О курсе "Основы научных исследований"

Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра охраны труда и окружающей среды

 

 

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ И ОБОРУДОВАНИЕ

Конспект лекций

для студентов специальности

5В073100  – Безопасность жизнедеятельности и защита

окружающей среды

 

 

Алматы 2013 г.

СОСТАВИТЕЛЬ: кандидат технических наук, доцент Ф.Р. Жандаулетова.  Инженерные системы, сети и оборудование. Конспект лекций для  студентов специальности 5В073100  – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды. - Алматы: АУЭС, 2013 -  49 с.

 

В конспекте лекций «Инженерные системы, сети и оборудование»  для  студентов специальности 5В073100  – Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды приведено краткое изложение учебного материала.

Ил. 22, библиогр. - 16 назв.

 

Рецензент: доц. Башкиров М.В.

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013 г.

              © НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

 

Содержание

 

Лекция 1. Введение. Классификация инженерных систем и их влияние на окружающую среду и здоровье человека

4

Лекция  2.  Системы  и схемы водоснабжения

6

Лекция 3. Водоотводящие сети

10

Лекция 4. Системы теплоснабжения

14

Лекция 5. Конструктивные элементы тепловых сетей

18

Лекция 6. Системы горячего водоснабжения

21

Лекция 7.  Системы газоснабжения

25

Лекция 8.  Системы электроснабжения

29

Лекция 9. Системы вентиляции и кондиционирования

33

Лекция 10. Транспортные средства

38

Лекция 11. Приборы контроля инженерных систем и сетей

41

Список литературы

49

 

Лекция 1.  Введение. Классификация инженерных систем и их влияние на окружающую среду и здоровье человека. Общие сведения об инженерных системах

 

Цель лекции: ознакомление с общими сведениями об инженерных системах, с помощью которых создаются необходимые условия для комфортной жизни и эффективной производственной деятельности человека.

При решении вопросов современного строительства городов и крупных населенных пунктов, а также отдельных зданий, сооружений и промышленных предприятий необходимо иметь теоретические знания и практические навыки по основам проектирования, строительству и эксплуатации внутренних и наружных инженерных систем. В перечень инженерных систем входят те системы, с помощью которых создаются необходимые условия для комфортной жизни и эффективной производственной деятельности человека.

В результате изучения дисциплины «Инженерные системы, сети и оборудование», студенты-бакалавры должны знать основы закономерностей получения, преобразования и передачи тепловой энергии, устройство и принцип действия систем водоснабжения и водоотведения, отопления, вентиляции, кондиционирования, горячего водоснабжения, теплоснабжения и газоснабжения. Кроме того, они должны уметь применять на практике теоретические знания и практические навыки по основам расчета и проектирования внутренних инженерных систем и схем водоснабжения и водоотведения зданий и отдельных объектов, населенных мест и промышленных предприятий; отопления; вентиляции; кондиционирования; горячего водоснабжения и наружных сетей теплогазоснабжения.

Раздел «Водоснабжение и водоотведение» дает представление о системах и схемах водоснабжения и водоотведения зданий и отдельных объектов, населенных мест и промышленных предприятии, конструкции и основах расчета сооружении водоснабжения и водоотведения.   

Системы водоснабжения и водоотведения, предусматривающие обеспечение водой надлежащего качества населенные места, отдельные объекты и здания, а также отведение сточных вод за пределы населенного пункта. Системы водоснабжения подразделяются по назначению, сфере обслуживания, способу использования воды, обеспеченности напором с учетом установленного оборудования.

В помещениях зданий и сооружений обеспечивается тепловой комфорт – оптимальная температурная обстановка, благоприятная для жизни и деятельности людей в холодное время года. Для создания и поддержания теплового  комфорта   в   помещении   необходимы  технически  совершенные отопительные установки.

 

Отопление – один из видов инженерных систем зданий и сооружений, обеспечивающее поддержание в помещении требуемой температуры внутреннего воздуха и на внутренних поверхностях ограждающих

конструкций. Состояние воздушной среды в помещениях в холодное время года обуславливается действием не только отопления, но и вентиляции.

Системы вентиляции и кондиционирования обеспечивают создание в помещениях таких микроклиматических и санитарно-гигиенических условий, которые необходимы как для нормального самочувствия людей, так и для эффективного осуществления производственных процессов. 

Эти системы совместно обеспечивают в помещениях поддержание необходимых уровней температуры, влажности, подвижности, давления, состава и чистоты воздуха.

Здания и сооружения, которые недостаточно оснащены системами отопления и вентиляции быстрее разрушаются, вследствие нарушения необходимого температурно-влажностных условий.

Для обеспечения коммунально-бытовых нужд потребителей в жилых, общественных и производственных зданиях необходимо горячее водоснабжение. Для снабжения потребителей горячей водой используется децентрализованные и централизованные системы горячего водоснабжения.

Для выработки тепловой энергии для этих систем применяются источники теплоты, в качестве которых могут использоваться как традиционные источники тепловой энергии – котельные установки или ТЭЦ, так и нетрадиционные установки, преобразующие солнечную, геотермальную и другие виды энергии.

Для передачи тепловой энергии от источника теплоты к потребителям – в жилые, общественные здания и на промышленные предприятия используются тепловые сети, представляющие собой систему трубопроводов, соединяющих источник тепловой энергии  с потребителями. Поступающая к потребителям тепловая энергия используется на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения коммунально-бытовых и производственных объектов, а также на технологические нужды промышленных предприятий.

Под электробезопасностью понимается система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Теоретическое обоснование и разработка такой системы и отдельных ее узлов – важнейшая часть работ при проектировании объектов в любой отрасли народного хозяйства. Не случайно существует множество подразделов электробезопасности – на производстве, в сельском хозяйстве, в горной    промышленности,   в    передвижных     установках,  в     зданиях     и  сооружениях и т.д.

Но все эти подразделы базируются на общих требованиях, основах электробезопасности. Требования электробезопасности регламентированы различными Правилами.

В настоящее время в быту и на промышленных предприятиях широко используются различные газообразные топлива (природный и сжиженный газы), для транспортирования, хранения и распределения которых служат системы газоснабжения.

 

Лекция  2.  Системы  и схемы водоснабжения

 

Цель лекции: изучение систем и схем водоснабжения, их назначения,  а также вида источников и состава сооружений, обеспечивающие потребителей водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором.

Водоснабжение зданий и отдельных объектов.

Системы водоснабжения зданий и объектов любого назначения должны обеспечивать потребителей водой заданного качества, в требуемом количестве и под необходимым напором. Снабжение водой зданий и отдельных объектов может осуществляться от наружной водопроводной сети (населенного пункта, предприятие) или от собственного местного (подземного или поверхностного) источника водоснабжения.

Системы водоснабжения подразделяются по назначению, сфере обслуживания, способу использования воды, обеспеченности напором с учетом установленного оборудования.

По назначению системы подразделяют на хозяйственно-питьевые, производственные и  противопожарные.

Хозяйственно-питьевые системы водоснабжения зданий предназначены для обеспечения потребителей водой питьевого качества. Потребителями вода расходуется на питьевые, хозяйственно-бытовые, санитарно-гигиенические и технологические нужды. В том случае если возможно потребление воды непитьевого качества, в здании проектируют два внутренних водопровода – питьевой и технической воды, не соединенных друг с другом (раздельных). В производственных зданиях (горячих цехах) предусматривают специальные питьевые водопроводы, в которых вода может быть насыщена углекислым газом, подсолена или охлаждена.

Производственные системы водоснабжения обеспечивают подачу воды на технологические нужды предприятия, цеха. Качество и количество воды в производственных водопроводах должны удовлетворять требованиям технологии производства. В производственных водопроводах вода может быть непитьевого качества или специально очищена.

 

Противопожарные системы водоснабжения зданий предназначены для ликвидации очагов пожара, вспыхнувшего в здании. Качество воды не лимитируется, а количество должно быть предусмотрено в соответствии с требованиями СН и П.

По сфере обслуживания системы могут быть:  раздельными, не соединенными одна с другой (поскольку качество воды в них может быть разное); объединенными, (хозяйственно-противопожарные, производственно-противопожарные или хозяйственно-производственные, в которых предполагается подача воды идентичного качества); едиными, обеспечивающими подачу воды на все нужды: хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные. Единые системы обеспечивают подачу воды только питьевого качества.

По способу использования воды различают системы: прямоточные, оборотные и повторного использования. При решении вопросов охраны и рационального использования природных ресурсов с целью экономии воды следует шире применять оборотные системы водоснабжения с использованием локальных установок для водоподготовки и с подпиткой свежей водой для восполнения потерь, которые всегда наблюдаются в оборотных системах водоснабжения.

По обеспеченности напором с учетом установленного оборудования различают системы:

а) обеспеченные напором от сети наружного водопровода, т.е. когда в точке присоединения внутреннего водопровода к наружной сети водоснабжения населенного пункта или предприятия минимальный (гарантийный) напор будет достаточен для нормального функционирования всех водоразборных устройств, установленных на сети внутреннего водопровода;

б) не обеспеченные напором от сети наружного водопровода, т.е. системы с водонапорным оборудованием: водонапорным баком, насосной или пневматической установкой.

Системы внутреннего водопровода с водонапорным баком применяют в тех  случаях, когда гарантийный напор в часы максимального водопотребления недостаточен, т.е. ниже требуемого напора, а в другие часы достаточен (Нгар ≥ Нтр). В часы недостаточного напора, когда (Нгар < Нтр), все водоразборные устройства обеспечиваются напором от водонапорного бака.

