класса, сваренные газовой свар кой, которые в исходном состоянии (после сварки) имеют крупно зернистую структуру с пониженными пластическими свойствами.
Термический отдых. Сварное соединение нагревают до 250-300 °С и затем выдерживают в течение нескольких часов. При термическом отдыхе уменьшается содержание водорода в свар ных соединениях, а также несколько снижается уровень свароч ных напряжений. Отдых обычно назначают для сварных соедине ний толстостенных конструкций, для которых трудно выполнить термообработку по режиму высокого отпуска.
Аустенизация. Сварное соединение нагревают примерно до 1080-1130 °С, выдерживают в течение 1-2 ч и охлаждают на возду хе. В результате аустенизации удается получить однородную структуру аустенита, улучшить механические свойства стали и сни зить уровень сварочных напряжений. Аустенизации подвергают сварные соединения трубопроводов из высоколегированных ста лей аустенитного класса марок 08Х18Н10Т и др. Аустенизация спо собствует снижению сварочных напряжений на 70-80% и повыше нию пластичности металла.
Стабилизирующий отжиг. Сварное соединение нагревают до 850-870 °С, выдерживают в течение 2-3 ч и охлаждают на возду хе. Такая термообработка приводит к снижению сварочных напря жений на 70-80% и обеспечивает стабильную структуру, хорошо противодействующую возникновению межкристаллитной корро зии. Стабилизирующий отжиг применяют для сварных соединений трубопроводов из высоколегированных сталей аустенитного клас са марок 08Х18Н10Т и т. п.
При восстановительной термообработке паропроводов ТЭС из стали 12Х1МФ применяют термообработку по режиму улуч шения (нормализация с последующим высоким отпуском) для восстановления структуры и свойств металла, изменившихся в процессе длительной эксплуатации и сварки.
Отжиг для сварных соединений труб и трубных элементов из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом при диаметре труб до 325 мм, с толщиной стенки до 8 мм. Нагрев до 920-960 ˚C за 5-15 мин. выдержка 15 мин., охлаждение под слоем изоляции до 700 °С, далее на спокойном воздухе. Отжиг проводится для получения однородной структуры шва и зоны термического влияния.
Кроме критических точек ACl и АСз , на рис. 1 следует отметить точку Ас2 (точка Кюри магнитных превращений), равную 768 °С. При достижении этой температуры в металле значительно ослабевают магнитные свойства. Для продолжения нагрева индукционными методами выше 768 °С необходимо прилагать большую электрическую мощность.
Отклонения от режимов имеют большее влияние на качество термообработки. Для сварных соединений из низколегированных сталей скорость нагрева при термической обработке оказывает значительное влияние на работоспособность сварного соедине ния. Высокая скорость подъема температуры из-за неравномер ного прогрева трубы по толщине стенки приводит к появлению значительных температурных (временных) напряжений. Это считается опасным в начальной стадии нагрева в диапазоне темпера тур 20-550 °С и особенно в интервале 20-300 °С, когда металл на ходится в упругопластичном состоянии. Оптимальная скорость нагрева в диапазоне температур 100-400 °С/ч (и выше при нагреве сварных соединений тонкостенных труб) зависит от способа нагрева и толщины стенки термообрабатываемого узла. При бо лее высоких температурах, т. е. при 550-750 °С (до температуры высокого отпуска), скорость нагрева может быть любой, но не менее 100 °С/ч. В этом случае более медленный нагрев считается нежелательным, поскольку он способствует появлению трещин в сварных соединениях из хромомолибденованадиевых сталей, обусловленных структурными изменениями в сварном шве и зоне термического влияния.
Требует точного соблюдения и регламентированное время выдержки. Сокращение его не позволяет снизить сварочные напряжения до минимальных, а увеличение выдержки способ ствует разупрочненнию металла. Особенно опасно уменьшение длительности выдержки для сварных соединений из закаливаю щихся сталей марок 12Х1МФ, 15Х1М1Ф и др., которым необхо димо значительное время для прохождения процесса распада закалочных структур, полученных при сварке.
Характер охлаждения сварных соединений после окончания выдержки также оказывает заметное влияние на качество термической обработки, особенно для низколегированных сталей ком позиции ХМФ (12Х1МФ и др.), у которых в процессе замедленно го охлаждения продолжаются структурные изменения, приводя щие к снижению твердости. Повышение скорости охлаждения свыше 300-400 °С может привести к возникновению значитель ных температурных (временных) напряжений (особенно у толсто стенных сварных соединений), которые, складываясь со свароч ными напряжениями, оставшимися после термической обра ботки, могут привести к трещинообразованию.
Последние годы для сварных соединений сталей перлитного класса обычно допускают охлаждение под слоем теплоизоляции без контроля температуры (практика показала, что при этом скорость охлаждения не превышает 400 °С/ч).
1.3. Методы нагрева
При проведении местной термообработки сварных соединении технологических трубопроводов и оборудования применяют следующие способы нагрева:
радиационный (электронагревателями сопротивления и газопламенным нагревом);
индукционный (токами промышленной частоты 50 Гц и средней частоты 1000-8000 Гц);
комбинированный;
термохимический.
При выборе способа нагрева следует учитывать необходимость получения возможно минимального перепада температуры по толщине стенки трубы или корпусной конструкции, а также обеспечения равномерности нагрева по всей длине сварного соединения.
Сущность радиационного способа нагрева заключается в передаче теплоты излучением от источника нагрева к нагреваемому изделию через теплоноситель, которым является нагретый воздух.
В электронагревателях сопротивления теплота выделяется в нагревательном элементе (лента или проволока с высоким электросопротивлением) в момент прохождения по нему электрического тока. Небольшой расход электроэнергии (в цепи нагревателя практически отсутствует реактивная мощность), возможность дистанционного управления и автоматизации процесса термообработки, проведения группового нагрева (одновременно нескольких сварных соединений труб от одного источника питания) и нагрева сварных соединений до температуры нормализации или аустенизации (более 900 ˚С) являются преимуществами этого способа нагрева.
К недостаткам необходимо отнести неравномерность нагрева трубы или корпусной конструкции как по толщине стенки, так и по периметру (окружности) сварного соединения. Перепад темпе ратуры по толщине стенки обычно составляет 1 °С/мм этой толщи ны. Разница температуры по периметру нагреваемого вертикаль ного сварного соединения может достигать 100 °С. Снижение пе репада температуры по толщине стенки и равномерность нагрева по периметру сварного соединения осуществляют при помощи специальных технологических приемов.
Газопламенный нагрев заключается в подводе теплоты, выде ляющейся при сгорании газовой смеси, к внешней стороне трубы или корпусной конструкции (рис. 2, б).
В качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутановую смесь, природный газ, к которым добавляют кислород или воздух. Места обработки трубопроводов нагревают однопламенными универсальными ацетилено-кислородными горелками или кольцевыми многопламенными горелками. Основным достоин ством способа является маневренность, т. е. возможность термо обработки труднодоступных сварных соединений, а также прове дение ТО при отсутствии электроэнергии. Однако присущие спо собу существенные недостатки препятствуют его широкому при менению. Односторонний подвод теплоты с внешней стороны тру бы может вызвать значительный перепад температуры по толщи не стенки, превышающий 1 °С/мм толщины стенки трубы. К недо статкам относится также соприкосновение газового пламени с трубой, что приводит к окислению ее поверхности (сгоранию поверхностного слоя металла). Процесс газопламенной термо обработки трудно поддается автоматизации и дистанционному Управлению. Кроме того, он характеризуется повышенной опасностью выполнения работ.
Рис. 2. Схема нагрева сварных соединений при местной термообработке: электронагревателем сопротивления (а); газопламенным нагревом (б); индукционным способом
При объемной термообработке корпусных конструкций используют главным образом газопламенный нагрев от специально разработанного для этих целей передвижного оборудования, которое легко может быть перемещено от одного объекта термической обработки к другому.
Индукционный способ заключается в нагреве сварного со единения электрическим током, индуцируемым в металле пере менным электромагнитным полем (рис. 2, в). Перепад темпера туры по толщине стенки незначителен, так как теплота образуется непосредственно в самом металле. Достоинствами индукцион ного способа являются также простота управления процессом нагрева, возможность применения дистанционного ручного или автоматического регулирования процесса ТО, проведения груп повой термообработки. К недостаткам можно отнести гро моздкость электрооборудования, возникновение переменных электромагнитных полей, затрудняющих проведение контроля температуры.
Нагрев токами частотой 50 Гц целесообразно применять для термообработки по режиму высокого отпуска сварных соедине ний труб с большой толщиной стенки (более 40 мм). Однако при этом, как правило, применяют электрический ток до 1400 А, что требует использования медных электрических проводов и индук торов большого сечения (до 240 мм2). Такой способ нагрева характеризуется высоким расходом электроэнергии (в связи с малым коэффициентом мощности: 0,25-0,3) и большой трудо емкостью работ.
Нагрев токами средней частоты проводят на небольшом токе (100-300 А), благодаря чему можно применять медные провода и индукторы небольшого сечения. К преимуществу этого способа необходимо отнести также высокий коэффициент мощности (0,9-1). Все это делает такой способ нагрева экономичным, позво ляет использовать установки небольшой мощности, уменьшить трудоемкость операций.
При комбинированном нагреве применяют электронагрева тели комбинированного действия, в которых используют способы нагрева электрическим сопротивлением и нагревом индукцион ным током частотой 50 Гц. При этом нагрев осуществляется глав ным образом за счет первого способа, поэтому индукционная составляющая оказывает меньшее тепловое воздействие. Элек тронагреватели комбинированного действия просты в изготовле нии, каждый их типоразмер можно применять для нескольких диаметров труб. Достоинствами комбинированного способа на грева являются также простота управления процессом нагрева возможность применения дистанционного ручного или автоматического регулирования процесса нагрева, проведения групповой термообработки.
При термохимичесном способе нагрева теплота, необходи мая для термообработки, образуется при сгорании пакетов из эк зотермических смесей, устанавливаемых на сварное соединение. Эти смеси, в состав которых входят оксиды алюминия, соедине ния серы и фосфора, дают при сгорании большое количество теп лоты. Основные преимущества термохимического способа нагре ва — возможность проведения термообработки без применения электроэнергии и горючих газов, а также простота процесса. Од нако этот способ имеет значительные недостатки: невозможность проведения контроля температуры нагрева и применения ручного или автоматического регулирования процесса нагрева, значитель ный перепад температуры по толщине стенки трубы.
Полную термическую обработку отдельных сварных узлов трубопроводов выполняют в стационарных термических печах или индукционным нагревом с помощью перемещающихся индук торов.
2.1. Нагревательные устройства
Для термической обработки сварных соединений технологи ческих трубопроводов и оборудования, а также для подогрева при сварке используют разнообразные нагревательные устройства: электронагреватели сопротивления, индукционные электронагре ватели, электронагреватели комбинированного действия, газо пламенные нагреватели, устройства для термохимического нагре ва (табл. 1)
Таблица 1. Характеристики нагревателей
|
Устройства для термообработки |
Размеры трубопроводов или сосудов давления, мм |
|
|
Диаметр |
Толщина стенки |
|
|
Гибкие пальцевые электронагреватели сопротивления ГЭН |
≥100 |
≥70 |
|
Гибкие электронагреватели ОГМО – 1,6 и ОГМО – 3,2 |
≥25 |
≥70 |
|
Гибкие электронагреватели ГРЭН |
≥100 |
≥70 |
|
Гибкие электронагревательные коврики и ленты |
≥25 |
≥70 |
|
Электронагреватели ПТО |
≥57 – 1020 |
≥70 |
|
Электронагреватели комбинированного действия: КЭН – 1 КЭН – 2 КЭН – 3 КЭН – 4 |
25 – 108 108 – 219 219 – 325 325 – 1420 |
≥25 ≥40 ≥50 ≥70 |
|
Гибкие индукторы из оголенного медного провода и водоохлаждаемые индукторы, работающие на токах частоты: Промышленной 50 Гц Средней 1000 – 8000 Гц |
108 – 630 50 – 5000 |
≥15 ≥10 |
|
Однопламенная универсальная ацитиленокислород-ная или пропан-бутановая горелки |
≥100 |
≥20 |
|
Кольцевая многопламенная горелка |
≥325 |
≥25 |
Нагревательные устройства должны иметь небольшую массу, высокие КПД и коэффициент мощности (для электронагревате лей), легко устанавливаться на обрабатываемом изделии, обеспе чивать равномерность нагрева по периметру обрабатываемого из делия, допустимый перепад температуры по толщине стенки и т.п.
