Общие термины

1. Рабочая поверхность – поверхность, на которой производится работа и на которой нормируется или измеряется освещенность.

2. Условная рабочая поверхность – условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8м от пола.

3. Объект различения, – рассматриваемый предмет, отдельная его часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы.

4. Фон – поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается. Фон считается:

- светлым – при коэффициенте отражения поверхности более 0,4;

- средним – при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до 0,4;

- темным – при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.

5. Контраст объекта различения с фоном К определяется отношением абсолютной величины разности между яркостью объекта и фона к яркости фона. Контраст объекта различения с фоном считается:

- большим – при значении К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости);

- средним – при значениях К от 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно отличаются по яркости);

- малым – при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

6. Аварийное освещение – освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

7. Эвакуационное освещение (аварийное освещение для эвакуации) – освещение для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения.

8. Дежурное освещение – освещение в нерабочее время.

9. Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в некоторой зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудовании (общее локализованное освещение).

Классификация освещённости помещений

Освещение является одним из важных факторов для ведения производственного процесса [17]. Согласно СНиП 11-4-79 “Естественное и искусственное освещение” в производственных помещениях предусматривается естественное, искусственное и совмещённое освещение. Естественное и искусственное освещение должно быть выполнено в соответствии с требованиями строительных норм и правил. Помещение с постоянным пребыванием персонала должно иметь, как правило, естественное освещение. Совмещённое освещение предусматривают при выполнении зрительной работы наивысшей и очень высокой точности, а также в случаях, по условиям технологического процесса и организации производства или климата в месте строительства предприятия невозможно обеспечить заданные значения освещённости. При работе в ночное время в производственных помещениях применяют искусственное освещение.

Помещения по условиям зрительной работы делят на четыре группы:

1. Помещения, в которых производится различение объектов зрительной работы при фиксированном направлении линии зрения работающих на рабочую поверхность (производственные помещения, кабинеты, лаборатории и т.п.);

2. Помещения, в которых производится различение объектов при нефиксированной линии зрения и обзор окружающего пространства (производственные помещения, в которых ведётся надзор за работой технологического оборудования и т.п.);

3. Помещения, в которых производится обзор окружающего пространства при очень кратковременном, эпизодическом различении объектов;

4. Помещения, в которых происходит общая ориентировка в пространстве интерьера (проходы, коридоры и т.п.).

Освещение является одним из важных факторов для ведения производственного процесса. К освещению производственных помещений предъявляются требования: обеспечение достаточной освещённости на рабочих поверхностях, высокое качество, надёжность, удобство управления и обслуживания.

В производственных помещениях предусматривается естественное, искусственное и совмещённое освещения.

В рассматриваемом производстве должны быть следующие виды искусственного освещения: рабочее, аварийное для продолжения работ, аварийное для эвакуации людей.

Светильники рабочего аварийного освещения должны быть расположены так, чтобы обеспечить требуемые освещённость, надёжность крепления, безопасность и удобство их обслуживания. Светильники, обслуживаемые с переносных лестниц, должны подвешиваться на высоте не боле 4.5 м над уровнем пола и не должны располагаться над оборудованием. В случае, когда обслуживание светильников с лестниц затруднено, должны быть устроены площадки.

5.5 Расчёт освещённости в машинном зале

Помещение машзала вычислительного центра АСУТП 5 клетевого стана относится к первой группе помещений, в которых производится различение объектов зрительной работы при фиксированном направлении линии зрения работающих на рабочую поверхность (производственные помещения, рабочие кабинеты, лаборатории и т.п.). Рассчитаем необходимое количество светильников и мощность для освещения машинного зала ВЦ площадью 335 м² и высотой Н = 3,5 м.

Расчётная высота вычисляется по формуле

h = H – h_C • h_P, (5.1)

где, H – высота помещения, м;

hc – расстояние от светильников до пола, м;

hp – высота расчётной поверхности над полом, м.