Системы внутреннего водопровода с повысительной насосной установкой применяют тогда, когда напор в наружном водопроводе постоянно или периодически ниже требуемого и когда во внутреннем водопроводе режим водопотребления характеризуется малой неравномерностью. Системы внутреннего водопровода с повысительной насосной установкой  и  водонапорным баком применяют в тех случаях, когда гарантийный напор в наружном водопроводе  недостаточен  и  когда существенно изменяется водопотребление в здании.

Повысительные насосы включаются автоматически в результате падения уровня воды в баке или нормативного напора в сети. Водонапорный бак работает в сети как регулирующая емкость.

Системы с повысительной пневматической установкой или с повысительными насосами и гидропневмобаком применяют в противопожарных или производственных водопроводах. В этом системе гидрогневматический бак выполняет функцию водонапорного бака и может применятся как запасная или как регулирующая емкость.

Различают также зонные системы водоснабжения, которые применяют в высотных зданиях более 50 м. (17 и более этажей), когда напор в сети превышает максимально допустимый (60 м для хозяйственно-питьевого водопровода и 90 м для противопожарного). Высота зоны определяется максимально допустимый гидростатическим напором в самой нижней точке сети (резьбового соединения или арматуры).

Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий.

Системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под требуемым напором. Системы состоят из сооружений для забора воды из источника водоснабжения, ее обработки, перекачки воды к потребителю и сооружений для ее хранения.

В зависимости от вида обслуживаемого объекта системы водоснабжения подразделяются на городские, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др. Если системы водоснабжения обеспечивают водой отдельные группы различных населенных пунктов и других объектов, то они называются районными или групповыми системами.

В зависимости от вида потребителей системы водоснабжения выполняют функции хозяйственно-питьевых, производственных, противопожарных, поливочных водопроводов. Степень объединения функций, выполняемых водопроводами, определяется исходя из технико-экономических соображений. Системы водоснабжения могут быть объединенными (едиными), неполно раздельными и раздельными.

Объединенные системы – это водопроводы, выполняющие одновременно хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные функции. Такие водопроводы устраивают в городах, поселках и на предприятиях, на технологические нужды которых требуется вода питьевого качества, а также на предприятиях, не требующих воду питьевого качества, если экономически нецелесообразно устраивать самостоятельный производственный водопровод.

Раздельную систему водоснабжения,  предусматривающую наличие самостоятельных   хозяйственно -  питьевого, противопожарного   и производственного  водопроводов  устраивают  довольно  редко.

В зависимости от рельефа местности снабжаемой водой территории и величин требуемых свободных напоров системы водоснабжения подразделяются на однозонные и многозонные (двух, трех, и т.д.).

В зависимости от способов транспортирования воды системы водоснабжения подразделяются на напорные и безнапорные. Напорные - это системы, трубопроводы которых работают полным сечением. Безнапорные трубопроводы работают неполным сечением. Возможность их применения зависит от разницы отметок начальной и конечной точек пути подачи воды, рельефа местности по пути подачи, расстояния подачи.

В зависимости от вида источника водоснабжения системы подразделяются на водопроводы, забирающие воду из поверхностных источников, а также на водопроводы, забирающие воду из подземных источников. Бывают смешанные системы, предусматривающие забор воды как из поверхностных, так и из подземных источников.

Схемы и основные элементы систем водоснабжения.

Схема водоснабжения городов и населенных пунктов определяется видом источника водоснабжения, качеством воды в нем, рельефом местности, режимом водопотребления. В общем случае система водоснабжения   (см. рисунок 2.1) включает следующие сооружения.

 

 

1 — водоприемник; 2 — самотечная труба; 3 — береговой колодец:         4 — насосы станции I подъема; 5 — отстойники; в — фильтры;  7— запасные резервуары чистой воды; 8 — на­сосы станции II подъема; 9 — водоводы;       10 — водонапорная башня; 11 — магистральные трубопроводы;                      12 — распределительные трубопроводы

Рисунок 2.1 - Схема водоснабжения населенного пункта

 

Представленная схема водоснабжения может быть значительно упрощена, если качество воды в источнике соответствует требуемому.

Тогда очистные сооружения 3, а часто и связанные с ними резервуары 4 и насосная станция II подъема 5 могут отсутствовать. Такая схема зачастую возможна при использовании артезианских вод, имеющих высокие санитарно-гигиенические качества. При расположении источника водоснабжения выше отметок снабжаемой водой территории, создается возможность подавать воду потребителям самотеком. Таким образом, обязательными элементами любой системы водоснабжения являются водозаборные сооружения, водоводы и водопроводная сеть. Схемы водоснабжения помимо вида источников и состава сооружений отличаются также и количеством источников водоснабжения, которых может быть два или более.

 

Лекция 3. Водоотводящие сети

 

Цель лекции: ознакомить с системами и сетями водоотведения. Водоотводящие сети. Наружная уличная канализационная сеть. Трассировка коллекторов. Канализация зданий и сооружений. Канализация населенных мест промышленных предприятий. Сточные воды, виды, очистка сточных вод.

Канализация зданий и отдельных объектов

Система канализации предназначена для удаления из здания загрязнений, образующихся в процессе санитарно-гигиенических процедур, хозяйственной и производственной деятельности человека, а также для отведения атмосферных и талых вод. При наличии водоснабжения устраивают сплавные системы канализации – загрязнения удаляют водой. В не канализованных районах без водопровода для жилых зданий и общежитий высотой один - два этажа при числе проживающих не более 50 чел., пионерских лагерей,  сельских клубов и т.д. допускается устраивать местную вывозную канализацию с использованием люфтклозетов или выгребов.

Производственная канализация удаляет за пределы здания жидкость, использованную в технологических процессах и содержащую отходы, которые в дальнейшем не могут быть применены в производстве. Внутренние водостоки (дождевая канализация) отводят с кровли здания дождевые и талые воды. Твердые отходы (мусор) удаляют мусоропроводами, которые также можно отнести к системам канализации – канализованные твердых отходов.

По назначению системы канализации разделяются на бытовые,  производственные, внутренние водостоки.

Бытовая канализация отводит загрязненную воду от мытья посуды и продуктов, стирки белья, санитарно-гигиенических процедур.

В жилых и общественных зданиях предусматривается хозяйственно-бытовая и ливневая (водостоки) канализация. Охлаждающая вода от установок  кондиционирования воздуха,  не  содержащая  твердых  и  растворенных загрязнений,  относится  к   условно-чистым   стокам   и   сбрасывается   в систему водостоков или бытовую канализацию.

Схемы систем канализации жилых зданий обычно состоят из следующих основных элементов: приемников сточных вод, гидрозатворов, внутренней и дворовой канализационной сети.

В производственных зданиях проектируются раздельная бытовая и производственная канализация, водостоки. Для отвода сточных вод, различающихся по составу, агрессивности, температуре или другим показателям, с учетом которых смешение этих вод недопустимо или нецелесообразно, предусматривается несколько производственных систем канализации, транспортирующих эти стоки раздельно.

Система внутренней канализации (см. рисунок 3.1) состоит из следующих элементов: приемников сточных вод 1, гидравлических затворов 2, внутренней канализационной сети 3, канализационных стояков 4, отводящей сети 5,  выпусков 6.

 

 

Рисунок 3.1 - Схема внутренней канализации

 

Приемники сточных вод принимают загрязненную воду и отводят ее в канализационную сеть.

Гидравлические затворы предотвращают попадание вредных газов из канализационной сети в помещение.

Внутренняя канализационная сеть собирает и отводит сточные воды от приемников в дворовую канализационную сеть.

Установка для перекачки сточных вод предусматриваются на сети в том случае, если наружная сеть расположена выше дворовой канализации.

 

На установках для очистки сточных вод производится предварительная очистка наиболее загрязненных стоков и удаляются вещества, которые могут нарушить нормальную работу наружной канализационной сети или очистных сооружений. 

Выбор системы канализации отдельных зданий, а также ее схемы (число и взаимное расположение отдельных элементов системы) определяется назначением здания, видом технологического процесса, установленным оборудованием, глубиной расположения наружной канализационной сети, качественным составом сточных вод.

С целью уменьшения строительных и эксплуатационных затрат желательно совместное отведение производственных и бытовых стоков объединенной системой канализации. Это возможно в том случае, если производственные сточные воды имеют температуру ниже 400С; содержат менее 500 мг/л взвешенных и всплывающих частиц; не оказывают разрушающего воздействия на материал труб и элементы сооружений канализации; не содержат вещества, которые способны засорять трубы, отлагаться на стенках труб, препятствовать биологической очистке, образовывать взрывоопасные или токсичные смеси в сетях и сооружениях. При несоответствии стоков указанным требованиям на системах производственной канализации предусматривают установки для очистки, на которых сточные воды подвергаются предварительной обработке, в результате чего снижается содержание загрязнений до допустимого предела.

Внутренняя канализационная сеть монтируется из чугунных, пластмассовых, асбестоцементных труб. Стальные трубы применяются для прокладки коротких отводных линий от умывальников, моек, ванн и т.д.

Чугунные канализационные трубы по ГОСТ изготавливают диаметром 50, 100, 150 мм. Для защиты труб от агрессивного воздействия сточных вод их покрывают антикоррозионным покрытием. Выпускают трубы двух классов А и Б. К классу А относится трубы, выдерживающие давление 0,1 МПа                    (1 кгс/см2) до нанесения антикоррозионного покрытия.

Канализация населенных мест промышленных предприятий. Водопроводная вода, которая была использована в хозяйственных, производственных и других целях и получила при этом различные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства,

называется сточной жидкостью. К категории сточных относятся и атмосферные воды, образующиеся в результате выпадения дождей и таяния снегов.