Электронагреватели сопротивления относятся к радиационным нагревателям, в которых электрическая энергия превра щается в теплоту в твердом теле (нихромовой спирали), непо средственно включенном в элек трическую цепь. При нагреве до 200 °С основным видом переда чи теплоты является конвекция. В пределах 200-1200 °С теплота передается главным образом излучением (радиацией).
Применяют различные типы электронагревателей сопротив ления: гибкие, жесткие, с кера мической изоляцией, в металли ческой оплетке, в виде ковриков, муфеля и панели.
Рис. 3. Гибкий пальцевый электронагреватель ГЭН: 1 контактная втулка; 2 — винт; 3 - 6 — керамические нагрева тельные изоляторы соответственно ИКН-702; ИКН-202; ИКН-402 и ИКН-302; 7 - ограничитель; 8 — нагревательный элемент; 9 — скоба; 10 — поясок для крепления электронагревателя на трубе.
В монтажных, полевых и ремонтных условиях широкое использование получили гибкие пальцевые электронагреватели сопротивления ГЭН, состоящие из двойной плоской спирали (нихромовая проволока диаметром 3,6 мм), каждый виток (палец) которой защищен керамически ми изоляторами серии ИКН. К преимуществам ГЭН следует отнести большую удель ную мощность (45-50 кВт на 1 м2 поверхности), возможность ис пользования в качестве источни ков питания сварочного оборудования (преимущественно транс форматоров), простоту в эксплу атации, высокий коэффициент мощности (cosφ = 1), простоту применения при нагреве плоских конструкции. Максимальная температура нагрева 1000 °С, ресурс не менее 250 ч. Недостат ки — трудность термообработки труб диаметром менее 100 мм, необходимость использования нескольких типоразмеров ГЭН для сварных соединений труб. Для термообработки сварных соединений труб диаметром более 325 мм следует применять несколько (две или более) параллельно соединяемых секций ГЭН.
Для ТО сварных соединений из труб диаметром 57-1020 мм в полевых условиях используют муфельные нагреватели сопро тивления типа ПТО (Львовский механический завод). В металли ческом кожухе этого устройства размещен нагреватель ный элемент в виде змеевика из нихромовой полосы. Под крыш кой нагревателя расположена легкая сменная теплоизоляция. Рабочий ток нагревателей 90-1600 А, масса 16-176 кг.
Рис.4. Муфельный нагреватель сопротивления ПТО-421
В зарубежной практике ши рокое распространение получили электронагреватели сопротивле ния: оплетенные и поверхностные. Оплетенный электронагрева тель представляет собой змеевик из нихромовои проволоки диаме тром 0,5-0,6 мм, покрытый стек ловатой. Внешнее покрытие элек тронагревателей выполнено в ви де оплетки из тонкой нихромовои проволоки. Электронагреватели обеспечивают большую зону на грева при небольшой удельной мощности (2-3 Вт/см2). Максимальная температура нагрева 1050 °С, ресурс не менее 100 ч. По следние годы в России выпускают аналогичные электронагреватели ОГМО-1,6 и ОГМО-3,2 (мощность соответственно 1,6 и 3,2 кВт).
Гибкий поверхностный электронагреватель выполнен в виде плоского мата, в котором нагревательным элементом служит змее вик из нихромовой проволоки диаметром 0,5-0,6 мм, покрытой пло скими керамическими изоляторами. Эти электронагреватели, ана логично оплетенным, обеспечивают большую зону нагрева при не большой удельной мощности (3-4 Вт/см2). Максимальная темпера тура нагрева 1050 °С при ресурсе не менее 100 ч. В России выпуска ют аналогичные плоские электронагреватели типа ГРЭН с удельной мощностью до 7-8 Вт/см2. Кроме того, ООО «Ремонтные техноло гии» (Волгоград) выпускает гибкие нагревательные коврики и ленты.
Рис.5. Нагревательные коврики сопротивления
Изготовленные из термостойких материалов керамические нагревательные коврики способны работать при температуре до 10500С и могут запитываться как от термообрабатывающих центров, так и от сварочных трансформаторов. Многожильный элемент (19 жил) из нихромовой проволоки электрически изолирован нанизанными и соединенными между собой бусинами из глинозема, обеспечивающими высокую теплопроводность ковриков и надежную электробезопасность. Холодные концы выполнены из многожильной никелевой проволоки с низким сопротивлением. Все нагреватели укомплектованы парой ответных разъемов для подключения к Вашей аппаратуре. Изоляторы разъемов выполнены из специального эпоксидного стекломатериала, выдерживающего температуру до 2600С. Типоразмеры нагревателей зависят от напряжения на которые они рассчитаны. Исторически в разных странах применялись разные стандарты безопасности рабочего напряжения (например, в Англии и США 40 и 80В, во Франции 30 и 70В, в Германии 30 и 60В), это породило различие выходного напряжения установок выпущенных разными производителями в разных странах.
В Японии разработаны плоские электронагреватели инфракрасного излучения марки «Инфра-Н» для термообработки толстостенных сварных соединений технологического корпусного оборудования (сосудов давления). При этом способе нагрев производится инфракрасным излучением, характеризующимся большой проникающей способностью в глубину нагреваемого металла, что способствует уменьшению перепада температуры по толщине стенки конструкции.
Инфракрасные электронагреватели собраны из специальных пластин, которые со стороны, обращенной к нагревательному сварному соединению, покрыты металлическим окисным соединением с высокой излучающей способностью (коэффициент 0,9). Максимальная температура нагрева 1000 °С, рабочее напряжение до 200 В. Аналогичные электронагреватели также выпускают в настоящее время в России.
Рис. 6. Электрический инфракрасный панельный нагреватель
Газовые инфракрасные нагреватели являются эффективным и экономичным решением для осуществления подогрева. Будучи простым в установке и универсальным в использовании, нагреватели нашли широкое применение во всех областях промышленности по всему миру. Нагреватели можно использовать для подогрева вертикальных, горизонтальных или кольцевых швов больших вращающихся резервуаров вплоть до 300˚ С. Используемый газ: природный газ, бутан или пропан. Рабочая температура на поверхности нагревателя составит 800-1000˚ С. Сжиженный нефтяной газ под давление 1,38 бар или природный газ под давлением от 0,4 до 0,69 бар, смешивается с воздухом и сжигается на внешней поверхности нагревателя, выполненной из керамического волокна, обеспечивая высокоэффективный нагрев. Газ поддается в присоединенные нагреватели либо из коллектора с ручным регулятором (2 канала по 4 нагревателя), либо из модульного блока автоматического управления "Gasmatic", (4 канала по 4 нагревателя). Поджиг осуществляется с помощью открытого пламени или пьезоэлектрическим устройством, поставляемым по дополнительному требованию.
Рис. 7. Газовый инфракрасный нагреватель
Следует отметить, что и электронагреватели сопротивления, и электронагреватели комбинированного действия обладают большой тепловой инерционностью, т. е. при нагреве достигают максимальной тепловой мощности через 2-3 мин после включе ния тока, а при охлаждении после выключения тока начинают ос тывать также через 2-3 мин. Чем больше мощность электронагре вателя, тем выше его инерционность. Это необходимо учитывать при регулировке силы тока.
Индукционные электронагреватели представляют собой со леноиды, обычно выполненные из меди. Индукторы устанавлива ют (чаще наматывают) на сварные соединения, предварительно покрытые теплоизоляцией.
Известны несколько типов индукторов: гибкие, жесткие, с изо ляцией и без нее, с воздушным и водяным охлаждением и т. п. В практике обычно используют воздухоохлаждаемые гибкие индукто ры из оголенного медного провода типов М, МГ, МГЭ.
Рис. 8. Индукционный электронагреватель установленный на сварное соединение
1 – медный провод, 2 – термообрабатываемое сварное соединение, теплоизоляция
Гибкие индукторы из оголенного медного провода, работаю щие на электрическом токе промышленной частоты 50 Гц, имеют сечение 180-240 мм2. Их наматывают на сварное соединение, как правило, в один слой с 6-12 витками с зазорами между ними 15-20 мм. Они работают на силе тока до 1200-1400 А. Аналогичные индукторы, работающие на электри ческом токе средней частоты 1000-8000 Гц, имеют сечение 35-70 мм2, их наматывают на трубу в один слой с 6-20 витками с зазором 15-20 мм. Работают на силе тока до 250 А. Для всех индукторов необходима предварительная намотка на трубу теплоизоляционного слоя толщиной не менее 20 мм.
Более продолжительный срок эксплуатации (100-150 циклов нагрева) имеют гибкие водоохлаждаемые индукторы, состоящие из нержавеющей или латунной гофрированной гибкой трубки, на внешней поверхности которой расположен в виде оплетки много жильный медный кабель. Наружная поверхность мед ной оплетки покрыта гибкой асбестовой оболочкой (применяется также стеклотканевая теплоизоляция и термостойкая резина). Охлаждающая вода циркулирует внутри гибкой трубки.
Водоохлаждаемые индукторы наматывают на трубу, также пред варительно покрытую теплоизоляцией толщиной 15 – 20 мм. Витки индукторов можно наматывать вплотную друг к другу (без зазоров). Эти индукторы работают на силе тока до 1200 А. В России индукторы такого типа — ВГИК — выпускают в ООО «Унитех».
К преимуществам водоохлаждаемых индукторов следует отнести возможность использования большой плотности тона 15-20 А/мм2 (у воздухоохлаждаемых индукторов плотность тока не превышает 5-6 А/мм2). Кроме того, эти индукторы обладают высокой технологичностью, что позволяет в процессе термообра ботки при временном отключении источника питания изменять число и расположение витков индуктора.
Недостаток водоохлаждаемых индукторов — необходимость применения воды, что затруднительно в монтажных условиях, особенно в зимнее время.
Жесткие разъемные индукторы (медные и алюминиевые) в настоящее время используют редко в связи с их сложной конструкцией и недостаточной эксплуатационной надежностью (жесткие медные индукторы применяют в настоящее время в отдельных случаях при восстановительной термообработке).
Последние годы началось производственное использование электронагревателей комбинированного действия, наиболее известными из которых являются электронагреватели КЭН.
Принцип работы электронагревателей комбинированного действия заключается в использовании нагрева способом сопро тивления в сочетании со способом индукционного нагрева токами частотой 50 Гц, причем основным по эффективности является нагрев способом сопротивления.
