Дипломная работа: Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

Для снижения вредного воздействия вибрации проектируемого вакуумного насоса необходимо установить его на виброизолирующие опоры.

Установка машин и агрегатов на виброизолирующие опоры приводит к ослаблению передачи вибраций от этих машин фундаменту, что в свою очередь обусловливает снижение уровня вибраций рабочих мест.

Поэтому для снижения уровня вибраций, вызываемых работой пластинчато-роторного насоса, применяются резиновые виброизолирующие прокладки. Они крепятся между опорой насоса (лапкой) и рамой, на которой устанавливается агрегат.

Частота вращение ротора проектируемого насоса .

Основная частота возмущающей силы

Собственная частота колебаний насоса, установленного на виброизолирующие опоры

Принято

Коэффициент передачи

В качестве материала виброизоляции выбрана резина на каучуковой основе №3311 с твердостью по ГОСТ 263-75 Па и динамическим модулем упругости равным  Па или 250 , где = 5·106 Па - допустимое напряжение сжатия. Выбрана резина ИРП1015.

Динамический модуль упругости выбранного материала

Статическая осадка виброизоляционной прокладки

Высота прокладки

Масса насоса

Число опор

Суммарная площадь виброизоляционной опоры

Из конструкторских соображений опоры насоса имеют размеры  . Площадь опоры насоса превышает расчетную площадь виброизоляционной опоры. Следовательно можно принять площадь виброизоляционной опоры  .

Таким образом, для уменьшения вредного воздействия вибрации насоса необходимо установить виброизоляционные опоры размером  , изготовленные из резины №3311.

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84).

При проектировании насоса были учтены требования "правил устройства электроустановок", которые регламентируют устройство электрооборудования. Для обеспечения безопасной, безаварийной и высокопроизводительной работы насоса необходимо наряду с совершенным исполнением и оснащением средствами защиты так организовать эксплуатацию, чтобы исключить всякую возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Структура организации эксплуатации приведена в "Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

В соответствии с Правилами устройства электроустановок производится классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током. Помещение в которой находится данная установка - сухое, беспыльное с нормальной температурой воздуха, но в ней присутствуют токопроводящие железобетонные полы. Поэтому она относится ко второму классу помещений, т.е. к помещениям с повышенной опасностью.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Проектируемый насос имеет в качестве привода асинхронный двигатель питаемый от сети 380В, мощностью 2.2КВт, мощность холодильного агрегата 900 Вт, мощность нагревателей камеры 3 КВт, поэтому в работе установки электробезопасность имеет большое значение.

Проводка электродвигателя и щита автоматики изолирована. Корпусы насосов, электродвигатель, щит автоматики заземлены по системе TN-C (с глухозаземленной нейтралью, рис. 2.).

Рис.2 Схема заземления.

1 - заземлитель нейтрали источника питания, 2 - открытые проводящие части.

Токоведущие части, находящиеся под напряжением, изолированы и недоступны для случайного прикосновения. Устранена возможность поражения током при появлении напряжения на корпусе и других частях электрооборудования посредством автоматического срабатывания реле защиты и останова насоса блоком управления.

Таким образом, можно сделать вывод об электробезопасности установки.

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.004-81 (Пожарная безопасность. Общие требования).

Источником пожара в проектируемой установке (форвакуумный насос, электродвигатель насоса, холодильный агрегат для подачи насоса, щит автоматики и управления) могут послужить электродвигатели и система прогрева камеры.

Для оценки пожароопасности того или иного агрегата необходимо знать, какие огнеопасные вещества или смеси используются или образуются при работе системы. В соответствии со строительными нормами и правилами производства подразделяются по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности на 6 категорий. Данное помещение относится к категории

В - пожароопасное, т.к. в нем применяется вакуумное масло ВМ-1 ГОСТ 38.01402 с температурой вспышки 140оC.