Состав сточных вод весьма разнообразен. Содержащиеся в них органические загрязнения могут загнивать и служить благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе и патогенных (болезнетворных). Присутствующие в сточной жидкости химические соединения, жиры, масла, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные, ядовитые и радиоактивные вещества способны нанести большой вред почке и водоемам. Скопление сточной жидкости на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах вызывает загрязнение окружающей среды, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и может явиться причиной возникновения различных инфекционных заболеваний. Все это представляет серьезную угрозу для человечества и требует немедленного удаления сточных вод за пределы жилых зон и их обработки.

В зависимости от происхождения  качественной характеристики примесей сточные воды разделяют на бытовые, производственные и атмосферные.

К бытовым относятся воды от кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц и т.д. По природе загрязнений бытовые воды могут быть фекальными, т.е. загрязненными главным образом физиологическими отбросами, и хозяйственными, содержащими всякого рода хозяйственные отходы. Бытовые сточные воды характеризуются, в основном, содержанием органических загрязнений в разных фазово-дисперсных состояниях.

Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения водопроводной воды при использовании ее в технологическом процессе. Они разделяются на загрязненные и условно-чистые. По сравнению с бытовыми состав и концентрация загрязнений производственных сточных вод более разнообразны, так как они зависят от характера производства, типа выпускаемой продукции и особенностей технологических процессов, где используется водопроводная вода. От некоторых производств может поступить несколько видов сточных вод с различным составом и концентрацией примесей. Условно-чистые воды, содержащие весьма малое количество загрязнений, можно сбрасывать в водоем без обработки.

Атмосферные (дождевые) сточные воды содержат преимущественно минеральные примеси. Отличительные особенности дождевого стока - его эпизодичность и резкая неравномерность: в сухую погоду он отсутствует, а в период ливней секундные расходы атмосферной воды могут в 50-150 раз превышать расходы бытовых вод с той же площади застройки города или населенного пункта.

Под канализацией (водоотведением) понимается комплекс оборудования, сетей и сооружений, предназначенных для организованного приема и удаления по трубопроводам за пределы населенных пунктов или промышленных предприятий загрязненных сточных вод, а также для их очистки и обезвреживания перед утилизацией или сбросом в водоем.

Существует два вида канализации: вывозная и сплавная. При организации вывозной канализации жидкие  загрязнения  собирают  в  специальные преемники и периодически вывозят автомобильным транспортом на поля ассенизации для обработки или в специальные места, согласованные с санитарными органами. Вывозную канализацию устраивают лишь в небольших населенных пунктах, где применение другого вида канализации затруднительно.

Сплавная канализация состоит из следующих основных элементов: внутренних канализационных устройств зданий, наружной внутриквартальной и уличной канализационной сети, насосных станций и напорных трубопроводов, очистных сооружений и устройств для выпуска очищенных сточных вод в водоемов.

Наружная уличная канализационная сеть представляет собой систему подземных трубопроводов, принимающих сточные воды от внутриквартальных сетей и транспортирующих их к насосным станциям, очистным сооружениям и в водоем.

Канализационные сети строят преимущественно самотечными. Для этого всю канализуемую территорию города или населенного пункта разделяют на бассейны канализования, где соответственно рельефу местности прокладывают самотечные трубопроводы уличной сети и коллекторы. Канализационная сеть всегда должна быть доступна для осмотра, промывки и прочистки от засорения, поэтому на ней устраивают смотровые колодцы. Для приема атмосферных сточных вод предусматривают дождеприемники, представляющие собой круглые или прямоугольные в плане колодцы с металлической решеткой сверху.

 

Лекция 4.  Системы теплоснабжения

 

Цель лекции: ознакомиться с комплексом сложных теплотехнических устройств, предназначенных для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего тела.

Источники теплоты в системах теплоснабжения

Источниками тепловой энергии для нужд коммунально-бытовых и технологических потребителей являются теплогенерирующие установки.

Теплогенерирующие установки представляют собой комплекс сложных теплотехнических устройств, предназначенных для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего тела (горячей воды или водяного пара) и объединенных общей технологической схемой.

Преобразование химической энергии топлива в тепловую энергию в теплогенерирующих установках осуществляется при сжигании топлива. В этом случае горючие элементы топлива соединяются с окислителем (кислородом воздуха), в результате чего образуются газообразные продукты сгорания  и  выделяется  большое  количество  теплоты, которая   передается циркулирующему в котельной установке рабочему телу. Для  преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию рабочего тела,  необходимо:  подготовить и подать в котельную установку топливо и окислитель;  обеспечить условия для сжигания топлива;  осуществить подготовку, подвод и циркуляцию в котельной установке рабочего тела;  обеспечить условия теплообмена между полученными при горении дымовыми газами и циркулирующим в котельной установке рабочим телом (см. рисунок 4.1).

По способу выработки тепловой энергии различают два способа: комбинированный на ТЭЦ и раздельный в котельных. Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепловой  и электрической энергии на ТЭЦ, называется теплофикацией. Теплофикация является высшей формой централизованного теплоснабжения.

Централизованное теплоснабжение от ТЭЦ и РК позволяет резко сократить расход теплоты, улучшить тепловой комфорт и уменьшить загрязнение воздушного бассейна, снизить капитальные и эксплуатационные затраты.

По виду теплоносителя, вырабатываемого на источнике теплоты,  системы теплоснабжения бывают: водяные и паровые.

Системы теплоснабжения классифицируют по следующим основным признакам: по радиусу действия, виду источника теплоты, виду теплоносителя и количеству трубопроводов.

По радиусу действия системы теплоснабжения могут быть местными, центральными и централизованными.

Водяные системы теплоснабжения принимаются в основном для теплоснабжения потребителей системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Паровые системы теплоснабжения принимаются для промышленных предприятий.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы бывают открытые и закрытые.

В открытых системах водяного теплоснабжения горячая вода к водоразборным приборам ситемы горячего водоснабжения поступают непосредственно из тепловых сетей. В закрытых системах теплоснабжения воду из тепловых сетей используют как греющую среду для нагревания в подогревающих водопроводной воды, поступающей затем в местную СГВ.

По количеству трубопроводных систем теплоснабжения бывают однотрубные и многотрубные, наиболее широко принимаются двухтрубные.

Центральной системой теплоснабжения называют систему снабжения теплом одного здания любого объема от одного источника теплоты. Районные котельные имеют тепловые сети со средним радиусом действия 2...3 км. При районном теплоснабжении источник теплоты — районная котельная может быть паровой или водогрейной, т. е. в ней могут быть установлены паровые или водогрейные котлы.

Но и те, и другие вырабатывают только один вид энергии — тепловую, которая образуется при сжигании топлива в топках котлов. Потребители получают эту тепловую энергию или в виде пара, или в виде горячей воды, которые циркулируют в системах отопления зданий. При схеме теплоснабжения, использующей водогрейный котел (см. рисунок 4.1 а), нагретую  воду  подают  к  системе  горячего водоснабжения  и  системам

a)

б)

К - котел; Т -  турбина; Г - генератор; КД - конденсатор;  КН - конденсаторный насос; Р - регенеративный подогреватель; ППН - подпиточный насос; СН - сетевой насос; В - основной подогреватель; РД - регулятор давления; ХВО - химводоочистка.

Рисунок 4.1 - Принципиальные схемы раздельного (а) и комбинированного (б) процессов выработки теплоты  и электроэнергии отопления зданий. Вода нагревается в котле К за счет сжигания топлива и  циркулирует по теплопроводам (горячему Пи обратному О)  тепловой сети при помощи сетевых насосов СН. По горячему теплопроводу вода подается к потребителям тепла, т. е. системам горячего водоснабжения I и отопления зданий II и III, а по обратному — от потребителей тепла снова в котлы. В системах потребителей сетевая вода охлаждается, передавая часть своего теплового потенциала или воздуху помещений, или водопроводной воде, или воздуху в системах вентиляции. Возвращаясь в котлы, вода перед ними проходит грязевик ГР, где удаляются взвешенные механические примеси.

В котельной предусмотрена установка по подготовке воды для химводоочистки (ХВО), в которой подготавливается вода перед заполнением сети в начале и во время эксплуатации. Подается в котлы вода подпиточным насосом ППН, с помощью регулировочного клапана РД устанавливается уровень воды в котле. В установке по химводоочистке вода может  умягчаться, освобождаться от растворенных кислорода и углекислоты, а также от нерастворенных механических примесей.

Умягчением воды устраняется интенсивное образование накипи, а удаление из воды кислорода, углекислоты и нерастворимых примесей предотвращает возникновение коррозии и загрязнение систем теплоснабжения. Подпиткой тепловых сетей называется процесс восполнения потерь или разбора воды из теплопроводов или систем потребления теплоты.

Теплофикацией называется централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, т. е. источником теплоты служит ТЭЦ.

Преобладающее число ТЭЦ имеет тепловые сети со средним радиусом действия. В том случае, когда пар является теплоносителем, из котельной ТЭЦ пар под высоким давлением поступает в паровую турбину, где он вращает турбины и ротор генератора электрического тока. Совершивший работу пар, давление которого при расширении уменьшилось и при выходе из турбины достигло 0,003...0,004 МПа, попадает в конденсатор, в котором превращается в воду (конденсат), отдавая скрытую теплоту парообразования охлаждающей воде. Из конденсатора конденсат (являющийся питательной водой) поступает в котел для последующего парообразования. В турбине, установленной на ТЭЦ, не все количество пара поступает  в конденсатор  КД, а часть пара давлением 0,25...0,6 МПа отбирается и направляется потребителю. Теплофикация, основанная на использовании пара, выгоднее получения пара в районной котельной, так как при теплофикации пар подается потребителям теплоты уже после выработки им электрической энергии. Пар вырабатывает электрический ток на диапазоне давлений «начальное» — 0,6 МПа и уже после этого отдается потребителям теплоты, где отдает скрытую теплоту парообразования в подогревателях.