Электронагреватели КЭН изготавливают в виде индуктора, состоящего из нихромовой проволоки диаметром 3,6 мм, на кото рую надеты керамические изоляторы серии ИКН. В России разработаны четыре типа электронагревателей КЭН. (табл. 2)
Таблица 2. Характеристики электронагревателей КЭН
|
Параметры |
КЭН-1 |
КЭН-2 |
КЭН-3 |
КЭН-4-1 |
КЭН-4-2 |
КЭН-4-3 |
КЭН-4-3М |
|
Максимально допустимый ток, А |
60 |
120 |
300 |
360 |
360 |
360 |
420 |
|
Падение напряжения на электронагревателе, В |
18 |
33 |
54 |
58 |
68 |
78 |
91 |
|
Максимальная мощность, кВт |
1,1 |
4,0 |
16,2 |
21 |
24,5 |
28 |
34 |
|
Количество нихромовых проволок Ф3,6 мм, шт. |
1 |
2 |
5 |
6 |
6 |
6 |
7 |
|
Габаритная длина, мм |
2200 |
4200 |
6500 |
7100 |
8300 |
9500 |
9500 |
|
Масса, кг |
1,8 |
4,5 |
11,4 |
14,7 |
17,2 |
19,7 |
23,0 |
Электронагреватели КЭН просты в изготовлении, легко поддаются ремонту, универсальны (четыре типоразмера КЭН обеспечивают проведение термообработки всего диапазона диаметров труб), обеспечивают более высокое качество термообработки, чем электронагреватели сопротивления, их легко обслуживать.
Рис. 9. Электронагреватель комбинированного действия КЭН-3
Существует несколько других разновидностей электрона гревателей комбинированного действия, которые в той или иной степени являются аналога ми электронагревателей КЭН.
Электронагреватели комби нированного действия применя ют и в других странах (Германии, Франции и др.), однако только для сварных соединений труб малого диаметра (до 150 мм). В основном для этого используют оплетенные электронагреватели, с которых предварительно сни мают скрепляющие хомутики. Электронагреватель принимает вид нагревательного провода (аналогично КЭН-1).
Для ТО сварных соединений труб небольших диаметров, а также для подогрева при сварке технологических трубопроводов и оборудования используют раз личные устройства газопламен ного нагрева. Для смешивания горючего газа с воздухом (или кислоро дом), подачи полученной газовой смеси к выходным отверстиям и сгорания этой смеси в виде устойчивого факела предназначена газопламенная горелка.
В кольцевой многопламенной горелке кольцевой факел пла мени образуется из большого числа язычков, равномерно распо ложенных по кольцу в несколько рядов.
Газовое пламя нагревает поверхность металла посредством вынужденного конвективного и лучистого теплообмена. В монтаж ных, полевых и ремонтных условиях можно применять только та кие газопламенные горелки, которые обеспечивают местный на грев при подводе теплоты с наружной стороны трубы. Сквозной прогрев сварного соединения обеспечивается теплопроводно стью металла.
В зависимости от размеров термообрабатываемых конструк ций используют одноплеменные универсальные ацетилено-кисло родные горелки, кольцевые многопламенные горелки и нагрева тельные газопламенные устройства, входящие в состав установок для объемной (полной) термообработки корпусного технологичес кого оборудования.
Для подогрева под сварку (предварительного и сопутству ющего) и термообработки сварных соединений трубопроводов служат универсальные ацетилено-кислородные горелки средней и большой мощности.
Кольцевые многопламенные горелки имеют стальной корпус, внутри которого в 4-5 рядов расположены мундштуки Корпус состоит из двух половин, соединенных по образующей. К каждой половине корпуса приварена газопроводящая труба, на входном конце которой установлено эжекторное устройство. Через это устройство засасывается воздух при прохождении горючего газа (пропан-бутана или природного газа).
Кольцевые многопламенные горелки получили применение при отжиге сварных соединений труб и фасонных деталей диаме тром до 325 мм с толщиной стенки до 8 мм при монтаже чугунных трубопроводов тепло-, газо- и нефтеснабжения давлением до 3 МПа и температуре до 250 °С.
Переносные кольцевые горелки аналогичной конструкции применяют в полевых условиях для подогрева при сварке магист ральных газопроводов диаметром до 1420 мм.
В установках для объемной (полной) термообработки с ис пользованием газопламенного нагрева шаровых резервуаров объемом до 2000 м3 (диаметром до 16 м) применяют мощные факельные горелки, обычно работающие на природном газе и пропане. Кроме того, могут быть использованы теплогенераторы, внутри которых происходит сгорание смеси природного газа с воздухом с последующей подачей полученного теплоносителя в термообрабатываемый сосуд давления. Газопламенный нагрев применяется также для объемной термообработки цилиндричес кого корпусного оборудования.
Устройства для термохимического нагрева выпускают в виде
гибких пластин (ковриков), гибких шнуров и жестких муфелей,
выполненных строго по диаметру трубы. Учитывая недостатки это
го способа нагрева, в частности, трудности при измерении и регистрации температуры, применение этого вида нагрева для ТО
сварных соединений подведомственных Госгортехнадзору трубопроводов не рекомендуется. В отдельных случаях на территории бывшего СССР (в частности, при строительстве нефтеперерабатывающего завода в Беларуси) этот способ был использован иностранной фирмой-поставщиком для термообработки сварных соединений технологических трубопроводов из стали 15Х5М, поставленных этой фирмой.
2.2. Измерение температуры
Контроль температуры и качества термообработки сварных соединений является важной технологической операцией, от которой во многом зависит эксплуатационная надежность трубо проводов и сосудов, работающих под давлением. К технологии измерения температуры при термообработке относятся подготовке к работе и установка термоэлектрических преобразователей, приборов контроля температуры и соедине ние их между собой, методика измерения температуры различны ми приборами и правила работы с ними.
Действие термопар основано на свойстве металлов и сплавов, создавать термоэлектродвижущую силу (термоЭДС), зависящую от температуры места соединения (спая) двух разных проводников. ТермоЭДС возникает при соприкосновении одинаково нагретых концов двух проводников - термоэлектродов. Эта пара термоэлектродов и называется термопарой. При этом между свободными (не соединёнными) концами термопары возникает некоторая разность потенциалов. С повышением температуры проводников она увеличивается.
Термопары изготавливаются из разных видов материалов, и зависит это главным образом от диапазона измеряемой температуры. Для местной термообработки диапазон температур 20 - 1300 град. С, поэтому в подавляющем большинстве случаев используются термопары хромель-алюмель тип К (ХА).
Длина преобразователей должна быть не менее 0,7-0,1 м. Концы термоэлектродов с одной стороны плотно скручивают между собой так, чтобы образовалось 1,5-2 витка. Горячий спай можно выполнить ацетилено-кислородной, ручной аргонодуговой сваркой либо дуговой сваркой на графитовой пластинке или гра фитовом порошке. Для нормальной работы термопары достаточ но сплавить между собой торцы термоэлектродов. Противоположные концы термоэлектродов называют холодным спаем, присоединяют к измерительному прибору. По всей длине, кроме места горячего спая, термоэлектроды должны быть изолированы один от другого.
Преобразователи, поступающие непосредственно с заводов-изготовителей, имеют горячий спай со скрученными термоэлектро дами длиной до 50 мм. Применять такие горячие спаи нельзя, так как это может привести к значительному искажению при измерении температуры. Их необходимо переделать по вышеизложенной мето дике. Следует отметить, что в процессе проведения термообработки термоэлектроды горячего спая постепенно пережигаются. Поэтому после проведения одного-двух циклов термообработки спай необ ходимо переделывать заново, предварительно удалив старый. По сле сварки горячего спая термоэлектроды изолируют друг от друга керамическими бусами или надевают на них хлорвиниловую труб ку. Кроме того, на длине 250-300 мм от горячего спая каждый тер моэлектрод отдельно, а потом оба вместе покрывают асбестовой оплеткой (обычно ее наматывают нитками от асбестового полотна).
Для крепления горячего спая преобразователей можно ис пользовать несколько способов: бобышку с прорезью, Л-образную бобышку из пластины, гайку с болтом. Бобышки при варивают к тщательно зачищенному месту трубы, устанавливают горячий спай в прорезь и легкими ударами молотка расплющива ют бобышки так, чтобы обеспечить хороший контакт между спаем и трубой. Гайку прихватывают к трубе, и горячий спай устанавли вают в прорезь, сделанную в гайке, после чего спай надежно при жимают болтом к трубе. Допускается приварка горячего спая термопар с использова нием аргонодуговой сварки.
Рис. 10. Схемы крепления горячего спая термоэлектрического преобразователя к сварному соединению (1 – термоэлектроды; 2 – горящий спай): а – с бобышкой с прорезью; б – Л-образной бобышкой; в – гайкой с болтом.
Все вышеописанные способы крепления термопар используются практический во всех отечественных установках для термообработки. Специалисты немецкой фирмы «Weldotherm» разработали другой метод. В зарубежных программных установ ках термопары представляют собой два термоэлектрода диамет ром 0,5 мм, которые приваривают к сварному соединению с по мощью контактной сварки специальным разрядным устройством. Расстояние между приваренными термоэлектродами должно быть минимально возможным (не более 10 мм). В этом случае горячим спаем является метал сварного соединения, находящейся между приваренными термоэлектродами.
Рис. 11. Схема крепления термопар с помощью прибора
для приварки MICRO-14
Эти машинки обладают массой преимуществ:
3.1. Описание
Установка для термообработки модели «KSCT – 12» была изготовлена в 1971 году Японской фирмой «Kokusai electric СО» (г. Токио) и предназначена:
Таблица 3. Технические характеристики
|
Номер |
Наименование характеристики |
Ед. изм. |
Норма |
|
1. |
Номинальное напряжение питающей сети 3-х фазного тока, 50 Гц |
В |
380 |
|
2. |
Максимальная потребляемая мощность |
кВА |
2400 |
|
3. |
К.П.Д. установки |
% |
83 |
|
4. |
Напряжение на каждом канале (не более) |
В |
180 – 220 |
|
5. |
Максимальный диаметр обрабатываемого изделия |
мм |
5000 |
|
6. |
Температура нагрева (Мах.) |
ºС |
660 |
|
7. |
Скорость нагрева (шаг 50 ºС) |
ºС/час |
50 - 350 |
|
8. |
Скорость охлаждения (шаг 50 ºС) |
ºС/час |
150 - 500 |
|
9. |
Время выдержки (участка) |
час:мин |
0:01 – 24:00 |
|
10. |
Способ нагрева – электронагреватель |
тип |
Инфракрасный панельный нагреватель |
|
11. |
Условия эксплуатации |
ТºС |
– 30 + 40 |
|
12. |
Охлаждение установки |
тип |
воздушно- принудительное |
|
13. |
Габаритные размеры: Высота Длина Ширина |
мм |
1600 600 1000 |
|
14. |
Масса |
кг |
5400 |
|
15. |
Тип термопары |
тип |
ТХА |
3.2. Задачи модернизации
Установка модели «KSCT – 12» с 1971 года работает на предприятии ОАО «Дзержинскхиммаш» (Нижегородская область) в цехе по изготовлению емкостного и колонного оборудования и до недавнего времени покрывала все потребности предприятия в термообработке. В 2006 году предприятие вошло в состав холдинга «Генерация» (Свердловская обл.), где предприятию досталась роль обеспечения холдинга крупнотоннажными изделиями и принята 5 летняя программа модернизации предприятия.
Одним из основных этапов является покупка нового или имеющегося оборудования для термообработки. Основными требованиями являются:
3.3. Тепловой расчет термообработки сосудов диаметром от 5000 мм до 8000 мм, длиной до 3000 мм
Возможность увеличения диаметра обрабатываемых изделий докажем расчетами тепловой мощности.
Габариты коксовой камеры
Ø=5000 мм. L=3000 мм. δ=50 мм.
m изделия = 18,5 тн. S поверх. = 58 м.
∆Т˚С/час – скорость нагрева не более 100˚С/час
Q нагр. – мощность необходима для нагрева изделия. m (кг). ∆Т˚С/час.
Qтепл. – отдача тепла через теплоизоляцию.
Q = Qнагр.+Qтепл. (1)
Q нагр. = m (кг) х ˚С (кДж/кг˚С) х ∆Т˚С/час (кВт) (2)
3600 сек.