Для предупреждения пожароопасностей при работе с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) (бензином и спиртом, которые применяются для очистки и обезжиривания деталей при сборке) необходимо соблюдать требования по безопасному ведению работ с ЛВЖ, действующие на данном предприятии.

Причиной возникновения пожара при эксплуатации установки может стать электродвигатель. Чтобы избежать перегрева двигателя насоса НВР, статор охлаждается проточной водой. Для этого на корпусе электродвигателя предусмотрена рубашка охлаждения. Подшипниковые узлы смазываются маслом. Чтобы масло не попадало в электродвигатель, предусмотрены лабиринтные уплотнения. В двигатели насоса охлаждающая вода и масло не попадают, следовательно, установка с этой точки зрения опасности не представляет.

Может произойти короткое замыкание при повреждении изоляции электродвигателя. Изоляция не испытывает никаких механических нагрузок, но может повредиться в результате перегрева электродвигателя. Поэтому при повышении температуры электродвигателя больше допустимой, электродвигатель автоматически отключается (срабатывает реле защиты).

Подвод воды обеспечен таким образом, чтобы охлаждался не только электродвигатель, но и подшипники. Помимо охлаждающей воды, тепло от подшипников отводит масло, непрерывно подаваемое к ним. Таким образом исключается перегрев подшипников.

При температуре 140оC происходит вспышка масла. Поэтому недопустимо повышение температуры масла свыше 80оC. Рабочая температура 60оC, что является допустимым значением. В случае возникновения возгорания, срабатывает реле автоматического останова насосов установки и подается звуковой сигнал.

Проектирование и эксплуатация всех промышленных предприятий регламентируется "Строительными нормами и правилами" (СниР11-90-81, СниР 11-2-80), "Правилами устройства электроустановок", а также "Типовыми правилами пожарной безопасности промышленных предприятий".

Вывод: при правильной эксплуатации в соответствии с "Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий" и "Правилами устройства электроустановок" проектируемая установка соответствует нормам пожарной безопасности.

Установка предназначена для пищевой промышленности. В процессе работы из камеры откачивается газ. Откачиваемый газ - воздух. Этот газ не содержит вредных веществ. Отсутствие режима герметичности сказывается только на длительности производства партии готового продукта и его качестве и не приносит вреда здоровью человека. В установке применяется вакуумная камера с рабочим давлением до 10Па. Материалом для вакуумной камеры является коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т.

Степень герметичности вакуумной установки характеризуется потоком воздуха через все имеющиеся течи, приведенным к нормальным условиям. Для определения степени негерметичности нормальными считаются условия перетекания воздуха при температуре 293 К из атмосферы в объем, откачанный до давления меньше 100 Па, при атмосферном давлении 105 Па. Методы испытания на герметичность изложены в соответствие с ГОСТ 24054-80 и ОСТ 11293.031-81. Испытание на герметичность проводится масс-спектрометрическим методом ГОСТ 6525-81 с допустимым потоком натекания Q=0,4 мм3*Па/с.

Обдув гелием производится сверху вниз. При обнаружении дефектов в конструкции или мест течи устраняют последние. После устранения дефектов производится повторная проверка на прочность и в дальнейшем на герметичность.

Прочностные характеристики разрабатываемого насоса и вакуумной камеры соответствуют критериям, т.к. вид и размеры конструктивных элементов выбирались согласно рекомендациям по проектированию вакуумной техники, основанной на большом опыте расчетов и испытаний аналогичных систем.

Для обеспечения пожаробезопасности в установку включена система автоматического отключения от электрической сети при помощи автомата защиты, являющегося одновременно включателем/выключателем питания. В случае возникновения чрезвычайной ситуации в виде скачка напряжения на 15% от рабочего напряжения или изменения силы тока срабатывает термозащитный автомат, связанный с датчиком давления. Через него подводится питание к насосам, и при изменении силы тока автомат отключает насосы от питания.

При засорении трубопроводов и патрубков опасности не возникает, т.к. насос в таком случае будет работать "на себя".

