pz (Внедрение бережливого производства на пункте подготовки вагонов к перевозкам станции Беркакит ВЧДЭ Тында), страница 10

_{Основные капиталовложения при внедрении установки воздушно-плазменной резки связаны с ее приобретением, покупкой.}

_{По данным на 20.05.2017 г., стоимость установки воздушно-плазменной резки «Барс-107» составляет 145750 рублей.}

Таким образом, размер капиталовложений на внедрение установки воздушно-плазменной резки окупится за 1,14 лет.

5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ И ПУТИ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

Эффективность систем общеобменной вентиляции определяется, в первую очередь, достижением необходимого санитарно-гигиенического эффекта при относительно небольших энергозатратах и металлоемкости систем. Известно, что применение сосредоточенной подачи воздуха в совмещенных вентиляционно-отопительных системах позволяет резко сократить протяженность сетей воздуходов, за счет чего расход листовой стали можно уменьшить на 40 – 60%. Снижению металлоемкости также способствует применение для воздуховодов оцинкованных сталей толщиной 0,8 – 1,2 мм. Плотность воздуховодов обеспечивается сваркой сплошным швом, сборка на фланцах осуществляется также оцинкованными болтами и гайками, сами фланцы изготавливают из угловой стали или облегченными профилей толщиной 2 мм.

Основными путями снижения энергозатрат на вентиляцию сварочных цехов являются: 1)усовершенствование конструкций местных отсосов, их промышленное изготовление и повсеместное применение;
2) использование в дополнение к местной вентиляции рациональных схем подачи и удаления воздуха с минимальным коэффициентом 0 неравномерности распределения вредных веществ по объему помещения;
3) экономия металла за счет применения сосредоточенной подачи воздуха ли других вышеупомянутых мер.

В цехе 4 сварщика работают на фиксированных местах и выполняют сварку крупногабаритных изделий на сборочных плитах сварочными автоматами и полуавтоматами (в среде СО₂). Наиболее трудно решить проблему местной вентиляции на нефиксированных рабочих местах, где суммарные валовые выделения сварочного аэрозоля составляют 650 г/ч. Первоначальным проектом не была предусмотрена местная вентиляция на сборочных плитах и для разбавления выделяющихся вредных веществтребовалась 150 00 м³/ч воздуха от систем общеобменной вентиляции. Столы для сварки, установленные в кабинах, подключены к общей вытяжной системе. Технико-экономический расчет показал, что по предложенной схеме, приведенные с 128 до74 тыс. руб. в год. Значительно сократился расход тепла и топлива на подогрев приточного воздуха.

Таким образом, можно рекомендовать применение местных отсосов, которые легко устанавливаются на сварочных полуавтоматах Ф-537 и А-547 и обеспечивают эффективное улавливание вредных веществ.

Местные отсосы не нарушают газовой защиты зоны сварки, качество сварных швов хорошее.

Представляет интерес применение столов сварщика не только с целью местного удаления воздуха, но одновременно и для общеобменной вентиляции. Для этого на нагнетательном участке воздуховода, подключенного к вентиляционному агрегату стола, необходимо установить эжектирующее устройство. Схема установки столов сварщика на сварочных участках представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема установки столов сварщика на сварочных участках (отметка М – зона максимальной концентрации вредных веществ).

Если приток в рабочую зону я с небольшими скоростями, то горловину эжектора рекомендуется поместить на отметке М, где будет отмечена максимальная концентрация сварочного аэрозоля. Выбрасываемый вентилятором воздух будет эжектировать загрязненный воздух из верхней зоны цеха удалять его в атмосферу через вертикальную шахту. Оптимальной конструкцией воздухосмесителя является эжектор с диффузором на выходе, представленный на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Конструкция эжекторноговоздухосмесителя с диффузором

Несколько выше коэфициентэжекции, но хуже аэродинамические характеристики у бездиффузорного воздухосмесителя, представленного на рисунке 5.3.

Рисунок 5.3 - Конструкция эжекторноговоздухосмесителя без диффузора

Пример: Известно количество воздуха, удаляемого вентиляционным агрегатом стола сварщика типа С100.40, 2600 м³ /ч. Давление в выходном сечении сопла принимается 100-150 Па.

_{Количество эжектируемого воздуха} зависит главным образом от геометрического параметра , представляющего отношение площади камеры смешения эжектора к площади сопла. Соотношение между коэффициентом эжекции и параметром показано на рисунке4. Приняв для воздухосмесителя с диффузором значение находим по соответствующей экспериментальной кривой

Рисунок 5.4 - Зависимость коэффициента эжекциивоздухосмесителя от геометрического параметра m: 1 – бездифузорныйвоздухосмеситель; 2 – воздухосмеситель с диффузором.

Сопло.

Диаметр выходного сечения сопла эжектора определяется по формуле (1.1).

(5.1)

где расход эжектирующего воздуха, поступающего через сопло м³/с;

статическое давление в выходном сечении сопла, Па;

плотность эжектируемого воздуха, .

м.

По конструктивным соображениям принимается м.

Камера смешения.

Диаметр камеры смешения (в м) определяется по формуле (5.2).

, (5.2)

м.

Принимается м.