Qтепл. = Т˚Сmax х S (м) х λ (вт/˚С х m) , (3)
b (м)
где b – толщина теплоизоляции (м) = 50 мм = 0,05 м;
λ – теплопроводность изоляции (МПБ) = 0,11вт/˚С х m;
C – удельная теплоемкость железа = 0,48 (кДж/кг˚С).
Нагрев до 660˚С.
Q нагр.= 18500 кг х 0,48кдж/к˚С х 100˚С/час= 247 кВт
3600 сек.
Qтепл.660 С = 660˚С х 58 м х 0,11 Вт/С˚ х m =84 кВт
0,05 м
Q660 С = 247 кВт+84 кВт = 331 кВт
Нагрев до 930˚С
Qтепл. 930˚С = 930˚С х 58м х 0,11 Вт/ С˚ х m =119кВт
0,05м
Q930˚С = 247 кВт+119 кВт = 366 кВт
Габариты коксовой камеры:
Ø=8000 мм, L=3000 мм, δ=50 мм, S поверх. = = 170 м, m=53т.
Рассчитываем по ∆Т˚С/час скорость нагрева не более 100˚С/час
Нагрев до 660 ˚С.
Q нагр.= 53000 кг х 0,48кдж/к˚С х 100˚С/час= 707 кВт
3600 сек.
Qтепл.660 С = 660˚С х 170 м х 0,11 Вт/С˚ х m =246 кВт
0,05 м
Q660c= 707кВт + 246кВт = 953кВт
Qтепл. 930˚С = 930 C x 170м x 0.11Вт/°Схм = 347кВт
0,05м
Q 930˚С = 707кВт + 347кВт = 1054 кВт
При использовании матов δ = 100мм. необходимая мощность нагрева:
До 660˚ С. Ø800мм. L = 3000мм.
Q = 247 + 42 = 289 кВт
До 660 С. Ø 5000мм. L = 3000мм.
Q = 707 + 143 = 850кВт
До930°С. Ø8000мм. L = 3000мм
Q = 247 + 60 = 307кВт
До 930 С. Ø 5000мм. L = 3000мм.
Q = 707 + 174 = 881кВт
На схеме покажем распределение тепловой энергии.
Теплоизоляция
Q1 - количество теплоты необходимое для нагрева металла
электронагревателями.
Q2 - количество теплоты уходящее через теплоизоляцию со стороны
электронагревателей.
Q3 - количество теплоты отводимое с обратной стороны.
Q4 - тепловой поток отводимый в изделие.
T°C1- температура изделия.
Т°С2- температура изделия с обратной стороны.
Т°С3 - температура на расстоянии I2 и равная - 300°С.
I1- ширина зоны нагрева эл. нагревателями.
I2- расстояние от зоны нагрева (эл. нагревателей), где температура Т˚С3 - 300 С.
δ1 = 40мм. - толщина металла изделия.
δ2 = толщина слоя теплоизоляции.
Рис. 12. Схема распределения тепловой энергии
Расчет тепловой мощности при термообработке сварного соединения на 1 п.м. Теплоизоляция - маты МПБ ширина = 1000мм. толщина = 50мм. δ2 = 50мм.
Физические свойства материалов.
Удельная теплоёмкость железа С = 0,48 кдж/(кг х °С).
Удельная теплопроводность железа λ FE = 28 - 45вт/(м х °С)
Удельная теплопроводность матов МПБ λ тепл.= 0,038 - 0,11вт/(м х °С)
Нагрев до Т = 660°С со скоростью не более Tv°C = 150°С/час расчёт ведём на 1 п.м. сварного шва.
Q = m х С х Тv С (4)
3600 сек
I1 = δxδ = δx40 = 240мм - берётся из расчёта сквозного прогрева
m = I1 х δ х 1м х 7,8 тн/м = 0,075тн = 75кг
Q = 75кг х 0,48кдж/(кг˚C х 150°С/час = 3,13кВт
3600 сек
Q2 = Q2 + 2Q2 (5)
Q2 = λ теп. x Sm x Т˚С (6)
δ2
S = 0,24м x 1м = 0,24м
Q2 = 0,11вт/м хС) х 0,24м х 660 С = 348вт = 0,35кВт
0,05м
Q2 = λтеп. х Sm х ∆T˚С (7)
0,05м
Т˚С =300°С + 660°С-300°С
2
S = 1м - 0,24м = 0,38м
2
Q2 = 0,11вт/(м х °С) х 0,38м х 415С = 347вт = 0,35кВт
0,05м
Q2 = 0,35 + 2 x 0,35 = 1,05кВт
Q3 = Оз изл. + Q 3кb, (8)
где Qизл. - теплоотдача лучеиспусканием.
Qkb. - теплоотдача естественной конвенцией.
Q3=(λизл. + λ кв.) х Sm х Т°С, (9)
где изл. = 6вт/(°С хм)
кв. = 8вт/(°С хм)
Q3 = Q3 + 2Q3 (10)
Q3 = (6+8) вт/(°С x м) 0,24 х 660°С + 2 (6 + 8)вт/°С х м х 0,38м х 415˚С = =6,64кВт
Q4 =λFe х Sceч. х (Ti °С - Т3 °С) (11)
I2
Sceч. = δ1 х 1м = 0,04м
Q4 = 45вт/(м х °С)х 0,04м х (660°С - 300°С) = 1705вт = 1,7кВт
0,38
Q = Q, + Q2 + Q3 + 2Q4 = 3,13 + 1,05 + 6,64 + 2 х 1,7 = 14,22кВт
Q = 14,22кВт/м - количество необходимой энергии на 1 (один) погонный метр длины сварного шва при высоком отпуске = 660 ˚С со скоростью нагрева = 150°С. (Термоизоляция только с одной стороны электронагревателей) на Ø = 1500мм. - необходима электрическая мощность Q = 3,14 х 1,5 х 14,22 = 67кВт.
Перепад температуры между наружным и внутренним швом ∆Т°С.
∆T = Т1˚С - Т 2 ˚С = О* S
λ Fe*S (12)
∆T = ( λ изл.+ λконв.)х Sm х Т˚С х бм = 14 х 660 х 0,04 = 8,2°С
λ Fe х S м 45
Рассчитаем нагрев изделия до Т = 930˚ С со скоростью Тv°С = 150°С/час
Q1 = 75кг х 0,48кдж/(кг°С) х 150°С/час = 3,13 кВт
3600сек
Q2 = Q2 + 2Q2 = λтепл. х Sm х ТС + λ тепл. х S м х ∆Т˚С х 2 (13)
δ δ
Q2 = 0,11вт/(м х °С)х 0,24м х 930°С +
0,05м
+ 0,11вт/(м х °С)х 0,38м х (300+930°-300/2) = 1520вт
0,05м
Q2 = 1,52кВт
Q3 = Q3 + 2Q3 = (λизл. + λкв.) x (Sm x T°C + S m x ∆Т˚С x 2) (14)
Q3 = (6 + 8)вт/( С x м ) x (0,24м x 930 ˚C + 0,38м x
х (300° + 930° - 300/2) x 2) =9668 вт
Q3 = 9,67кВт
Q4= λFex S сеч. х (T1 ˚ С-Тз˚С) (15)
I2
Sсеч. = 0,04м
Q4 = 45bt/(m x °C) x 0.04м x (930° - 300˚ ) =2,984вт
0,38
Q4 = 3 кВт
Q = Q1+ Q2+ Q3 + Q4 = 3,13 + 1,52 + 9,67 + 3 = 17,32кВт
Q = 17,5кВт/м - количество энергии на 1(один) погонный метр при проведении нормализации Т = 930°С (термоизоляция только с одной стороны электронагревателей). Перепад температуры между наружной и внутренней поверхностью.
∆T =Т1°С-Тз°С (15)
∆T = Озхδ = 14 х 930 х 0,04 = 11,6˚С
λFe * S 45
Т = 11,6°С
Расчёт тепловой мощности при двухсторонней изоляции. Высокий отпуск T = 660° С
Q = Q1+ 2Q2+ 2Q4, (16)
где Q1; Q2; Q4 – те же самые, что и при односторонней теплоизоляции.
Q3 - исключается, т.к. внутренняя поверхность закрыта теплоизоляцией
(т.е. нет излучения, конвектив. теплоты).
Q = 3,13кВт + 2 x 1,05кВт + 2 х 1,17кВт - 8,63кВт Q = 8,63кВт
Нормализация Т = 930°С.
Q = Q1 + 2Q2 + 2Q4
Q = 3,13кВт + 2 + 1,52 + 2 + 3кВт = 12,17кВт
∆T = О х 5
λ Feх S (16)
∆T = 350 х 0,64 = 1,3°С, при 660˚С
45 х 0,24
∆Т= 491 х 0,04
45 х 0,24 = 1,8'С, при 930 ˚С
По результатам проработки (расчёт по исходным данным, а также сравнительные данные зарубежных рекомендаций) одной установкой можно провести следующие виды работ:
Произвести объёмную термообработку (данные при Tv = 100°С/час)
А) Изделий массой до 43 тонн и площадью поверхности до 45м при толщине изоляции δ = 50мм. из матов МПБ (маты прошивные базальтовые).
Б) Изделий массой до 68 тонн и площадью поверхности до 60м при толщине матов МПБ толщиной = 100мм. (2 слоя по 50мм.).
Если масса и площадь превышают выше перечисленные данные не более (25 - 30)%, то скорость нагрева можно снизить до (70 - 75)°С/час.
Отжиг сварных швов (660° С). Предпочтительно проводить отжиг при использовании двухсторонней защиты сварного шва.
Так одновременно можно произвести отжиг:
Ø 1500мм 7 стыков - скорость нагрева 150°С/час.
9 стыков - скорость нагрева 100°С/час.
Ø 8000мм 1 стык - скорость нагрева до 150°С/час.
Время термообработки одной установки от 11 до 14 часов.
630°С (час) + 3 часа + 3,5 часа =
(100-150)°С/час
Нагрев Выдержка Остывание до 300°С
При термообработке (отжиг 660°С) сосуда Ø 8000мм. операция производится в следующей последовательности: термообработка одного стыка + термообработка мелких и средних ввариваемых изделий (патрубки, штуцеры и т.д. так как остаётся избыточная мощность = 80 кВт). При таком техпроцессе установки должны иметь несколько независимых каналов и минимум два программатора
4. Модернизация установки
Работу по модернизации установки разделим на три этапа:
4.1. Разработка шкафа управления
По желанию заказчика старые шкафы управления сохраняются как резервные в случае отказа новой системы. В старой установке регулирование проводилось по 2-х позиционному методу, где терморегулятор управлял мощными контакторами. В новой схеме терморегулятор будет управлять тиристорными ключами по закону пропорцианально-интегрально-дифирнциального управления. В настоящее время на рынке большой выбор различных регуляторов температуры импортного и отечественного производства от эконом класса до класса люкс. Произведем выбор терморегулятора.
4.2. Выбор терморегулятора.
В нашей стране многие научно-производственные предприятия выпускают различные промышленные терморегуляторы. Произведем сравнительный анализ некоторых регуляторов, которые могли бы управлять различными режимами термообработки сварных соединении трубопроводов.
Программный регулятор «Метакон – 613» одноканальный программный регулятор серии МЕТАКОН, выполняет функции ПИД-регулирования, выход выполнен на транзисторах с открытым коллектором, прибор рассчитан на работу с унифицированным входным токовым сигналом 0(4)...20 мА, установлена программно-аппаратная поддержка интерфейса RS-485.