Превратившись в конденсат, пар по конденсатопроводам на ТЭЦ и, отдав теплоту в водоподогревателях питательной воды, поступает снова в котел для парообразования.

По способу обеспечения потребителей тепловой энергией системы теплоснабжения бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

В одноступенчатых системах теплоснабжения потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям. Узлы присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям называются абонентскими вводами или местными тепловым пунктам (МТП).

В многоступенчатых системах теплоснабжения между источником теплоты (ИТ) к потребителям размещаются центральные тепловые пункты (ЦТП) или контрольно-распределительные пункты (КРП), в параметры теплоносителя могут изменяться в соответствии с требованиями МТП.

Централизованные системы теплоснабжения.

Технологический процесс централизованного теплоснабжения городов и населенных пунктов состоит из трех последовательных операций: подготовка теплоносителя; транспорт теплоносителя; использование теплоносителя.

Системы теплоснабжения классифицируют по следующим основным признакам: по радиусу действия, виду источника теплоты, виду теплоносителя и количеству трубопроводов.

По радиусу действия системы теплоснабжения могут быть местными, центральными и централизованными.

Таким образом, по тепловым сетям теплоноситель подается различным потребителям, имеющим различный характер теплопотребления. По характеру теплопотребления разнообразные тепловые нагрузки принято делить на две основные группы: 1) сезонные нагрузки; 2) круглогодовые нагрузки.

 

Лекция 5. Конструктивные элементы тепловых сетей

 

Цель лекции: научить способам прокладки тепловых сетей; изучить виды компенсаторов, подвижные и неподвижные опоры тепловых сетей, а также виды тепловой изоляции трубопроводов, их применение.

По способу прокладки тепловые сети делятся на подземные и надземные.

Надземная прокладка - труб (на отдельно стоящих мачтах, эстакадах, кронштейнах, заделанных в стены зданий) применяется при сооружении тепловых сетей вне черты города, при пересечении оврагов, на территориях промышленных предприятий, а также при высоком уровне грунтовых вод.

Подземная прокладка - преобладающий способ прокладки труб тепловых сетей. Подземная прокладка труб тепловых сетей может осуществляться: а) в проходных каналах и коллекторах; б) в полупроходных и непроходных каналах; в) бесканальная.

Прокладка теплопроводов в проходных каналах,  используется для размещения нескольких теплопроводов больших диаметров. Ширина прохода в каналах должна быть не менее 900 мм, высота - не менее 2 м. Через каждые 200 - 250 м по длине должны быть предусмотрены люки, оборудованные лестницами для прохода в канал. Проходные каналы должны оборудоваться естественной вентиляцией для поддержания  температуры   воздуха не    более 30°С, электрическим освещением низкого напряжения (до 30 В), устройствами для отвода воды из канала.

Полупроходные каналы используют под проездами с интенсивным уличным движением, под железнодорожными путями, т. е. там, где затруднено вскрытие теплопроводов для осмотра и мелкого 1400 – 1600 мм (проход человека в полусогнутом состоянии) с шириной прохода – 400 мм.

Надземная прокладка трубопроводов широко применяется на территории промышленных зон и отдельных предприятий где они размещаются на эстакадах и мачтах совместно с производственными паропроводами и технологическими трубопроводами а также на кронштейнах укрепляемых на стенах зданий.

 Самым дешевым является бесканальный способ прокладки теплопроводов.

Подземные теплопроводы в каналах устанавливаются на  специальных подвижных опорах (скользящих, роликовых или катковых) и неподвижных опорах (см. рисунок 5.1).


а)                                            б)                                          в)

г)

 

 

 

 

а) скользящая опора: 1 – трубопровод; 2 – полоз; 3 – опорная конструкция;

б) роликовая опора: 1 – трубопровод; 2 – опора; 3 – ролик;

в) катковая опора: 1 – трубопровод; 2 – опора; 3 – каток;

г) ж/б щитовая неподвижная опора: 1 – ж/б щит; 2 - фундамент; 3 - три слоя изола, четыре слоя стеклоткани по полиэфирной смоле; 4 - оклеенная гидроизоляция; 5 - арматура.

 

Рисунок 5.1 – Подвижные опоры

 

По трассе подземных теплопроводов устраиваются специальные камеры и колодцы для установки арматуры, измерительных приборов, сальниковых компенсаторов и др., а также ниши для П-образных компенсаторов (см. рисунок 5.3).

Компенсационные устройства в тепловых сетях служат для устранения (или значительного уменьшения) усилий, возникающих при тепловых удлинениях труб. В результате снижаются напряжения в стенках труб и силы, действующие на оборудование.

По принципу работы компенсаторы подразделяют: на осевые и  радиальные. Осевые компенсаторы (см. рисунок 5.4) устанавливают на прямолинейны участках теплопровода, так как они предназначены для компенсации усилий, возникающих в результате осевых удлинений. Радиальные компенсаторы  устанавливают на теплосети любой конфигурации, так как они компенсируют как осевые, так и радиальные усилия, используют на углах (α<120°) поворота теплотрассы.

Теплоизоляционные материалы и конструкции. Тепловая изоляция устраивается на трубопроводах, арматуре, фланцевых соединениях, компенсаторах и  опорах  для следующих  целей: уменьшения  потерь  тепла при его  транспортировании,  что снижает установленную мощность источника  тепла  и   расход  топлива;  уменьшения    падения    температуры 

а

 

 

 

 

 

Рисунок 5.3 - Схема П-образных компенсаторов с гнутыми отводами.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.4 - Осевой неразгруженный  односекционный сильфонный компенсатор  по  ТУ3-120-81 теплоносителя, подаваемого к потребителям,  что снижает требуемый расход  теплоносителя и повышает качество теплоснабжения; понижения температуры на  поверхности  теплопровода  и  воздуха в местах обслуживания, что устраняет  опасность ожогов  и облегчает обслуживание  теплопроводов.

Теплоизоляционные покрытия выполняют роль антикоррозионной защиты наружной поверхности стальных труб и оборудования, что повышает их долговечность и надежность теплоснабжения. Для тепловой изоляции применяют материалы, имеющие низкую теплопроводность и низкий коэффициент коррозионной активности, малое водопоглощение, высокое электросопротивление и механическую прочность.

В зависимости от вида используемых изделий тепловую изоляцию подразделяют  на: оберточную,  штучную, заливочную, мастичную и засыпную.

Оберточные  и штучные изделия применяют для всех элементов тепловых сетей и могут быть как съемными - для оборудования, требующего обслуживания, так и несъемными. Заливочную и засыпную изоляцию применяют для элементов тепловых сетей, не требующих обслуживания. Мастичную изоляцию допускается использовать для запорной и дренажной арматуры и сальниковых компенсаторов при условии выполнения съемных конструкций для патрубков сальниковых компенсаторов и  сальников.

 

Лекция 6.  Системы горячего водоснабжения

 

Цель лекции: обеспечение источника приготовления горячей воды, знакомство с классификацией систем горячего водоснабжения, схемами централизованных систем горячего водоснабжения и основами гидравлического расчёта трубопроводов горячего водоснабжения.

Горячее водоснабжение – это один из видов круглогодовых тепловых нагрузок.

Системы горячего водоснабжения состоят из источника приготовления горячей воды, трубопроводов, по которым вода от источника поступает к водоразборным приборам потребителей, и устройств для регулирования параметров и контроля расхода теплоносителя.

По месту расположения источника системы горячего водоснабжения подразделяются на:  децентрализованные и централизованные.

По назначению потребителей различают системы  горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий.

По способу прокладки трубопроводов от места теплового пункта до водоразборных приборов различают местные системы с верхней и нижней разводкой, тупиковые и с циркуляцией горячей воды.

По способу циркуляции горячей воды системы горячего водоснабжения подразделяются на системы с естественной и принудительной циркуляцией.

По месту аккумулирования горячей воды различают системы с индивидуальным аккумулированием в местном тепловом пункте (МТП), с групповым аккумулированием в центральном тепловом пункте (ЦТП) или с центральным аккумулированием у источника теплоты.

Централизованное горячее водоснабжение осуществляется от внешних водяных тепловых сетей и бывает двух видов:  нагрев водопроводной воды в подогревателях - в закрытых системах теплоснабжения (см. рисунок 6.1);            с непосредственным водоразбором - в открытых системах теплоснабжения          (см. рисунок 6.2).

1,2 - трубопроводы тепловой сети;     3 - водонагреватель;

4 - регулятор температуры;                 5 - водопроводная вода;

6 - циркуляционный насос;                 7 - подающая линия;

8 - циркуляционная линия;                  9 - разборный стояк;

10 - к водоразборным приборам;        11- полотенцесушитель.

Рисунок 6.1 - Закрытые системы теплоснабжения

 

Приготовление горячей воды чаще всего осуществляется в местных тепловых пунктах или в центральных тепловых пунктах. Схемы местных систем горячего водоснабжения зависят от назначения и размеров здания, характера изменения тепловой нагрузки и ряда других факторов. В зданиях с разводящими трубопроводами большой длинны, применяют схемы с принудительной циркуляцией с помощью насосов и водонагревателем               (см. рисунок 6.1). В схемах горячего водоснабжения с непосредственным водоразборном из тепловых сетей устанавливаются смесители (см. рисунок  6.2), предназначены для понижения температуры сетевой воды, поступающей из подающего трубопровода тепловой сети, за счет подмешивания более холодной воды из обратного трубопровода тепловой сети.

 

 

 

 

 

1,2 - трубопроводы тепловой сети;     3 - водонагреватель;

4 - регулятор температуры;                 5 - дроссель-шайба;

6 - воздухоотводник;                            7 - к водоразборным приборам;

8 - элеватор;                                           9 - к системе отопления.