Рассматривая установку в целом, необходимо отметить следующее: источником загрязнения окружающей среды может быть масло, а точнее его пар. Масло в данной системе используется для уменьшения сил трения качения в подшипниковых узлах в насосах. В насосе подшипники находятся в замкнутом пространстве, отделенном от соседних полостей лабиринтными уплотнениями, с окружающей средой они контакта не имеют. Для масла организован замкнутый цикл, что снижает вероятность попадания масла в окружающую среду. Для предотвращения утечек в конструкции предусмотрены уплотнения. Отработанное масло сливается из системы и утилизируется. Применяемое вакуумное масло не обладает токсичностью. В случае его пролива необходимо собрать разлитое масло и произвести уборку и обработку места пролива.

В данной установке используется проектируемый вакуумный насос НВР, который удовлетворяет нормам по загрязнению окружающей среды (ГОСТ 12.1.005-88).

Расположение составных частей всей системы и трубопроводов спроектировано таким образом, чтобы габариты установки были минимальными. Следовательно на изготовление требуется меньшее количество металла, что благоприятно с точки зрения сохранения природных ресурсов.

Благодаря более компактному расположению проектируемая система имеет большую проводимость, что позволило использовать насос меньшей производительности и, следовательно, меньшего энергопотребления. Затраты электроэнергии в проектируемой установке 6 кВт.

Применяемые в установке газ (воздух) и жидкости (масло) не обладают общетоксическим, мутагенным, раздражающим, канцерогенным действиями и не представляют опасности для окружающей среды.

В помещение предусмотрена система вентиляции. Воздух очищается фильтрацией с последующим кондиционированием до необходимой относительной влажности (45±5) %, температуры зимой (21±1) оС, летом (23±1) оС. Кондиционирование воздуха обеспечивает постоянную температуру поступающего очищенного воздуха.

Форвакуумный насос сбрасывает воздух в атмосферу по трубопроводу, выведенному из помещения, на конце которого находится фильтр очистки воздуха от масляных паров.

Исходя из приведенного выше, можно сделать вывод о безопасности работы установки с точки зрения загрязнения окружающей среды.

В проведенном анализе работы установки с точки зрения безопасности жизнедеятельности были рассмотрены возможные влияния высокой температуры, давления, электрического тока, шума, вибраций на безопасность человека и экологию.

Все эти опасные и вредные факторы учитывались при проектировании установки и для их нейтрализации были применены необходимые конструкционные решения.

Оценивая установку по проведенному анализу и прочностным расчетам, можно сказать, что она достаточно безопасна для жизнедеятельности человека и окружающей среды.

В данном дипломном проекте разрабатывается установка, используемая в фермерском хозяйстве для изготовления сублимированного пищевого продукта. Сублимированные продукты обрели необычайную популярность благодаря ряду своих неоспоримых преимуществ. Во-первых, это биологически полноценная пища - сублимация позволяет сохранить первозданный внешний вид, аромат и вкус исходного продукта и содержащийся в нем комплекс полезных веществ.

Помимо этого, сублимированные продукты имеют небольшой вес, практически неограниченный срок годности, приемлемую цену (они значительно дешевле зарубежных аналогов). Учитывая невысокую закупочную цену исходного сырья, сделаем вывод, что заниматься разработкой установок по производству таких продуктов очень выгодно и актуально.

Установка состоит из проектируемого вакуумного механического ротационно-пластинчатого насоса, вакуумной сублимационной камеры объемом, камеры-десублиматора, холодильного агрегата для подачи хладагента.

Цель данного раздела - расчет себестоимости установки по изготовлению сублимированного продукта для пищевой индустрии, определение затрат на проведение одного рабочего цикла изготовления продукта и как следствие, определение затрат за один час работы установки.

Используемые в установке материалы:

Таблица 4.1

Общая стоимость материалов:

Транспортные расходы для материалов

Общие затраты на материалы:

Таблица 4.2

Дополнительная заработная плата:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11