Функции:
- высокая помехоустойчивость прибора (не ниже 3 степени жёсткости);
- управление исполнением программ внешними дискретными сигналами;
- программный выбор типа НСХ термопреобразователя;
- линеаризация НСХ термопреобразователей;
- контроль обрыва входных линий и аварийных ситуаций;
- масштабирование линейных сигналов;
- гальваническая развязка входных и выходных цепей;
- контрастная цифровая индикация (антиблик);
- защита паролем;
- аппаратно-программная поддержка интерфейса RS-485;
- OPC-cервер по спецификации OPC DA версии 2.0;
- МЕТАКОН-613 - применяются для управления устройствами однонаправленного действия (нагреватели, компрессоры холодильников и т.п.);
- библиотека программ: 10 создаваемых пользователем временных диаграмм по 20 участков в каждой;
- автонастройка параметров ПИД-регулирования;
- трёхканальный таймер для управления тремя дополнительными устройствами с привязкой к временным диаграммам;
- два независимых компаратора по 8 функций с фиксированными и следящими порогами переключения;
- сигнализация по двум независимым уровням;
- иозможность работы в распределённых системах сбора данных и управления;
- работа в системе RNet и других SCADA;
- контроль обрыва входных линий и аварийных ситуаций;
- гальваническая развязка входных и выходных цепей;
- контрастная цифровая индикация (антиблик).
- защита паролем.
Рис. 13. Метакон – 613
Таблица 5. Технические характеристики прибора «Метакон – 613»
Регуляторы «Минитерм 300» предназначены для измерения и регулирования различных технологических параметров, например, температуры, давления, разрежения, уровня жидкости, расхода и т.п. Применяются для автоматизации печей и сушильных камер; котлоагрегатов и систем теплоснабжения; водо и воздухоподогревателей; климатических камер и кондиционеров; термостатов и стерилизаторов, установок для переработки пластмасс и пищевых продуктов, а также многих других процессов и установок. При этом во многих случаях используется программное регулирование (программный задатчик).
Основная отличительная особенность приборов это простота эксплуатации: оператор имеет доступ к наблюдению за регулируемой величиной (например, температура в °C), изменению задания, ручному управлению и программному регулированию.
Функциональные возможности:
- ПИД, ПИ, ПД, П регулирование с импульсным или аналоговым выходным сигналом, а также двухпозиционное регулирование;
- возможность формирования программного задания в виде произвольной кусочно-линейной функции времени с участками произвольного наклона (имеются специализированные исполнения с различным количеством участков);
- логическое управление программным задатчиком (стоп, пуск, сброс);
- возможность настраиваться автоматически на оптимальную динамику процессов регулирования перед включением в работу;
- в импульсном регуляторе возможность использования аналогового выхода в качестве сигнала, линейно зависящего от регулируемого параметра (например, для вывода на самописец);
- защита от обрыва цепи датчика;
- сигнализация верхнего и нижнего предельных отклонений регулируемого параметра от заданного значения;
- цифровая индикация параметров в натуральных физических единицах или в процентах;
- диагностика отказов регулятора;
- энергонезависимая память;
- связь кольца, содержащего до 16 регуляторов, с верхним уровнем управления (ПК, контроллер МС8) по протоколу RS232C для передачи информации о входах, параметрах настройки регуляторов, а также изменение задания и других параметров по командам с верхнего уровня.
Рис. 14. Терморегулятор «Минитерм 300»
Технические характеристики регулятора «Минитерм 300».
Питание:
Точность установки задания: для исполнения МИНИТЕРМ 300.01 – 0.1% или 0.001, 0.01, 0.1, 1.0 натуральных физических единиц (по выбору, например, кПА, мм и т.п.).
Аналоговые входы: количество и вид – в зависимости от исполнения.
Основная погрешность измерения:
Дискретные входы:
Импульсный выход:
Дискретные выходы (назначение и количество):
Аналоговый выход: вид (по выбору) – 0!10В либо 0!5мА постоянного тока (0!20мА либо 4!20мА по спецзаказу);
Назначение:
Интерфейс - RS232C.
Регулятор температуры «Термодат – 16Е3».
Функции:
Проделав сравнительный анализ программных терморегуляторов различных производителей делаем вывод, что для наших целей лучше всего подходит регулятор «Термодат – 16Е3». Основные преимущества:
4.3. Программирование терморегулятора «Термодат – 16Е3»
Регулятор температуры Термодат-16Е3 предназначен для использования в промышленности и производстве. Термодат-16Е3 – обеспечивает высокую точность измерения и регулирования. Термодат-16Е3 – универсальный прибор, имеет большие возможности, множество тонких настроек и сервисных функций. Однако, несмотря на это, прибор прост в наладке и эксплуатации. Для его настройки и использования не требуется специальных знаний.
Прибор обеспечивает регулирование температуры по программе, то есть по заранее установленному оператором графику. График (программа регулирования) может содержать до двадцати участков, каждый из которых определяет действия прибора: нагрев, охлаждение, поддержание температуры. Имеется возможность задать 20 программ регулирования и в дальнейшем оперативно выбирать одну из них.
Запуск программы на выполнение осуществляется подачей соответствующей команды с клавиатуры прибора, внешней кнопкой или тумблером. При завершении программы регулирование прекращается, при этом прибор продолжает измерять температуру. Прервать выполнение программы можно в любой момент, подав соответствующую команду (выключен) с клавиатуры прибора. Прибор работает в режиме электронного самописца. Измеренная температура выводится в виде графика на жидкокристаллический графический дисплей с подсветкой.
Термодат-16Е3 – ПИД регулятор, для удобства настройки предусмотрена автоматическая настройка коэффициентов ПИД-регулирования. Прибор может также работать в режиме позиционного регулирования (on/off - включено/выключено).
Термодат-16Е3 имеет универсальные входы, что позволяет использовать для измерений различные датчики: термопары, термосопротивления, датчики с токовым выходом и др. Диапазон измерения температуры от - 100 oС до 2500oС определяется датчиком. Температурное разрешение по выбору 1oС или 0,1oС.
Термодат-16Е3 имеет развитую систему аварийной и предупредительной сигнализации. Это пять различных типов «аварии», сигнализация об обрыве, о нарушении контура регулирования.
Термодат-16Е3 имеет четыре выхода, два из них – релейные. Назначение выходов задаёт пользователь. Релейный выход достаточно мощный, предназначен для управления нагревателем, охладителем или для аварийной сигнализации. Транзисторный выход предназначен для работы с мощными тиристорными силовыми блоками.
Прибор имеет жидкокристаллический графический дисплей, который позволяет просматривать измеренные значения в виде графика. Результаты измерений записываются в энергонезависимую память большого объёма, образуя архив данных. Кроме результатов измерений в архив записывается текущая дата и время. Данные из архива могут быть просмотрены на дисплее прибора или переданы на компьютер для дальнейшей обработки.
Подключение к компьютеру осуществляется по последовательному интерфейсу RS485, для этого прибор имеет соответствующие контакты. К компьютеру одновременно может быть подключено несколько приборов. Их количество зависит от структуры сети и от используемого на компьютере программного обеспечения. Прибор Термодат-16Е3 поддерживает два протокола обмена с компьютером: «Термодат» - протокол, специфический для приборов «Термодат», и широко распространённый протокол Modbus (ASCII).
«ПИД» - ПИД – регулирование. Для ПИД – регулирования в пункте «Дополнительно» можно задать ограничение выводимой мощности - максимально и минимально допустимые значения.
«2 Поз.» - двухпозиционное регулирование. Для настройки позиционного регулятора в пункте «Дополнительно» требуется установить только один параметр – гистерезис. Гистерезис необходим, чтобы предотвратить слишком частое включение реле и пускателя. Контакты реле замкнуты, пока температура не достигнет значения температурной уставки. При достижении температурой задания, контакты реле размыкаются. Однако повторное включение реле происходит после снижения температуры ниже заданной на величину гистерезиса.
«Нет» - регулирование можно выключить.
В случае выбора ПИД – закона регулирования доступны следующие методы нагрева.
«ШИМ» - широтно-импульсная модуляция. Реле (8А,~220В, обозначение в спецификации - выходы Р) при ПИД регулировании работает в широтно-импульсном режиме. Средняя мощность изменяется путем изменения соотношения времен включенного и выключенного состояний нагревателя. Период срабатывания реле (период ШИМ) задается пользователем пункте «Дополнительно» в диапазоне от 1 до 240 сек. Транзисторный и симисторный выходы также могут работать по методу ШИМ.
«РСП» - метод распределенных сетевых периодов. Средняя мощность изменяется путем изменения соотношения количества пропущенных и отсеченных отдельных колебаний сетевого тока (0,02сек.) через нагреватель. Пропущенные колебания равномерно распределяются по времени (например, через одно колебание). Метод «РСП» реализуется через транзисторный выход (импульсы напряжения 12 В, до 30 мА, обозначение в спецификации – Т), совместно с силовыми тиристорными блоками СБ или через симисторный выход (~220В, 1А).
«ФИУ» - метод фазоимпульсного управления. Средняя мощность изменяется путем отсечки части колебания сетевого тока нагревателя на каждом из полупериодов. Метод «ФИУ» реализуется через транзисторный выход, совместно с силовыми тиристорными блоками ФИУ. Этот метод в нашем случае подходит больше всего, который будем использовать с блоком ФИУ.
Фазоимпульсное управление тиристорами позволяет плавно изменять эффективное напряжение и мощность на нагрузке. Тиристоры каждый сетевой полупериод открываются с регулируемой фазовой задержкой от 0 до 180°. Блоки ФИУ предназначены для работы с регуляторами температуры Термодат. Блоки подключаются к транзисторному выходу (тип Т), по которому в цифровом виде передается заданная мощность. Блоки необходимы для работы с нагревателями с малой тепловой инерцией, например, для управления инфракрасными нагревателями. Фазоимпульсное управление часто используют для работы с токовыми трансформаторами с низкоомной нагрузкой во вторичной обмотке. Блоки ФИУ подходят для управления индукционными нагревателями. Блоки ФИУ рассчитаны на максимальные токи от 1 до 160А и предназначены для управления Тизм=Sp»);
- когда разрешение на переход дает оператор («Переход Вручную»). Разрешение дается нажатием любой кнопки, когда в меню «Основной экран» в пункте «Состояние» появится надпись «Нажмите кнопку».
На этом типе шага программы можно задать ограничение мощности, выводимой на нагреватель, и задать коэффициенты ПИД – регулирования. Для этого нужно установить «Частные: Да», а в пункте «Параметры» задать ограничение мощности «МахР=» и задать коэффициенты ПИД «Коэффиц. ПИД». Если установить «Частные: Нет», то коэффициенты ПИД будут такими, какие заданы в пункте меню «ПИД». Если установить «Частные: Нет» для всех шагов программы, коэффициенты ПИД будут одинаковыми для всей программы.
Тип шага поддержание температуры на одном уровне в течение определённого времени («Тип: Выдержка»). Для этого в пункте «Дополнительно» требуется задать значение температуры («SP=»), которое нужно поддерживать, и время («Время:»), в течение которого это нужно делать.
В подпункте «Дополнительно» пункта «Дополнительно» требуется задать условие перехода на следующий шаг:
- когда расчетная температура достигнет нужного значения («Переход Трсч=Sp»);
- когда измеряемая температура достигнет нужного значения («Переход Тизм=Sp»);
- когда разрешение на переход дает оператор («Переход Вручную»).
На этом типе шага программы можно задать ограничение мощности, выводимой на нагреватель, и задать коэффициенты ПИД – регулирования. Для этого нужно установить «Частные: Да», а в пункте «Параметры» задать ограничение мощности «МахР=» и задать коэффициенты ПИД «Коэффиц. ПИД».
Тип шага переход на другую программу («Тип: Программа») с указанием ее номера («Программа:»).
Тип шага остановка процесса регулирования («Тип: Стоп»).
5. Безопасность жизнедеятельности
Данная дипломная работа посвящена модернизации установки для термообработки обечаек коксовых камер. Разрабатываемая система подразделяется на два уровня: нижний – на производственной площадке цеха № 37 и верхний. Последний включает в себя рабочее место оператора с ВДТ и ПЭВМ со встроенной SCADA-системой, необходимой для контроля и управления за технологическим процессом.