Подставив соответствующие значения, получим

h = 3,5 – 0,1 – 0,8 = 2,6 м

На основе полученной расчётной высоты и по данным, приведённым в [17] выбираем удельную мощность W = 13 Вт / м² .

Площадь помещения S = 335 м²

Общая мощность ламп в помещении рассчитывается по формуле

P_Σ = W × S, (5.2)

где, W – удельная мощность, Вт / м² ;

S – площадь помещения, м².

Подставив соответствующие значения, получим

P_Σ = 13 × 335 = 4355 Вт

Для освещения данного помещения используются светильники типа ЛД40 (люминесцентные лампы дневного света) мощностью Р_СВ=40 Вт, расчёт количества светильников необходимых для освещения помещения производится по формуле

N = P_Σ / Р_СВ, (5.3)

где P_Σ – мощность светильника, Вт;

Р_СВ – мощность одного светильника, Вт.

Окончательно получаем:

N = 4355 / 40 ≈ 110 штук.

В результате расчётов искусственного освещения получаем данные, на основе которых можно сделать вывод, что для освещения помещения машинного зала размерами площадью 335м² и высотой 3,5 м, необходимо 110 светильников общей мощностью 4355 Вт.

5.6 Расчёт защитного заземления.

Заземлению подлежит оборудование с напряжением питания 220В.

Наибольшее допустимое сопротивление заземляющего устройства принимаем R = 4 Ом.

Расчётный ток замыкания на землю определяется из выражения:

I_з = U/R (5.4)

I_з = 220/4 = 55 А.

Расчётное удельное сопротивление грунта.

Грунт - суглинок с удельным сопротивлением p =100 Ом м, климатический коэффициент к =1,4.

R_расч = р к (5.5)

R_расч = 100 1,4 = 140 Ом.

Сопротивление естественных заземлителей R_е=7,3 Ом.

Сопротивление искусственного заземлителя должно быть:

R_и= R_е 4/( R_е – 4) (5.6)

R_и=7,3 4/(7,3 - 4) = 8,85 Ом.

Заземляющее устройство представляет собой прямоугольник 20 х 40 м. В качестве вертикальных стержней предполагается применить угловую сталь с шириной полки 40 мм длиной 2,5 м. В качестве соединительной полосы - стальную шину сечением 40 х 40 мм. Также имеются естественные заземлители с сопротивлением растекания R_р = 7,3 Ом.

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

R_ст.од = (p/(d 3,14 l)) ln(2l/d)+0,5 ln((4H+l)/(5H-l)) (5.7)

Эффективный диаметр стержней: d=0,95 0,04=0,038 м.

R_ст.од= (140/(0,038 3,14 2,5)) ln(2 2,5/0,038)+0,5 ln((4 6,25+2,5)/

/(5 6,25-2,5)) = 43,7 (Ом).

Длина соединительной полосы равна периметру прямоугольника 20 х 40 м, т. е. 120 м. Вертикальные стержни размещаются через каждые 2 м - всего 60 стержней.

Сопротивление соединительной полосы:

R_п = 140/(2 3,14 120) ln((2 120 120)/(0,038 0,5)) = 26,4 (Ом).

Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней:

R_ст. = R_п. R_и./(R_п.-R_и.) (5.8)

R_ст. = 26,4 8,85/(26,4-8,85)=17,2 (Ом).

Окончательно определим число вертикальных стержней. Принимая предварительно их число равным 60, длину - 2,5 м и расстояние между ними – 2 м, находим коэффициент использования k = 0,42 (при размещении по контуру и отношении расстояния между трубами к их длине равным 0,8): n = 43,7/(0,42 17,2) = 60 (шт).

Заключение

В данной дипломной работе была разработана система автоматического слежения за координатой сварного шва в петлевом устройстве стана 1700 ПХЛ ОАО «Северсталь».

Была проанализирована работа действующей системы слежения за швом на пятиклетевом стане 1700 ПХЛ, и выявлены недостатки в ее работе, приводящие к обрывам полосы на стане, повреждениям валков, а следовательно к технологическим простоям и материальным потерям.