Рисунок 6.2 - Открытые системы теплоснабжения

 

Целью гидравлического расчета трубопровода системы горячего водоснабжения является обеспечение во всех водоразборных приборах здания нормативного расхода  горячей воды с заданной температурой. Гидравлический расчет трубопроводов системы горячего водоснабжения производится для двух режимов: максимального водоразбора и циркуляции.

В задачи гидравлического расчета трубопровода входит: выбор диаметров трубопровода; определение потерь давления при расчетных расходах воды; определение потерь давления в режиме циркуляции. Гидравлический расчет системы горячего водоснабжения производится на расчетный расход горячей воды с учетом циркуляционного расхода л/с.

Расчетный расход горячей воды определяется  по формуле:

 

                  ,                                        (6.1)

 

где - максимальный секундный расход горячей воды, кг/с на расчетном участке сети; 

Kcir - коэффициент, принимаемый от смесителя в МТП и начальных участков систем до первого водоразборного стояка, а для остальных участков принимается равный нулю;

Для определения  расчетного  расхода  горячей  воды  необходимо

предварительно   рассчитать   на   участках   максимальный   секундный    и циркуляционный расходы воды. Расчетный расход воды рассчитывается, начиная с самой удаленной точки водоразбора до МТП или ЦТП.

Диаметры подающих трубопроводов выбираются по двум параметрам: по максимальным секундным расходам горячей воды на участке и скорости воды, которая  принимается  не  более 1,5 м/сек.

Максимальным секундным расходам горячей воды на участке сети определяется:

 

,                                                  (6.2)

 

где - секундный расход горячей воды, л/с;

- коэффициент, определяемый в зависимости от общего числа приборов N на расчетном на участке сети и вероятности их действия  Рh.

Вероятность действия приборов определяется по формуле:

 

                                                           ,                                         (6.3)

 

где - норма  расхода  горячей воды в литрах в час одним  на одного потребителя, кг/с;

U- количество потребителей горячей воды, чел;

N- общее количество водоразборных приборов в здании, шт.

 

Потери давления воды в подающих трубопроводов в режиме максимального водоразбора определяются на участках от наиболее удаленного водоразборного прибора до смесителя   или водонагревателя  в тепловом пункте и определяются:

 

,                                    (6.4)

 

где i - удельные потери давления, Па/м;

- длина расчетного участка, м;

- коэффициент, учитывающий потери давления от накипеобразования. Для открытых систем теплоснабжения горячего водоснабжения =1;

 - коэффициент, учитывающий потери давления в местных сопротивлениях, принимается;

 0,1 – для трубопроводов водоразборных стояков без полотенцесушителей;

0,2 – для подающих (распределительных) трубопроводов;

0,5 – для трубопроводов водоразборных стояков с полотенцесушителями;

0,5 – для трубопроводов в пределах тепловых пунктов.

 

Для определения циркуляционных расходов горячей воды и теплового потока на горячее водоснабжения здания необходимо рассчитать теплопотери подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения по формуле:

 

                                  ,                                                    (6.5)

 

где  Qht – потери теплоты на участке, кВт;

lуч – длина участка, м;

 qht - удельные теплопотери, принимаемые в зависимости от  диаметра  трубопровода;

Dt = tср – tокр разности температуры горячей воды и температуры окружающей среды, кВт/м;

h - коэффициент полезного  действия изоляции, применяется  для  изолированных  трубопроводов  в  пределах 0,6¸0,8.

Суммарный циркуляционный расход воды л/с, необходимый для восполнения потерь теплоты,  определяется  по формуле:

 

,                                           (6.6)

 

где - суммарный циркуляционный расход воды, кг/с; 

- суммарные теплопотери подающих трубопроводов, кВт;

- коэффициент разрегулировки системы горячего водоснабжения, который зависит от схемы водоразборного узла принимаемый равным 1;

с- теплоемкость воды, равна 4.19 кДж/кг °С;

 Δt - перепад температур воды в подающих трубопроводах на пути от водонагревателя до наиболее удаленного водоразборного прибора, равный 10°С.

 

Лекция 7.  Системы газоснабжения

 

Цель лекции: знакомство с устройством внутренних газопроводов,  вводами газопроводов в жилые здания, которые  устраивают в лестничных клетках, кухнях или коридорах.

Системы газоснабжения представляют собой сложный комплекс взаимосвязанных      технических    устройств     по     добыче естественного (природного) или производству искусственного горючего газа, хранению, транспортировке и распределению газа для использования его в качестве химического сырья или топлива промышленными и коммунально-бытовыми потребителями.

Газообразное топливо, по сравнению с другими топливами, имеет целый ряд преимуществ: это, как правило, практически сухое и бесзольное топливо с высокой теплотворной способностью (исключение составляют некоторые искусственные газы), легко транспортирующееся по трубопроводам, легко воспламеняющееся и эффективно сгорающее при небольших избытках воздуха, процесс сжигания которого легко механизируется и автоматизируется и, наконец,-  наиболее «экологически чистое топливо».

По способу получения газообразные топлива подразделяются на естественные (природные) и искусственные.

Естественные (природные) газообразные топлива представляют собой смесь предельных углеводородов метанового ряда (CnH2n+2) с преобладающим содержанием метана CH4  (в некоторых природных газах содержание CH4 доходит до 95÷99 %  по объему) и относительно небольшим содержанием более тяжёлых гомологов метана-этана (С2H6), пропана (С3H8), бутана (C4H10), пентана (C5H12) и др.

Природные газы принято подразделять на газы из чисто газовых и газоконденсатных месторождений и нефтепромысловые (попутные газы).

В природных газах из чисто газовых или газоконденсатных месторождений отмечается повышенное содержание метана (от ≈ 85% до ≈ 99%) и, соответственно, небольшое содержание более тяжелых углеводородов (≈ от 3 до 7,5 %). Теплотворная способность газов находится на уровне – Нс ≈ 35÷38 мДж/м3.

В нефтепромысловых (попутных) газах содержание метана понижено (от≈ 38% до ≈ 77%), а содержание более тяжелых углеводородов, обладающих большей теплотворной способностью, повышено (от ≈ 20% до ≈ 40%). Теплотворная способность попутных газов,   Q нс ≈ 38÷47 мДж/м3.

Искусственные газовые топлива получают, как правило, при технологической переработке твердых и жидких топлив. Разнообразие исходного сырья и технологических процессов определяет и широкий спектр составов и теплотворных способностей искусственных газообразных топлив. К искусственным газообразным топливам относятся:

1) газ подземной газификации углей – Q нс ≈ 4,0 мДж/м3;

2) доменный газ – Q нс ≈ 4,0 мДж/м3;    

3) генераторный газ – Q нс ≈ 5÷6,5 мДж/м3;

4) коксовый газ – Q нс ≈ 17,0 мДж/м3;

5) нефтяные газы (крекинг- газ) – Q нс ≈ 47,0 мДж/м3 и др.

 

Особое место в газоснабжении коммунально-бытовых потребителей занимают «сжиженные газы» - углеводородные газы метанового ряда, которые при обычных температурах и относительно небольших давлениях переходят в жидкое состояние. Основными компонентами сжиженных газов являются пропан (С3H8) и бутана (C4H10). Для снабжения потребителей в летние месяцы используется сжиженный газ, состоящий из 80% бутана и 20% пропана (Q нс ≈ 113,0 мДж/м3), а в зимние месяцы – сжиженный газ, состоящий из 35%  бутана и 65% пропана (Qнс ≈ 101,0 мДж/м3).

Большинство природных и искусственных газов не имеют запаха, что затрудняется своевременное обнаружение места утечки газа и присутствия его в помещении. Это обстоятельство привело к необходимости адорации горючих газов специальными веществами,  обладающими резким запахом. Наиболее широкое применение для адорации горючих газов получил этилмеркаптан (C2H5SH), расход которого на 1000 м3 газа составляет 19,1 см3 (16 гр.).

Газопроводы и газовые сети. Транспортировка газа от источников (от газового промысла или газового завода) до городов  и населённых пунктов осуществляется по магистральным системам, включающим собственно газопровод с ответвлениями, компрессорные станции (КС), устанавливаемые через каждые  120÷150 км и обеспечивающие подачу газа под давлением до 5 мПа (50 кгс/см2) и газораспределительные станции (ГРС), являющиеся головными учреждениями при вводе газа в населённый пункт, в которых осуществляется фильтрование газа, снижение его давления до Рг ≤1,2 мПа (12кгс/см2) и адорация. После ГРС газ поступает в газовые распределительные сети, которые по давлению подразделяются на сети высокого - Рг =1200÷300 кПа, сети среднего давления - Рг =300÷5 кПа и сети низкого давления -             Рг < 5кПа.

Крупные потребители газа (пром. предприятия, хлебозаводы, бани и т.п.) присоединяются  к газопроводам высокого давления (Рг до 600 кПа) и среднего давления. Жилые, общественные здания и мелкие коммунально-бытовые предприятия подключаются к газопроводам низкого давления.

По схеме питания потребителей газораспределительные сети подразделяются на: одноступенчатые, двухступенчатые трёхступенчатые и многоступенчатые.

В небольших населённых пунктах с малым расходом газа используется одноступенчатая схема с распределительным газопроводом низкого давления.

В средних городах применяется главным образом двухступенчатые схемы, а в крупных городах – трёхступенчатые (см. рисунок 7.1) или многоступенчатые схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – магистральный газопровод; 2 – ГРС, 3 – газопровод высокого

давления; 4 – газгольдерная станция; 5 – ГРП среднего давления;

6 – газопровод среднего давления; 7 – ГРП низкого давления.