Рабочее место диспетчера находится на территории цеха № 37 в отдельном помещении. В помещении находятся три шкафа управления на которых установлены показывающие, регистрирующие приборы и сигнализация безопасности. Также установлен пульт управления на базе персонального компьютера и рабочий стол. В диспетчерском пункте находится разнообразное технологическое оборудование. В обязанности диспетчера входит контроль за основными параметрами, т.е. непрерывная проверка соответствия параметров процесса допустимым значениям и своевременное принятие мер при любых отклонениях от технологического процесса.
Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,2% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,5% на остальной территории.
Искусственное освещение осуществляется за счет общего и местного освещения рабочего места.
В производственных помещениях, в которых работа с использованием ВДТ и ПЭВМ является вспомогательной, температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на рабочих местах должны соответствовать действующим санитарным нормам микроклимата производственных помещений.
В производственных помещениях, в которых работа с использованием ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.) и связана с нервно-эмоциональным напряжением, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата для категории работ 1а и 1б в соответствии с действующими санитарно - эпидемиологическими нормативами микроклимата производственных помещений. На других рабочих местах следует поддерживать параметры микроклимата на допустимом уровне, соответствующем требованиям указанных выше нормативов.
Таблица 6. Допустимые и оптимальные значения параметров микроклимата согласно СанПиН 2.2.4. 548-96
|
Время года |
Зона |
Температура воздуха (°С) |
Относительная влажность (%) |
Скорость движения воздуха (м/с) |
|
Холодный период |
Оптимальная |
22-24 |
40-60 |
<0.1 |
|
Теплый период |
Оптимальная |
23-25 |
40-60 |
<0.1 |
|
Допустимая |
<26 в 13 часов самого жаркого месяца |
<75 |
<0.3 |
Для повышения влажности воздуха в помещениях с ВДТ и ПЭВМ следует применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.
В помещении необходимо обеспечить комфортный микроклимат, т.е. поддерживать температуру воздуха на уровне 22-25˚ С, влажность 75%.
Уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений с ВДТ и ПЭВМ должны соответствовать нормам, приведенным в СанПиН.
В помещениях, оборудованных ПЭВМ, проводится ежедневная влажная уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы на ПЭВМ.
Содержание вредных химических веществ в воздухе производственных помещений, в которых работа с использованием ВДТ и ПЭВМ является вспомогательной, не должно превышать предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с действующими гигиеническими нормативами.
Содержание вредных химических веществ в производственных помещениях, в которых работа с использованием ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), не должно превышать предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест в соответствии с действующими гигиеническими нормативами.
5.3. Шум и вибрация на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ.
В производственных помещениях при выполнении основных или вспомогательных работ с использованием ВДТ и ПЭВМ уровни шума на рабочих местах не должны превышать значений, установленных для данных видов работ в соответствии с «Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах» СН 2.2.4/2.1.8. 562-96.
В помещениях операторов ЭВМ уровень шума не должен превышать 50 дБА.
При выполнении работ с ВДТ и ПЭВМ в производственных помещениях уровень вибрации не должен превышать допустимых значений согласно «Санитарный нормам вибрации рабочих мест» (категория 3. тип «В», приложения 8 и 19. п. 2.8).
В производственных помещениях, в которых работа с ВДТ и ПЭВМ является основной с ВДТ и ПЭВМ вибрация на рабочих местах не должна превышать допустимых норм вибрации (СанПиН прил. 9 и 19, п. 2.9).
Снизить уровень шума в помещениях с ВДТ и ПЭВМ можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63 - 8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальными акустическими расчетами. Дополнительным звукопоглощением служат однотонные занавеси из плотной ткани, гармонирующие с окраской стен и подвешенные в складку на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в 2 раза больше ширины окна.
Правильно организованное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, повышающих эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Рациональное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда.
Причины чрезмерного напряжения органов зрения:
Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток, и обеспечивать коэффициент естественной освещенности не ниже 1,2% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,5% на остальной территории. Рабочие места с ВДТ и ПВЭМ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева. Расстояние между рабочими столами с ВДТ (в направлении тыла поверхности одного монитора и экрана другого монитора) должно составлять не менее 2,0 м, расстояние между боковыми поверхностями мониторов – не менее 1,2; площадь на одно рабочее место с ВДТ должна составлять не менее 6,0 м2 , объем – не менее 20,0 м3.
Расположение рабочих мест по отношению к световым проемам приведено на рис.15.(СанПиН 2.2.2/2.4. 1340-03).
Рис.15. Схема расположения рабочих мест относительно светопроемов
Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ВДТ и ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).
Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 – 500 лк.
Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.
Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.) находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/ кв.м.
Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ не должна превышать 40 кд/кв.м и яркость потолка, при применении системы отраженного освещения не должна превышать 200 кд/кв.м.
Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20, показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях не более 40.
Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.
В качестве щеточников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ.
При устройстве отраженного освещения в производственных и, административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.
Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ВДТ и ПЭВМ. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализованно над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.
Для освещения помещений с ВДТ и ПЭВМ следует применять светильники серии ЛП036, ЛВО - 19 и 97 с зеркализованными решетками, укомплектованные электронными пускорегулирующими аппаратами (Э ПРА). Допускается применять светильники серии ЛП036 без Э. ПРА только в модификации «Кососвет», а также светильники прямого света- П, преимущественно прямого света – Н, преимущественно отраженного света -В (прил.11СанПиН). Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.
Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/кв.м, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.
Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.
Коэффициент запаса (Кз) для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1,4.
Коэффициент пульсации не должен превышать 5%, что должно обеспечиваться применением газоразрядных ламп в светильниках общего и местного освещения с высокочастотными пускорегулирующими аппаратами (ВЧ ПРА) для любых типов светильников.
При отсутствии светильников с Э ПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.
Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях использования ВДТ и ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.
Основные вредные и опасные для здоровья оператора факторы при работе с ПЭВМ:
- излучения и поля (рентгеновское излучение, электромагнитное излучение, электростатическое поле);
- специфическая нагрузка зрения;
- вынужденная неподвижная поза;
- визуальные параметры.
Излучения и поля.
К числу вредных факторов, с которыми сталкивается человек, работающий за монитором, относятся рентгеновское и электромагнитное излучения, а также электростатическое поле.
Благодаря существующим строгим стандартам дозы рентгеновского излучения от современных видеомониторов не опасны для большинства пользователей. Исключение составляют люди с повышенной чувствительностью к нему.
Специалисты не пришли к однозначному выводу относительно воздействия электромагнитного излучения на организм человека, однако совершенно очевидно, что уровни излучения, фиксируемые вблизи монитора, опасности не представляют. Производители мониторов стремятся принимать меры для снижения их электромагнитного излучения. Следует отметить, что маркировка "Low Radiation" говорит о том, что монитор имеет низкий уровень электромагнитного излучения.
Электростатическое поле, создаваемым монитором компьютера. Во время работы экран монитора заряжается до высокого потенциала. Сильное электростатическое поле небезобидно для человеческого организма: при работе монитора электризуется не только его экран, но и воздух в помещении. Причем приобретает он положительный заряд, который препятствует оседанию пыли. Дышать таким "пылевым коктейлем" – значит подвергать себя дополнительному риску аллергических заболеваний кожи, глаз, верхних дыхательных путей.
Специфическая нагрузка зрения.
Человек видит не только глазами, но и мозгом. Изображение, снятое с сетчатки глаза, проходит сложную обработку. Все геометрические искажения на экране компьютера корректируются нашим мозгом, что приводит к дополнительной нагрузке отдельных участков головного мозга.
Изображение на экране монитора будет четким только тогда, когда каждому пикселю изображения будет четко соответствовать одна триада люминофора экрана – т.е. когда "зерно" монитора будет абсолютно соответствовать разрешению видеокарты (это условие соблюдается только для жидкокристаллических экранов). В результате мозг воспринимает изображение как нерезкое и соответственно пытается его сфокусировать. Попытка сфокусировать то, что не фокусируется, и устранить искажения, приводит к большой перегрузке отдельных участков головного мозга при относительной незагруженности остальных. Впоследствии может произойти расстройство вегетативной нервной системы и нарушение мозгового кровообращения.
Вынужденная неподвижная поза.
Человек, работающий за компьютером, подолгу пребывает в вынужденной неподвижной позе. Когда человек сидит за компьютером он пребывает в положении, на которое не рассчитана его костно-мышечная система. При этом затрудняется кровообращение, отток лимфы, скелет испытывает статические нагрузки. Нарушается обмен веществ в мышцах. Частые и однообразные движения кистей и пальцев приводят к тому, что медики называют ТПН – травмами повторяющихся нагрузок.
При длительной работе на компьютере возникают различные заболевания и недомогания: астенопатия, боли в спине и шее, запястный синдром, стенокардия и стрессы, быстрая утомляемость, невозможность долго концентрировать внимание, снижение трудоспособности, нарушение сна.
Синдром длительных статических нагрузок.
У пользователя опухают и немеют пальцы, болят запястья и шея, возникают нервные срывы. Это происходит из-за того, что пользователи ПК с высокой скоростью повторяют одни и те же движения. Так как каждое нажатие на клавишу сопряжено с сокращением мышц, сухожилия непрерывно скользят вдоль костей и соприкасаются с тканями, вследствие чего и развиваются болезненные воспалительные процессы.
Запястный синдром.
В запястье проходит пучок из 9 сухожилий и серединный нерв. Каждое сухожилие покрыто оболочкой со смазочной жидкостью. Все они расположены в плотном костно-фаброзном канале, который закрыт для всех. Если из-за непрерывно повторяющихся движений одна из оболочек хоть немного распухнет, нерв может расплющится.
Статические мышечные нагрузки.
Возникают при длительном сидении за видеотерминалом. Мышцы ног, плеч, шеи и рук длительно пребывают в состоянии сокращения. Поскольку мышцы не расслабляются, в них ухудшается кровообращение. Питательные вещества, переносимые кровью, поступают в мышцы недостаточно быстро, зато в мышечных тканях накапливаются продукты распада (молочная кислота), в результате чего возникают болезненные ощущения.
Основными параметрами изображения на экране монитора являются яркость, контраст, размеры и форма знаков, отражательная способность экрана, наличие или отсутствие мерцаний, а также разрешающая способность монитора. Кроме того, в СанПиН включены нормативы еще для нескольких параметров, характеризующих форму и размеры рабочего поля экрана, геометрические свойства знаков и др.
Весьма часто фактором, способствующим быстрому утомлению глаз, становится и контраст между фоном и символами на экране. Малая контрастность затрудняет различение символов, однако и слишком большая тоже вредит.
Одной из причин утомления глаз может стать мерцание, т.к. большинство мониторов прорисовывают изображение 60 раз в секунду (частота кадров 60 Гц обычно считается минимально допустимой). Однако многие пользователи сходятся на том, что даже на этой частоте мерцание заметно и, следовательно, оказывает влияние на глаза, поэтому новые видеоплаты и мониторы, как правило, поддерживают частоту кадров не менее 70 Гц.
Возможно появление близорукости или дальнозоркости, с которыми можно бороться, выписав у врача специальные линзы. Современные исследования показывают, что чаще всего нагрузка на глаза при работе с монитором не столь велика и многие проблемы со зрением можно уладить, путем перестановки монитора на другое место и изменение режима работы, и лишь в крайних случаях приходится обращаться к врачу, чтобы подобрать корректирующие линзы.
Технический уровень современных мониторов не позволяет полностью исключить воздействие перечисленных выше факторов. Однако это воздействие необходимо минимизировать, регламентировав ряд параметров, для чего и выпущены новые санитарные нормы – СанПиН. Основная цель их внедрения – облегчить адаптацию к непривычным для организма человека факторам, сохранив тем самым работоспособность и здоровье операторов ПЭВМ.