В ходе выполнения дипломной работы был проведен патентный поиск существующих систем слежения за координатой сварного шва, результаты которого, легли в основу для разработки новой системы слежения.

Принцип работы новой системы слежения основывается на математическом описании работы петлевого устройства стана 1700 ПХЛ ОАО «Северсталь».

На основе математического описания была разработана функциональная схема новой системы слежения за координатой сварного шва петлевом устройстве, произведен выбор соответствующего оборудования и технических средств автоматизации. Новая система позволяет более точно, чем существующая система слежения, определять запас полосы и положение шва в петлевом устройстве. Экономически это ведет к уменьшению расходов на производство, т.к. снижается количество брака и время технологических простоев.

Так же на основе математического описания, при помощи пакета Matlab, была разработана имитационная модель системы слежения за координатой сварного шва.

Произведён технико-экономический расчет, где дана экономическая оценка и обоснование материальных затрат возникающих при разработке и возможном внедрении системы слежения за координатой сварного шва.

Литература

1) Великанов К.М. и др. Экономика и организация производства в дипломных проектах. Учебное пособие для вузов. Л.: Машиностроение, 1990 г. – 320 с.

2) Герловин Ю.Н. Климов Г.В. и др. Автоматические средства обнаружения и тушения пожаров. – М.: Стройиздат 1986 г. – 240 с.: ил.

3) Гуревич В.Л., Иванов О.Н., Белоусов К.В. Описание изобретения к авторскому свидетельству. «Устройство слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки». – ₍₁₉₎SU₍₁₁₎1736652A1; ₍₅₁₎₅ B 21 B 37/00

4) Джонс М.Х. Электроника – практический курс. Москва: Постмаркет, 1999 г. – 528 с.

5) Иванов Е.Н. Автоматическая пожарная защита. – М.: Стройиздат 1978 г. – 200с.:ил.

6) Иванов Е.Н. Пожарная безопасность вычислительных центров. – 3 изд., перераб. и доп.– М.: Стройиздат 1990 г. –112 с.: ил.

7) Кукин, В.Л. Лапин, Е.А. Подгорных и др. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): учебное пособие для вузов. П.П. – М.: Высш. шк., 1999. – 318с.:ил

8) Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в Matlab. Учебный курс. – СПБ.: Питер, 2005 г.– 511 с

9) Макарова Н.Л., Булатов Ю.И., Куралева Т.В.. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию. ЧГУ, 2001 г.

10) Мекел Дж., Геропп В., Аш А. Применение компьютеризированных систем наблюдения и диагностики на прокатных станах.; журнал «Черные металлы», декабрь, 1999 г. с.53-60.

11) Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник для вузов/В.И. Нефедов– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002 г. – 510 с.: ил.

12) Прудков М.Л., Канторович Л.З., и др. Описание изобретения к авторскому свидетельству. «Система управления агрегатом с петлевым устройством». – ₍₁₉₎SU₍₁₁₎ 1122387 A; ₈₍₅₁₎ B 21 B 37/00

13) Смыслова А.Л., Харахнин К.А. Анализ производительности стана холодной прокатки при различных режимах пропуска сварных соединений. С. «Вестник ЧГУ»

14) Инструкция петлевого устройства стана 1700 ПХЛ ОАО «Северсталь»

15) Инструкция по эксплуатации программируемых логических контролеров SIEMENS SIMATIC S7-400

16) Официальный сайт представительства SIEMENS AG в России www.siemens.ru

17) Строительные нормы и правила: СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение/Госстрой СССР. - Введен 01.01.95. - М.: Стройиздат, 1996. - 35 с.

18) Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчиков ИКО-5, 1983 г

19) Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчиков «Robotron 24 024».

20) Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчиков КД-4МК, 1986 г.

21) Техническое описание и инструкция по эксплуатации датчиков ПДФ-5, 1991 г.

22) Технологическая инструкция ТИ 105-ПХЛ-16-96 Прокатка полос на пятиклетевом стане 1700 ПХЛ, 1996 г.