 

Рисунок 7.1 - Трёхступенчатые газораспределительные сети

 

Газ по магистральному газопроводу 1 подводится к газораспределительной станции (ГРС) 2, от которой по газопроводам высокого давления 3 направляется к газгольдерным станциям 4, служащим для хранения запасов газа и “выравнивания” графика его потребления. Из газгольдерных станций, через газорегуляторные пункты (ГРП) среднего давления 5, газ поступает в закольцованные газопроводы среднего давления 6, из которых, после ГРП низкого давления 7, по газовым сетям низкого давления подается коммунально-бытовым потребителям.

Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ) служат для снижения давления газа и поддержания его на заданном уровне. ГРП обычно используются для питания газом распределительных сетей и размещаются в отдельно стоящих зданиях. ГРУ применяются для  питания отдельных потребителей и размещаются в помещениях предприятий, где расположены агрегаты, использующие газ.

Устройство и оборудование газовых сетей требует особого внимания из всех видов городских подземных коммуникаций, т.к. газ при повреждении газопроводов может просачиваться через грунт, проникать в подвалы зданий,  скапливаться там, создавая угрозу взрыва газовоздушной смеси. Надземная прокладка газопроводов высокого и среднего давления наиболее безопасна по местности. При выборе подземной прокладки газопроводов необходимо трассу прокладывать по возможности дальше от зданий и других коммуникаций.

Газопроводы выполняют из стальных труб, соединяя их электросваркой. В местах установки газовых приборов, арматуры и другого оборудования применяют фланцевые и резьбовые соединения. Для защиты стальных труб от коррозии перед укладкой в землю их изолируют. Глубина заложения газопроводов принимается с учетом глубины промерзания грунтов, но не менее 0,8 м от поверхности земли. Газопроводы прокладывают с уклоном не менее 1,5 мм/пог. м, что обеспечивает отвод конденсата в специальные конденсатосборники и предотвращает образование водяных пробок.

Устройство внутренних газопроводов. Вводы газопроводов в жилые здания устраивают в лестничных клетках, кухнях или коридорах. На вводе газопровода в здание устанавливают запорную арматуру с уклоном в сторону распределительного газопровода.

Газ подается в квартиры по стоякам, которые прокладываются в кухнях, на лестничных клетках или в коридорах. Нельзя прокладывать стояки в жилых помещениях, ванных комнатах и санитарных узлах. На стояках и  разводящих газопроводах устанавливать пробки запрещается.

Газопроводы внутри зданий выполняются из стальных труб, соединяемых на сварке. Резьбовые и фланцевые соединения выполняются только в местах установки арматуры и газовых приборов. Перед каждым газовым прибором устанавливается пробковый кран. Газопроводы, пересекающие фундаменты перекрытия, лестничные площадки, стены и перегородки, следует заключать в стальные футляры. В пределах футляра газопровод не должен иметь стыковых соединений, а пространство  между ним и футляром должно быть заделано просмоленной паклей и залито битумом. Конец футляра выводят под полом  или за пределы стены на 5 см.

 

Лекция 8.   Системы электроснабжения

 

Цель лекции: знакомство с электроэнергетической системой – совокупностью электрических станций, электрических сетей, подстанций и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима работы и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления  энергии.

Энергетика является одной из основ и составных частей инфраструктуры человечес­кой цивилизации, важнейшим фактором про­изводства и жизнеобеспечения современного общества. Именно она ресурсно обеспечивает стационарные и мобильные силовые и темпе­ратурные процессы в хозяйстве, информаци­онно-управленческую деятельность и соци­альную сферу, равно как и формирует значи­тельные потоки мировой торговли и тематику международных политических отношений. К тому же прирост потребности     в    капиталовложениях   в    этот    период    будет    превышать  расширение предложения энергоресурсов, так как только для поддержания достигнутого уровня их поставок чуть ли не полови­на существующей энергоструктуры мира к 2030 г. будет нуждаться в реконструкции и замене. В связи с этим многие страны мира видят выход из создавшейся ситуации во всемерном развитии энергетики на базе возобновляемых источников энергии. Но сегодня развитие возобновляемых источников энергии пока дорого, на этом этапе целесообразнее больше внимания уделять совершенствованию уже известных энергетических технологий и устройств, предназначенных как для получения, так и для  использования энергии  в различных отраслях  народного хозяйства.

Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящей из  подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи.

Система энергосбережения.  Рациональный расход энергоресурсов в стране может быть реализован только при функционировании системы энергосбережения, которая включает в себя три подсистемы: 1) нормативно-правовую; 2) организационно-экономическую; 3) материально-технического обеспечения. Отсутствие хотя  бы одного элемента этой системы или несвоевременное и некачественное выполнение своей функции превращает всю систему в такое образование, которое не может качественно  выполнять практически все поставленные задачи и,  соответственно, достичь цели.

Эффективность использования  энергии

Любой технологический процесс характеризуется качеством выполняемой работы и расходом ресурсов, в  том числе расходом энергоресурсов, так как это во многом определяет себестоимость продукции или услуг. Принято расход ресурсов относить к единице, весу (массе) или общей себестоимости продукции или к валовому внутреннему продукту (ВВП).

К сожалению, большинство энергии, потребляемой человеком, превращается в бесполезное тепло из-за низкой эффективности использования имеющихся энергетических ресурсов. Например, лампа накаливания имеет КПД не выше 5%, камерная газовая нагревательная печь – 12-15%, электропривод кривошипного пресса – не более 10%.

Различают следующие основные виды энергии: тепловую; механическую; электрическую;  химическую; магнитную; световую; атомную; биологическую.

Электрическая энергия является одной из совершенных видов энергии, широкое использование которой обусловлено  получением в больших количествах вблизи месторождения ресурсов и природных источников; возможностью транспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями;  способностью   трансформации     в    другие     виды  энергии: механическую, тепловую, световую, химическую; отсутствием загрязнения окружающей среды при транспортировке и использовании; внедрением на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивныx технологических процессов с высокой степенью автоматизации.

Тепловая энергия широко используется для выполнения технологических процессов на современных предприятиях, организациях и в быту в виде энергии пара, горячей воды, продуктов сгорания топлива.

Механическая также широко используется для выполнения различных технологических процессов (деформация металлов и сплавов; разрушение и резание материалов; приведение в движение различных твердых тел, механизмов, устройств и др.).

Атомная энергия освобождается при ядерной реакции в результате ядерных превращений в реакторах, вначале превращается в тепловую энергию, а затем в электрическую. Часто используется для разрушения, например, при взрыве атомной бомбы. Отличается уникальной мощностью. 

Химическая энергия  выделяется при химической реакции веществ и выделении электричества тепла или холода.

Возобновляемые источники энергии – это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии.

Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека. К возобновляемым энергоресурсам относят энергию: Солнца, мирового океана в виде энергии приливов и отливов, энергии волн; рек, ветра, морских течений, морских водорослей, вырабатываемую из биомассы, водостоков,  твердых бытовых отходов,  геотермальных источников.

Недостатком возобновляемых источников энергии является низкая степень ее концентрации. Но это в значительной степени компенсируется широким распространением, относительно высокой экологической частотой и их практической неисчерпаемостью. Такие источники наиболее рационально использовать непосредственно вблизи потребителя без передачи энергии на расстояние. Выработка электроэнергии на ветряных установках  увеличивается в среднем в год на 24%, от солнечных батарей - на 17, а на  геотермальных станциях - на 4%.

Невозобновляемые  источники энергии – это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Энергия невозобновляемых источников, в отличие от возобновляемых, находится в природе в связанном состоянии и высвобождается в результате целенаправленных действий человека.

К невозобновляемым (невосполняемым) энергетическим ресурсам относят: каменный уголь, запасы которого в мире оцениваются в 10-               12 трлн. т; нефть, запасы  которой распределены  крайне  неравномерно  на Земле: на Ближнем и Среднем Востоке - 67, в Африке - 12,5, Юго-Восточной Азии и Дальнем Востоке - 3, Северной Америке - 9, Центральной и Южной Америке - 5,5, Западной Европе - 3 %. По уровню добычи нефти Россия занимает 3-е место в мире, уступая только Саудовской Аравии и США. В 2009 г. ею добыто 500 млн. т.

Основные источники энергии: солнечное излучение; движение и притяжение Солнца, Земли и Луны; тепловая энергия ядра Земли, а также химических реакций и радиоактивного распада в ее недрах; механическая энергия движения воды и воздуха; биологическая энергия; тепловая энергия природных видов топлива (нефти, газа, угля, древесины, торфа, сланцев, сухой растительности); химические реакции веществ; ядерные реакции.

Виды топлива.

Топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты». В различных технологических процессах применяют природные (природный газ, уголь, торф, дрова и т.д.) и  искусственные (мазут, керосин, дизельное топливо, жидкий газ, продукты утилизации полимерных материалов и т.п.) теплоэнергетические ресурсы  (ТЭР).

Минеральное топливо основной источник энергии в современном хозяйстве и важнейшее промышленное сырье. Переработка минерального топлива является базой формирования промышленных предприятий  по производству ТЭР, в т.ч. нефтехимических, газохимических, торфо-брикетных и т. п. Топливо, в зависимости от его агрегатного состояния, подразделяют на следующие четыре группы: твердое; жидкое; газообразное; ядерное. К  твердому виду топлива относят: древесину и  другие продукты растительного происхождения; уголь; торф; горючие сланцы; горючие продукты утилизации различных изделий.

Древесина. Мировой  объем  вывозки древесины составляет 3,4 млрд. кубических метров (0,7% от всего древостоя), 50% идет на топливо, наиболее качественная древесина идет на изготовление изделий для мебельной и строительной промышленности.