Усталость глаз, также, можно уменьшить за счет правильной ор ганизации рабочего места и выбора оптимального режима работы. Да лее приводим некоторые рекомендации, которые помогут Вам снизить нагрузку на глаза:
Техническая документация на ВДТ должна содержать требования на визуальные параметры, соответствующие действующим ГОСТ’ам и признанным в Российской Федерации международным стандартам. Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений, генерируемых ВДТ, приведены в таблице 7.
Таблица 7. Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (СанПиН 2.2.2/2.4. 1340 - 03).
|
Параметры |
Допустимые значения |
|
Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0,05м вокруг ВДТ |
100 мкР/час |
|
Напряженность электростатического поля, не более |
20 кВ/м |
|
Напряженность электромагнитного поля на расстоянии 0,5 м от ВДТ по электрической составляющей, не более: - в диапазоне 5 Гц¸2 кГц - в диапазоне 2¸400 кГц |
25 В/м 2,5 В/м |
|
Плотность магнитного потока, не более: - в диапазоне 5 Гц¸2 кГц - в диапазоне 2¸400 кГц |
250 нТл25 нТл |
|
Поверхностный электростатический потенциал |
< 500 В |
Рабочее место - это часть пространства, в котором оператор осуществляет трудовую деятельность и проводит большую часть рабочего времени. Рабочее место, хорошо приспособленное к трудовой деятельности оператора, правильно и рационально организованное, в отношении пространства, формы, размера, обеспечивает удобное положение при работе и повышает производительность труда при наименьшем физическом и психическом напряжении.
Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям.
Основные условия к организации рабочего:
1. Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей характера выполняемой работы. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям эргономики.
Параметры рабочего места выбираются в соответствии с антропометрическими характеристиками.
Оптимальными размерами стола являются:
Поверхность для письма должна иметь не менее 40 мм в глубину и не менее 600 мм в ширину.
Поверхность для письма:
Рис. 16. Организация рабочего места оператора ПЭВМ
Важным моментом является также рациональное размещение на рабочем месте документации, канцелярских принадлежностей, это должно обеспечить оператору удобную рабочую позу, наиболее экономичные движения и минимальные траектории перемещения оператору и предмета труда на данном рабочем месте.
Шкафы, сейфы, стеллажи для хранения дисков, дискет, комплектующих деталей, запасных блоков ВДТ и ПЭВМ, инструментов следует располагать в подсобных помещениях. При отсутствии подсобных помещений допускается размещение шкафов, сейфов и стеллажей в помещениях непосредственного использования ВДТ и ПЭBM при соблюдении требований к площади помещений, и требований, изложенных в настоящем разделе.
Рабочие места с ВДТ и ПЭВМ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.
Схемы размещения рабочих мест с ВДТ и ПЭВМ должны учитывать расстояния между рабочими столами, с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора) должно быть не менее 2,0 м., а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.
Оконные проемы в помещениях использования ВДТ и ПЭВМ должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.
Помещения с ВДТ и ПЭВМ должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.
Лица, работающие с ПЭВМ более 50% рабочего времени (профессионально связанные с эксплуатацией ПЭВМ), должны проходить обязательные предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры в установленном порядке.
Женщины со времени установления беременности переводятся на работы, не связанные с использованием ПЭВМ, или для них ограничивается время работы с ПЭВМ (не более 3-х часов за рабочую смену) при условии соблюдения гигиенических требований, установленных настоящими Санитарными правилами. Трудоустройство беременных женщин следует осуществлять в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Данный раздел дипломного проекта посвящен составлению калькуляционного плана себестоимости при модернизации установки для термообработки обечаек коксовых камер.
Себестоимость научно-технической продукции. Состав затрат, включаемых в себестоимость научно-технической продукции организаций определяется в соответствии с Положением о составе затрат по производству и реализации продукции (работ, услуг), включаемых в себестоимость продукции (работ, услуг) и о порядке формирования финансовых результатов, учитываемых при налогообложении прибыли.
Себестоимость научно-технической продукции представляет собой стоимостную оценку используемых в процессе производства научно-технической продукции, природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных средств, трудовых ресурсов, а также других затрат на ее производство и реализацию.
К научно-технической продукции относятся законченные научно-исследовательские, конструкторские, проектно - конструкторские, технологические, другие инновационные (внедренческие) и научно-технические работы (услуги), изготовленные в процессе выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в соответствии с условиями, предусмотренными в договоре (заказе) и принятые заказчиками.
При планировании, учете и калькулировании себестоимости научно-технической продукции затраты группируются по следующим статьям:
На статью "Материалы" относятся затраты на материалы (сырье, основные и вспомогательные материалы, топливо, электроэнергию, воду, газ, пар, сжатый воздух, холод, запасные части, покупные полуфабрикаты, комплектующие и другие изделия, за вычетом возвратных отходов), износ спецодежды, малоценных и быстроизнашивающихся предметов, а также затраты на работы и услуги промышленного характера, выполняемые сторонними предприятиями и организациями.
Стоимость материалов формируется исходя из цен их приобретения, наценок, комиссионных вознаграждений, уплаченных снабженческим и внешнеэкономическим организациям, стоимости услуг товарных бирж, включая брокерские услуги, таможенных пошлин, платы за транспортировку, хранение и доставку, осуществляемые сторонними организациями.
Затраты, связанные с доставкой (включая погрузочные работы) материальных ресурсов транспортом и персоналом научной организации подлежат включению в соответствующие элементы затрат на производство (затраты на оплату труда, амортизация основных средств, материальные затраты и другие).
В стоимость материальных ресурсов включаются также затраты научных организаций на приобретение тары и упаковки, полученных от поставщиков материальных ресурсов, за вычетом стоимости этой тары по цене ее возможного использования в тех случаях, когда цены на них установлены особо сверх цены на эти ресурсы.
В тех случаях, когда стоимость тары, принятой от поставщика с материальным ресурсом, включена в его цену, из общей суммы затрат по его приобретению исключается стоимость тары по цене ее возможного использования или реализации (с учетом затрат на ее ремонт в части материалов).
Из затрат на материалы, включаемых в себестоимость научно-технической продукции, исключается стоимость возвратных отходов.
На статью "Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями и предприятиями" относятся затраты по оплате выполняемых сторонними учреждениями, предприятиями и организациями (в т.ч. находящимися на самостоятельном балансе опытными (экспериментальными) предприятиями, работ по созданию научно-технической продукции по контрагентским договорам. По указанной статье отражаются затраты в договорных ценах.
На статью «Затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых созданием научно-технической продукции» относятся выплаты научно-технической продукции в соответствии с заключенными договорами (заказами), включая премии за производственные результаты, стимулирующие и компенсирующие выплаты, а также выплаты лицам, не состоящим в штате научного учреждения, под договорам гражданско-правового характера (в том числе по договорам подрядам), относящимся к выполнению конкретной работы (договора, заказа).
На статью «Отчисления на социальные нужды» относятся обязательные отчисления по установленным законодательствам нормам органам государственного социального страхования. Пенсионного фонда, в Государственный фонд занятости и медицинского страхования от суммы затрат на оплату труда работников, непосредственно занятых выпуском продукции.
В статье «Амортизация основных средств» отражается сумма амортизационных отчислений на полное восстановление основных производственных средств, исчисленная исходя из балансовой стоимости и утвержденных норм.
На статью «Прочие прямые затраты» относятся затраты, необходимые для выполнения конкретного договора (заказа), но не относящиеся к ранее перечисленным статьям прямых затрат.
К ним также относятся затраты: на подготовку специальных научно-технической информации, проведение патентных исследований, научно-технических конкурсов и экспертиз, на услуги всех видов связи, на командировки работников в РФ и за рубежом в пределах норм, установленных законодательством РФ.
6.2. Определение затрат на этапе разработки
Так как проектные работы велись в течение 15 рабочих дней, то затраты на разработку составляют:
Основная заработная плата:
ТСТАВКА = 15 000 руб./мес. - оклад проектировщика.
Тогда затраты на основную заработную плату проектировщика составляют:
Сосн.з/пл = 15000/21 * 15 = 10714,28 руб.
Дополнительная зарплата.
Дополнительная заработная плата составляет 40 % от основной заработной платы:
Сдоп.з/пл = Сосн.з/пл * 40% = 10714,28 * 40% = 4285,71 руб.
Отчисления на социальные нужды.
Отчисления в фонд социального страхования.
Отчисления в фонд социального страхования составляют 26 % от фонда заработной платы: 0.26 - единый налог утвержденный правительством РФ. В него входят:
Фз/пл = Сдоп.з/пл + Сосн.з/пл = 4285,71 + 10714,28= 15000 руб.
Фсоц.страх. = 0.26 * Фз/пл = 0.26 * 15000 = 3900 руб.
Амортизационные затраты.
Стоимость компьютера используемого на этапе проектирования составляет 38.000 рублей. 100% амортизация компьютерного оборудования составляет 3 года. Остаточная стоимость компьютера составляет 67% от первоначальной стоимости, т.к. машину эксплуатировали до этого в течение 1 год.
Таким образом, остаточная стоимость:
СОСТ. = 38.000 * 67% = 25,460 руб.
Машинное время работы с проектом составляет 15 дней, амортизация составит:
А = СОСТ. /tаморт. * tэкспл. = = 523 руб.
Затраты на электроэнергию.
Потребляемая мощность компьютера 180 Вт/ч.
tработы = 15 дней * 8 часов = 120 часов.
Количество потребляемой энергии:
Р = 120 час. * 180 Вт/ч. = 21.6 кВт.
Стоимость 1 кВт составляет 1.80 руб.
Отсюда затраты на электроэнергию = Сэ/э * Р = 1.80*21.6 = 39 руб.
Потребленное количество электрической энергии по счетчику Р = 115 кВт.
Количество электроэнергии затраченное для работы проектировщика соответственно равно 115 кВт. Из них 21.6 кВт мощность потребленная компьютером, значит мощность потребленная светильником равна:
Рсвет. = 115 кВт. – 21.6к Вт. = 93.4 кВт.
Таким образом, затраты на освещение составили: = 93.4 * 1.8 = 168.12 руб.
Стоимость электроэнергии составляет: = 39 руб. + 168.12 руб. = 207.12 руб.
Затраты на этапе разработки приведены в табл. 8.
Таблица 8. Затраты на этапе разработки
|
Наименование затрат |
Сумма, руб. |
|
1. Основная заработная плата |
10714,28 |
|
2. Дополнительная заработная плата |
4285,71 |
|
3. Отчисления на социальные нужды |
3900 |
|
4. Амортизационные отчисления |
523 |
|
5. Затраты на электроэнергию |
207.12 |
|
Итого: |
19630,11 |
6.3. Определение затрат на этапе монтажа
Определение затрат на оборудование и материалы. На эту статью относится стоимость материалов, покупных изделий, полуфабрикатов и других материальных ценностей, расходуемых при проектировании, монтаже и наладке системы. Цена материальных ресурсов определяется по соответствующим ценникам. Стоимость покупной продукции приведена в таблице 8.