Оптимальное расстояние от среза сопла до начала камеры смешения определяется по формуле (5.3).

(5.3)

м.

Входной коллектор воздухосмесителя.

Центральный угол входного коллектора рекомендуется принять . Длина коллектора (в м) определяется по формуле (5.4).

(5.4)

м.

Диаметр входного коллектора (в м) определяется по формуле (5.5).

(5.5)

При , м.

Диффузор.

Для эжекторныхвоздухосмесителей рекомендуется принять диффузоры с прямыми образующими, углами раскрытия и параметром (т.е. отношение площади выходного сечения диффузора к площади камеры смешения). Диаметр выходного сечения диффузора (в м) определяется по формуле (5.6).

(5.6)

При м и , м.

Длина диффузора (в м) определяется по формуле (5.7).

(5.7)

При , м. При коэффициенте эжекции , количество воздуха (в м³/с), которое удаляется эжекторнымвоздухосмесителем из верхней зоны цеха, определяется по формуле (5.8).

(5.8)

Таким образом,

При создании вытяжной вентиляции на фиксированных местах сварки преимущественно применяются боковые отсосы, так как в расчет обычно принимается худший случай – сварка деталей максимальной высоты. Если по заданию производится сварка деталей средней высоты, то может быть применен графоаналитический метод расчета, представленный на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Графики для подбора типов местных отсосов при электросварке электродами диаметром 5 мм: 1 – нижний отсос; 2 – боковой отсос.

При этом необходимо по имеющимся аналитическим или экспериментальным зависимостям построить графики изменения расходавоздуха для данного типа отсоса и точка пересечения А покажет, какой тип отсоса для деталей данной высоты будет наиболее экономичным.

При правильном выборе отсосов и обеспечении требуемых расходов воздуха вредные вещества практически не попадают в зону дыхания сварщика.

Есть еще один путь экономии энергозатрат – использование низкопотенциальных тепловых отходов производства.

Бескалориферные приточно-вытяжные системы, в которых используются различные регенеративные устройства, позволяют значительно сократить расход дорогостоящих теплоносителей для нужд вентиляции и отопления цехов. В этих системах хорошо зарекомендовали себя эжекторные воздухосмесители.

Необходимо широко применять бескалориферные приточно-вытяжные системы в сварочном производстве, где имеются помещения с избыточными тепловыделениями, например, термические цехи для отжига готовых сварных узлов. Учитывая большие размеры сварных конструкций, в этих цехах применяются крупные, часто уникальные печи с выдвижным подом длиной до 25 м, в которых используется для нагрева природный газ с большой теплотворной способностью (~ 35 тыс. кДж). Расход топлива в таких крупных печах достигает 1500 м³/ч.

Рациональное использование тепла достигается с помощью ре­циркуляции дымовых газов для подогрева, подаваемого в печи воз­духа. Однако эффективность таких рекуператоров не более 30-50%.

Полное использование тепла отходящих газов возможно при приме­нении дополнительных рекуперационных устройств (кроме техноло­гических) для нагрева воды или воздуха систем отопления и венти­ляции. На рисунке 5.6 представлена схема размещения оборудования для одновременного использования тепла отходящих газов терми­ческой печи как для технологических целей, так и для нужд отопле­ния и вентиляции.

Рисунок 5.6 - Схема использования тепла отходящих газов термических печей для технологических и отопительно-вентиляционных целей: П – печь; ТР – технологический рекуператор; ОР – отопительно-вентиляционный рекуператор; Д – дымосос; Т – дымовая труба; Ф – фильтр; В – вентилятор; ЭВС – эжекторныевоздухосмесители; --- трубопровод отходящих газов;---- подача компонентов горе­ния;—х—х— подача нагретого воздуха для отопления и вентиляции; -..-..- подача предварительно подогретого воздуха.

За печью по пути движения отходящих газов последовательно установлены два рекуператора: технологический TP — для подогре­ва компонентов горения и отопительно-вентиляционный ОР — для подогрева воздуха. В холодное время года этот воздух используется для отопления и вентиляции производственных помещений, а в жар­кое время — для дополнительного подогрева воздуха, подаваемого й технологический рекуператор.

До требуемой по расчету температуры нагревается не весь объем приточного воздуха, необходимого для отопления и вентиляции данного цеха, а только часть его. Эта часть воздуха нагревается до более высокой, чем требуется, температуры, затем транспортирует­ся к эжекторным воздухосмесителям, где смешивается с эжектируемым воздухом и выпускается в обслуживаемые помещения. В слу­чае необходимости воздух может быть увлажнен в воздухосмесителях и его параметры доведены до величин, требуемых санитарными нормами. За счет полной утилизации тепла отходящих газов терми­ческих печей возможно без увеличения энергозатрат применять бо­лее эффективные системы вентиляции сварочных цехов. Для широ­кого внедрения таких систем в практику сварочных производств требуется разработка методов их расчета и конструирования, опре­деление экономичности и областей применения.

Дальнейшее совершенствование систем вентиляции и отопления (а также кондиционирования) сварочных производств должно пойти по пути создания автоматизированных систем, где поддержание не­обходимых метеорологических условий в цехах и содержание вред­ных веществ на уровне, не превышающем ПДК по всему объему по­мещения, производится автоматически.