Для топлива используют так называемые дрова и отходы деревообработки, которые перерабатывают в гранулы, прессуют в брикеты и пеллеты. В странах ЕС за 2009 г. изготовлено около 12 млн. т пеллет. В мире наблюдается непрерывный рост спроса на древесные гранулы. В ближайшие годы ожидается освоение процесса получения из древесины жидкого биотоплива. Древесина топливная  обеспечивает около 7% потребности в ТЭР, причем в развивающихся странах за счет древесины закрывают около 15% потребности в энергетических  ресурсах.

Ископаемые твердые топлива являются продуктом разложения органической массы растений. Самый молодой из них торф, представляющий собой относительно плотную массу, образовавшуюся из перегнивших остатков болотных растений.

Торф добывают на торфяниках, которые имеются в 180 странах мира и площадь которых составляет 4 млн. кв. км. Самое большое количество торфяников в России, Канаде и Индонезии, в Финляндии они занимают 75% площади страны.

Следующими по «возрасту» являются бурые угли - землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется (выветривается) и рассыпается в порошок.

Затем идут  каменные угли, обладающие, как правило, повышенной прочностью и меньшей пористостью. Органическая масса наиболее старых из них антроцитов, претерпела наибольшие изменения и на 93 % состоит из углерода. Антрацит отличается высокой твердостью и калорийностью.

Горючие сланцы  представляют собой полезное ископаемое из группы твердых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы, близкой по составу к нефти. В последнее десятилетие предложены технические решения по получению из них сланцевого газа, что реализовано в США и проводятся работы по внедрению этого способа в Польше, в Украине и других странах.

Твердое топливо состоит из горючей и негорючей составляющих. Горючей составляющей в органическом топливе являются: углерод (С), водород (Н)  и  сера (S). С увеличением возраста топлива содержание углерода увеличивается (от 40% у древесины до 93% у антрацита). Негорючей составляющей  являются минеральные примеси – зола и влага. Есть твердые топлива (древесина, торф, угли некоторых пластов) зольность которых составляет не более 10%. Максимальное значение зольности до 50%.

Жидкое топливо. Природным жидким топливом является нефть, которую перерабатывают с помощью ректификационных колон путем нагрева до 300 ... 370°С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре: сжиженный газ; бензиновую; керосиновую; дизельну. Жидкий остаток с температурой начала кипения 330 ... 3500С называется мазутом.

 

Лекция 9. Системы вентиляции и кондиционирования

 

Цель лекции: проектирование систем вентиляции и кондиционирования  различных групп и типов помещений, предъявляемые к ним  требования: санитарно-гигиенические, строительно-монтажные, архитектурные и эксплуатационные.

Вентиляция - обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне.

Кондиционирование    -  автоматическое     поддержание     в     закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха  целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса.

Влажный воздух - это  основная рабочая среда процесса вентиляции. Свойства воздуха определяются тепловлажностным состоянием, газовым составом и содержанием вредных газов, паров и пыли. Атмосферный  воздух является смесью газов,  он всегда  влажный. Химический состав атмосферного  сухого воздуха содержит 78%  по  объему азота, около 21% кислорода, 0.03% углекислоты, незначительное количество инертных газов, водорода, озона/

Основные параметры влажного воздуха определяется совокупностью параметров:  температурой воздуха tВ, относительной влажностью φ %, скоростью движения воздуха VВ  м/с, концентрацией вредных примесей С мг/м3,  влагосодержанием  d  г/кг сух. воздуха, теплосодержанием или энтальпией  I  кДж/кг.

Относительная влажность -  отношение парциального давления Рn водяного пара в ненасыщенном влажном воздухе к парциальному давлению Рnн   водяного пара в насыщенном влажном воздухе при одной и той же температуре

        

 

   (9.1)

 

При относительной влажности  100% воздух полностью насыщен водяными парами, и  его называют насыщенным влажным воздухом. При φ<100% воздух содержит водяные пары в перегретом состоянии, и его называют ненасыщенным влажным воздухом. Влагосодержание - масса водяного пара, приходящаяся на единицу  массы сухой  части влажного воздуха.

 

          (9.2)

 

где В - барометрическое давление воздуха, равное сумме парциальных давлений  сухого воздуха Рп  и водяного пара Рпн

 

Парциальное давление водяных паров, находящихся  в насыщенном состоянии, зависит от температуры

Теплосодержание или энтальпия, кДж/кг,  влажного воздуха - термодинамическая величина, равная сумме внутренней энергии системы

 

,     

(9.3)

 

где I-d диаграмма  влажного воздуха применяется  в расчетах систем вентиляции и кондиционирования воздуха [1].

 

В I-d диаграмме графически связаны все параметры, определяющие термовлажностное состояние воздуха: I, d,  t,  φ, РП. Пользуясь I-d диаграммой, определяют  два очень важных параметра тепловлажностного   состояния воздуха: температуру точки росы воздуха  tp  и температуру мокрого термометра воздуха tm.

Допустимые параметры - это те, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать кратковременные и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, не выходящие за пределы физиологических возможностей человека. При расчете вентиляции и кондиционировании рассматривают три расчетных периода года: теплый, переходный и холодный. Теплый период характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10°С и выше.

Переходный период — условный период, параметры которого принимаются одинаковыми для всей территории страны: температура воздуха +8°С, энтальпия 22,5 кДж/кг.

Классификация систем вентиляции и кондиционирования.

Основная цель вентиляции - поддержание допустимых параметров воздуха в помещении - может быть достигнута различными путями. Выбор систем кондиционирования и вентиляции для создания в помещениях воздушной среды, удовлетворяющей установленным санитарно-гигиеническим нормам и технологическим требованиям, зависит от назначения здания, его этажности, характера помещений и наличия вредных выделений.

Системы вентиляции для общественных и гражданских зданий классифицируются по назначению на приточные и вытяжные, обеспечивающие  общеобменную  или  местную вентиляцию.

Приточные системы — это системы, подающие воздух в помещение. Приточные системы подают наружный очищенный и подогретый (в холодный период года) воздух в рабочую зону помещений, в зону жизнедеятельности людей.

Системы, удаляющие загрязненный воздух из помещения, называются вытяжными. Вытяжные системы, удаляющие отработанный увлажненный воздух из места его скопления, обычно из верхней зоны помещений.

Приток осуществляется с естественным побуждением движения воздуха через открытые окна или специальные аэрационные отверстия на рисунке 9.1.

По способу организации воздухообмена в помещениях системы вентиляция подразделяется на общеобменную, местную, локализирующую, смешанную, аварийную.

 

Общеобменная вентиляция обеспечивает создание одинаковых условий воздушной среды (температуры, влажности, подвижности и чистоты воздуха) по всему объёму помещения. Местная вентиляция обеспечивает создание требуемых санитарно-гигиенических условий только в локальных зонах помещения,

 

а — прямоточной с раздачей воздуха в рабочей зоне помещения;

б — прямоточной   с   сосредоточенной   подачей воздуха;

в — с рециркуляцией внутреннего воздуха.

          

1 - воздухозаборная шахта; 2 - приточная камера; 3 - вентилятор;                4 - воздуховод; 5 - приточная решетка; 6 - рециркуляционное  отверстие;               7 - рециркуляционный воздуховод; 8 - крышные вентиляторы; 9 – вытяжной вентилятор; 10 - вытяжные решетки; 11 – естественная вытяжная вентиляция.

 

Рисунок  9.1 - Схемы приточной и вытяжной системы  вентиляции в частности на рабочих местах. Локализующая вентиляция предназначается для улавливания вредных выделений непосредственно у производственных установок с помощью специальных укрытий и зонтов, предотвращающих поступление вредных веществ в помещение. Смешанные системы вентиляции представляют собой комбинации с местной или локализующей вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается  для помещений, в которых возможно внезапное поступление большого количества вредных выделений. Варианты приточной  и вытяжной системы вентиляции  на рисунке 9.1. Возможна раздача воздуха в обслуживаемой зоне помещения                         (см. рисунок 9.1 а) и сосредоточенная подача воздуха в помещение одной или несколькими струями (см. рисунок 9.1 б). В этой системе для экономии тепла в зимнее время используют рециркуляцию внутреннего воздуха (см. рисунок 9.1 в).

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а - для многоэтажных жилых и административных зданий;

б - для промышленных зданий

 

Рисунок  9.2 - Схемы вытяжных систем общеобменной канальной вентиляции с естественным побуждением движения воздуха

 

Приточная  общеобменная  бесканальная с естественным побуждением  (аэрационный приток) - в промышленных зданиях со значительными избытками тепла, в помещениях жилых и общественных зданий в летних условиях и т. д. Вытяжная вентиляция (см. рисунок  9.2) общеобменная бесканальная с механическим побуждением устанавливается в  проеме наружного ограждения) - в основном в производственных помещениях для периодического проветривания или для увеличения вытяжки в летнее время. Вытяжная вентиляция общеобменная  канальная с механическим и естественным  побуждением — в зданиях (см. рисунки  9.2 б  и  9.2 а).

Кондиционирование следует предусматривать для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических оптимальных параметров воздуха в обслуживаемой зоне помещения. Системы кондиционирования воздуха подразделяется на центральные и местные, круглогодичные и сезонные.

 

Лекция 10. Транспортные средства

 

Цель лекции: знакомство с эксплуатацией  грузоподъемных машин и механизмов: грузоподъемных кранов всех типов, включая краны-манипуляторы; грузовых электрических тележек и др. средств.

Краны различают:

1) по конструктивному выполнению: мостовые,  стреловые кабельного типа;

2) по виду грузозахватного органа: оборудованные крюком, грейфером, магнитным захватом;

3) по способу передвижения стационарные, передвижные, самоходные;

4) по ходовому устройству: рельсовые, автомобильные, гусеничные.