Таблица 8. Стоимость покупной продукции
|
Наименование изделия. |
Ед. измерения |
Цена за ед.,руб |
Кол-во |
Сумма, руб |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Нижний уровень АСУ ТП |
||||
|
Терморегулятор «Термодат – 16 Е3» |
шт. |
11230-00 |
8 |
89840-00 |
|
Блок «ФИУ 01М2» |
шт. |
3680-00 |
48 |
176640-00 |
|
Контактор 6303 |
шт. |
8900-00 |
3 |
26700-00 |
|
Регистратор «РМТ-39ДМ» |
шт. |
54000-00 |
3 |
162000-00 |
|
Блок защиты КЗ |
шт. |
13630-00 |
48 |
654240-00 |
|
Сигнализатор уровня |
шт. |
2300-00 |
48 |
110400-00 |
|
Универсальная панель управления |
шт. |
120000-00 |
4 |
480000-00 |
|
Модуль |
шт. |
7100-00 |
48 |
340800-00 |
|
Текстовый дисплей |
шт. |
6000-00 |
48 |
288000-00 |
|
Адаптер RS485 PC-I-RS485 |
шт. |
2600-00 |
48 |
124800-00 |
|
Верхний уровень АСУ ТП |
||||
|
Компьютер PC Dell |
шт. |
44000-00 |
2 |
88000-00 |
|
SCADA-система |
шт. |
500000-00 |
1 |
500000-00 |
|
Радиомодем с блоком питания и аккумулятором |
шт. |
15000-00 |
2 |
30000-00 |
|
Общая сумма (СОБОР) |
3071420-00 |
Все основные материалы, используемые при монтаже и наладке системы, приведены в таблице 9. Цены на материалы определены по прейскурантам на оптовые цены 2009 года издания.
Таблица 9. Затраты на материалы
|
Наименование материала |
Ед. измерения |
Цена за ед.,руб |
Кол-во |
Сумма, руб |
|
Кабель КВВ 4x2,5 |
м |
20-00 |
1680 |
33600- 00 |
|
Кабель ВОК 4x1,5 |
м |
30-00 |
9000 |
270000-00 |
|
Шкаф для коммуникационного оборудования |
шт. |
96235-00 |
1 |
96235-00 |
|
Итого (СОСН.М.) |
399835-00 |
Стоимость основных материалов
.
Стоимость вспомогательных материалов принимается в размере 5% от стоимости основных материалов:
.
Общая стоимость основных и вспомогательных материалов:
.
Транспортно - заготовительные расходы
Эти расходы составляют 5% от общей стоимости оборудования и материалов:
Складские расходы
Сумма складских расходов составляет 5% от общей стоимости оборудования, материалов и транспортно-заготовительных расходов:
.
Основная заработная плата на этапе монтажа.
На данном этапе основные затраты – это заработная плата за монтажные и пусконаладочные работы в цехе. При расчете учитывается заработная плата монтажного персонала КИПиА (3 человека - инженера КИПиА) и управленческого персонала (4 человека – директор, бухгалтер, расчетчик, экономист). На автоматизацию отводится четыре месяца.
Основная заработная плата.
ТСТАВКА = 10.000 руб./мес. - оклад инженера КИПиА.
Тогда затраты на основную заработную плату инженера КИПиА составят:
Сосн.з/пл = 3 * 10.000/21 * 84 = 120.000 руб
Дополнительная зарплата. Дополнительная заработная плата составляет 40 % от основной заработной платы:
Сдоп.з/пл = Сосн.з/пл * 40% = 120.000 * 40% = 48.000 руб
Отчисления на социальные нужды.
Отчисления в фонд социального страхования.
Отчисления в фонд социального страхования составляют 26 % от фонда заработной платы:
0.26 - единый налог утвержденный правительством РФ. В него входят:
Фз/пл = Сдоп.з/пл + Сосн.з/пл = 48.000 + 120.000= 168.000 руб
Фсоц.страх. = 0.26 * Фз/пл = 0.26 * 168.000 = 43.680 руб
Эксплуатационные затраты.
Эксплуатационные затраты - это затраты, связанные с эксплуатацией оборудования (хранение, ремонт, техническое обслуживание).
Эксплуатационные затраты включают в себя расходы на:
амортизационные отчисления;
заработная плата;
расходы на ремонт;
Амортизационные отчисления - отчисления, предназначенные для накопления денежных средств на капитальный ремонт и реновацию оборудования.
Годовая норма (%) для полного восстановления (амортизационные выплаты (Ав)) составляет 10 % от стоимости оборудования
Ав= 399835,00 * 10% = 39983,5 руб.
Заработная плата на этапе обслуживание объекта. Обоснование численности эксплуатационного и ремонтного персонала.
Для обеспечения управления технологическим процессом и эксплуатации системы требуется следующий состав персонала:
Основная заработная плата.
ТСТАВКА = 5.000 руб./мес. - оклад диспетчера.
Тогда затраты на основную заработную плату составят:
Сосн.з/пл = 3 * 5.000/21 * 365 = 260.715 руб.
ТСТАВКА = 4.000 руб./мес. – слесаря - оператора.
Тогда затраты на основную заработную плату составят:
Сосн.з/пл = 1 * 4.000/21 * 365 = 70.000 руб.
Дополнительная зарплата.
Дополнительная заработная плата составляет 40 % от основной заработной платы:
Сдоп.з/пл = Сосн.з/пл * 40% = 260.715 * 40% = 104,286 руб.
Сдоп.з/пл = Сосн.з/пл * 40% = 70.000 * 40% = 28.000 руб.
Отчисления на социальные нужды.
Фз/пл = Сдоп.з/пл + Сосн.з/пл = 104.286 + 260.715 = 365.000 руб.
Фсоц.страх. = 0.26 * Фз/пл = 0.26 * 365.000 = 94.900 руб.
Фз/пл = Сдоп.з/пл + Сосн.з/пл = 28.000 + 70.000 = 98.000 руб.
Фсоц.страх. = 0.26 * Фз/пл = 0.26 * 98.000 = 25.480 руб.
Расчёт затрат на ремонт.
Затраты на ремонт оборудования включают в себя:
Расход затрат на материалы (Рм), необходимых для проведения ППР, составляет 6192718,00 рублей. Затраты на один ППР можно рассчитать (Зр)
Зр= Рм+ФЗ/ПЛ = 6192718,00 + 120380,00 = 6313098,00 руб.
В таблице 10 приведены эксплуатационные затраты на внедряемый проект.
Таблица 10. Эксплуатационные затраты на внедряемый проект
|
Эксплуатационные затраты (Эз) |
Сумма (руб.) |
|
Амортизационные выплаты |
39983,5 руб. |
|
Зарплата обслуживающему персоналу |
120380,00 руб. |
|
Расходы на ремонт |
6313098,00 руб. |
|
ИТОГО: |
6473461,50 |
Таблица 11. Расчет себестоимости
|
Наименование затрат |
Сумма, руб. |
|
1. затрат на оборудование |
3071420,00 |
|
2. материальные затраты |
399835,00 |
|
3. затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых созданием научно-технической продукции |
450715,00 |
|
4. дополнительная заработная плата |
180286,00 |
|
5. отчисления на социальные нужды |
164060,00 |
|
6. эксплуатационные затраты |
6473461,50 |
|
Всего себестоимость: |
10739777,50 |
Эффективность инвестиционных проектов (Эинв) характеризуется системой показателей:
Эинв = ЧДД (18)
где Rt - результаты, достигаемые на t -том шаге расчета;
Зt – текущие затраты на том же шаге;
t – номер шага расчета (t = 0, 1, 2 ..., Т);
Е – номер дисконта
На практике часто пользуются модифицированной формулой. Для этого из состава Зt исключают капитальные вложения и обозначают через К.
Тогда формула ЧДД примет вид:
(19)
где (Rt – Зt* ) – экономия от внедрения системы автоматизации УПК;
Rt – величина, на которую уменьшились годовые затраты на эксплуатацию УПК;
Зt* – затраты на обслуживание;
К – сумма дисконтированных капитальных вложений, т. е
(20)
Кt – капитальные вложения на t-том шаге.
Капитальные вложения определяются по таблице 15:
К = 3 071 420 руб.
Е- норма дисконта
(21)
где r- ставка рефинансирования, объявленная ЦБ РФ на данный период;
j- темп инфляции, объявленный Правительством РФ на данный период;
p- поправка на предпринимательский риск в зависимости от целей проекта.
Вложения при интенсификации на базе освоенной техники – уровень риска не большой. Р=5%.
%
Коэффициент дисконтирования находим по формуле
(22)
Таблица 12. Расчет ЧДД
|
Наименование показателя |
Годы реализации |
||||
|
0-й |
1-й |
2-й |
3-й |
4-й |
|
|
Инвестиции проекта |
3071420 |
||||
|
Эксплуатационные затраты |
647346 |
776815 |
932178 |
118613 |
1342336 |
|
Прибыль налогооблагаемая |
1035000 |
1086750 |
1141087 |
1198141 |
1258048 |
|
Налог на прибыль 24% |
248400 |
260820 |
273861 |
287554 |
301932 |
|
Чистая прибыль |
786600 |
825930 |
867226 |
910587 |
956116 |
|
Амортизация |
614284 |
614284 |
614284 |
614284 |
614284 |
|
Денежный поток - эффект проекта |
1400884 |
1440214 |
1481510 |
1524871 |
1570400 |
|
Коэффициент дисконтирования (при Е=13) |
0,8929 |
0,7972 |
0,7118 |
0,6355 |
0,5674 |
|
Дисконтированный эффект по годам |
1250849,3 |
1148138,6 |
1054539 |
969055,52 |
891044,96 |
|
Чистый дисконтированный доход за 5 лет |
5313627,223 |
На основе ЧДД рассчитывается индекс доходности (ИД), внутренняя норма доходности (ВНД).
Индекс доходности (рентабельности) инвестиций (ИД)
Рентабельность инвестиций представляет собой отношение суммы дисконтированных доходов к величине капиталовложений и характеризует уровень доходов на единицу затрат. Индекс рентабельности рассчитывается по формуле:
ИД= (22)
ИД=
Для данного проекта ИД = 1,7. Так как ЧДД > 0 и ИД > 1, следовательно,
проект эффективен.
ВНД определяется, подбором значения нормы дисконта. В результате получим ВНД = 34%. Это еще раз подтверждает эффективность проекта, так как ВНД > Е.
Для определения срока окупаемости СО требуется найти коэффициент окупаемости.
Таблица 13. Показатели эффективности проекта
|
№ |
Наименование показателей |
Единицы измерения. |
Значение показателей. |
|
1. |
Инвестиции в реализацию проекта. |
рублей |
3071420 |
|
2. |
Норма дисконта, Е |
% |
13 |
|
3. |
Ч Д Д |
рублей |
5313627,223 |
|
4. |
ИД |
О.Е. |
1,7 |
|
5. |
ВНД |
% |
34 |
|
6. |
Срок окупаемости |
год |
2,9 |
Как видно из таблицы 13 показатели эффективности проекта очень высоки т.о. весь проект можно считать экономически эффективным. Срок окупаемости данного проекта 3 года, что говорит о его целесообразности.
Заключение
Проделав данную модернизацию мы получаем абсолютно новую установку для термообработки. Которая по техническим характеристикам заменяет 24 новых установок, сможет оказать серьезную конкуренцию западным образцам не только по цене, как это было раньше, но и по функциональным возможностям. По некоторым параметрам даже превосходит:
Список литературы
1. Хромченко Ф.А., Корольков П.М. Технология и оборудование для термической обработки сварных соединений. – М. Энергоатомиздат, 1987. – 198 с.
2. Корольков П.М. Термическая обработка сварных соединений. – К. Экотехнология, 2003. – 120 с.
3. Тихомиров К.С. Расчет силовых трансформаторов. М. Стройиздат, 1984. – 443 с.
4. ВСН 006-89. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Сварка. М. ВНИИСТ, 1990. – 216 с.
5. ОСТ 36-50-86. Трубопроводы стальные технологические. Термическая обработка сварных соединений. Типовой технологический процесс. М. ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. – 48 с.
6. Журнал «Сварщик» К. Экотехнология, № 1 – 6, 2002 г.
7. Технико-экономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах: Учеб пособие для вузов / Минько Э. В., Покровский А. В., Гольтман А. А. и др.; Под ред. Э. В. Минько, А. В. Покровского. Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1990.
8. Справочник по электрическим машинам. -М.: Энергоатомиздат, 1988, т.1,-455с; 1989, т.2.-688с.
9. Корытин А.М. Автоматизация типовых технологических установок. Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1988.