Грузоподъемные машины до пуска их в работу должны быть зарегистрированы в территориальных органах Госгортехнадзора (округах, инспекциях). Грузоподъемные машины и съемные грузозахватные приспособления до пуска в работу должны быть подвергнуты  полному техническому освидетельствованию. Грузоподъемные машины, находящиеся в работе, должны подвергаться периодическому техническому освидетельствованию: частичному не реже одного раза в 12 месяцев; полному — не реже одного раза в 3 года, за исключением редко используемых машин.

Полное техническое освидетельствование грузоподъемной машины проводится в следующих случаях: а) после монтажа, вызванного установкой грузоподъемной машины на новом месте;   б) реконструкции грузоподъемной машины; в) установки сменного стрелового оборудования или замены стрелы; г) капитального ремонта иди замены грузовой (стреловой) лебедки; д) замены, крюка или крюковой подвески.

Лифт состоит из следующих основных частей: шахты, кабины машинного и блочного помещений, противовеса, подъемного механизма и электрооборудования. Шахтой лифта называют огражденное со всех сторон пространство, в котором движутся кабина и противовес лифта. Шахта должна быть ограждена со всех сторон на всю высоту и иметь верхнее перекрытие и пол. В нижней части шахты за пределом нижнего рабочего положения кабины должен быть устроен приямок. Двери шахты могут быть как распашные, так и раздвижные, открываемые и закрываемые от руки или с помощью привода. Распашные двери должны открываться только наружу.

Кабины лифтов служат для безопасного перемещения в них людей или груза. Канаты, применяемые для подвешивания кабины и противовеса, должны быть одинаковой конструкции и одно го диаметра. Для лифтов пассажирских, грузопассажирских, больничных и грузовых с проводником должны применяться канаты диаметром не менее 9,5 мм.

Навешенный на лифте канат должен иметь определённый запас прочности. Каждую  кабину  лифта   оборудуют предохранительным устройством – ловителями, прочно удерживающими ее на направляющих в случае обрыва каната или движения вниз с повышенной скоростью.

Эксплуатация автомобилей. В правилах дорожного движения РК утверждены основные положения по допуску транспорт средств к эксплуатации и приведен перечень неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств. Техническое состояние автомобиля должно отвечать требованиям соответствующих стандартов, правил и руководства по их технической эксплуатации. Для автотранспорта должны быть установлены на предусмотренных для этого местах регистрационные знаки соответствующего образца.

Запрещается эксплуатация автомобилей: если их техническое состояние и оборудование не отвечают требованиям Перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств; не прошедших государственный технический осмотр; переоборудованных без соответствующего разрешения. Грузовой автомобиль с бортовой платформой, используемый для перевозки людей, должен быть оборудован сиденьями, закрепленными на высоте 0,3 —0,5 м от пола и не менее 0,3 м от верхнего края борта.

Эксплуатация внутризаводского транспорта.

Эксплуатация ремонт и техническое обслуживание внутризаводского транспорта производится в соответствии с ГОСТ 12.2.003-91.  «ССБТ. Оборудование производственное.  Общие требования безопасности», ГОСТ 12.3.002-7555  «ССБТ Процессы производственные. Общие требования безопасности»,  ГОСТ 12.3.020-80 «ССБТ. Процессы перемещения грузов на предприятиях. Общие требования безопасности» согласно Правилам по охране труда на автомобильном транспорте ПОТ РО-200-01-95, другим нормативным правовым актам по охране труда, включая отраслевые акты.

К внутризаводскому транспорту относятся следующие транспортные средства: электрокары, электротягачи, электропогрузчики, электроштабелеры, ручные тележки-штабелеры, грузовые и такелажные тележки

Эксплуатация на предприятии транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания должна производиться в соответствии с действующими правилами по охране труда на автомобильном транспорте.

Движение всех транспортных средств на территории предприятия, в местах производства погрузочно-разгрузочных работ и внутри помещений должно осуществляться в соответствии с утвержденной руководителем предприятия схемой, указывающей разрешенное направление движения конкретного вида транспорта, его поворотов, допускаемых остановок, выездов и съездов, а также места стоянки автотранспортных средств, регулироваться указателями и дорожными знаками, а также знаками, принятыми на железнодорожном транспорте.

В соответствии с технологическими связями отдельных цехов и служб предприятия должны быть разработаны маршруты движения средств внутризаводского транспорта: электротранспорта, автопогрузчиков, грузовых мотороллеров и мотоциклов с учетом схемы движения. Маршруты движения должны быть доведены до сведения всех водителей этих транспортных средств.

Техническое состояние электротранспорта, ручных грузовых тележек должно соответствовать требованиям инструкций (паспортов) заводов-изготовителей. Электротранспорт: электрокары, электропогрузчики, электротягачи должны быть снабжены быстродействующими тормозами, сигнализацией, осветительными приборами и выключателями с замочным устройством, исключающим пользование ими посторонними лицами.

На электропогрузчике  со стрелой должна быть таблица с указанием грузоподъемности в зависимости от вылета стрелы.

Для работы в помещениях и других устройствах, где по условиям работы возможно образование взрывоопасных смесей, должен применяться электротранспорт во взрывозащищенном исполнении.

На электропогрузчиках и автопогрузчиках должна быть табличка (бирка, надпись) с ясно указанной датой следующего испытания.

Транспортные средства, предназначенные для транспортировки легковоспламеняющихся и горючих веществ, должны быть оборудованы устройством отвода зарядов статического электричества.

Водители электротранспорта, участвующие в дорожном движении вне предприятия, должны иметь удостоверение, выданное органами  Госавтоинспекции. Водители, допущенные к транспортировке опасных и особо опасных грузов, должны проходить специальное обучение с последующей проверкой знаний.

Транспорт должен выдаваться закрепленным за ним водителям по предъявлению Удостоверения на право управления. Водителям должен выдаваться путевой лист. В путевом листе должна быть указана фамилия ответственного лица, в чье распоряжение направляется транспорт. Разрешение на выезд на линию должно быть подтверждено подписью лица, ответственного за выпуск транспорта в технически исправном состоянии.

Электротранспорт: электропогрузчики, электроштабелеры электрокары, электротягачи и прицепные тележки, автопогрузчики, ручные грузовые тележки для такелажных работ, ручные тележки с подъемным механизмом перед вводом в эксплуатацию должны подвергаться техническому освидетельствованию, а находящиеся в эксплуатации - периодическому освидетельствованию, не реже одного раза в 12 месяцев.

Перевозка баллонов на электрокарах должна производиться в горизонтальном положении обязательно с прокладками между баллонами. В качестве прокладок могут применяться  деревянные   бруски   с  вырезанными гнездами для баллонов, а также веревочные или резиновые кольца толщиной не менее 25 мм или другие прокладки, предохраняющие баллоны от ударов друг о друга. Баллоны емкостью более 12 л должны транспортироваться с навернутыми колпаками.

Перевозка легковоспламеняющихся, горючих жидкостей и жидких кислот допускается на электрокарах, в конструкции которых аккумуляторная батарея и электродвигатель не расположены под грузовой платформой.

При перевозке бочек они должны быть установлены на платформе в вертикальном положении в один ярус и закреплены от падения.

Погрузочно-разгрузочные работы должны производиться, как правило, механизированным способом с помощью подъемно транспортного оборудования и средств малой механизации Погрузочно-разгрузочные, складские и транспортные работы         следует выполнять под руководством ответственного лица, назначаемого приказом руководителя предприятия и несущего ответственность за безопасную организацию и соблюдение требований безопасности на всех участках технологического процесса. При погрузке (разгрузке) особо тяжелых крупногабаритных и опасных грузов на месте работ должен постоянно находиться ответственный за безопасное выполнение работ. Транспортные пути, погрузочно-разгрузочные площадки следует содержать в исправности, чистоте и порядке, в вечернее и ночное время освещать, зимой очищать от снега, льда и посыпать песком.

При размещении автотранспорта на погрузочно-разгрузочных площадках расстояние между автомобилями, стоящими друг за другом (в глубину), должно быть не менее 1 м, а между автомобилями, стоящими рядом (по фронту) — не менее 1 м. Если автомобили устанавливают для погрузки или разгрузки вблизи здания, то между зданием и задним бортом автомобиля должен соблюдаться интервал не менее 0,5 м. Расстояние между автомобилем и штабелем груза должно быть не менее 1 м. Не допускается нахождение людей и передвижение транспортных средств в зоне возможного падения грузов при погрузке и разгрузке с подвижного состава. К транспортным средствам, которые широко применяются на предприятиях, относятся также конвейеры. Конвейеры в соответствии с ГОСТ имеют скорость движения ленты не превышающей 0,1 м/с.

 

Лекция 11. Приборы контроля инженерных систем и сетей

 

Цель лекции: ознакомиться с приборами для контроля параметров микроклимата, систем вентиляции, пылегазового режима, пылеулавливающих систем.

Преобразование измеряемой величины; методы анализа, основанные на различных принципах измерений. Приборы для контроля состояния атмосферного воздуха, сточных и природных вод, питьевой воды.

 

Приборы для контроля освещенности, уровня шума, вибрации, эффективности защиты человека.

Эксплуатация осветительных установок. Контроль освещения.

Тщательный и регулярный уход за установками естественного и искусственного света имеет значение для создания рациональных условий освещения, в частности, обеспечения требуемых величин освещенности без дополнительных затрат электроэнергии.

В установках с люминесцентными лампами и лампами ДРЛ необходимо следить за исправностью схем включения (не должно быть видимых глазу миганий ламп), а также пускорегулирующих аппаратов, о неисправности которых, например, можно судить по значительному шуму дросселей.

При оценке производственного освещения не реже одного раза в год после очередной чистки светильников и замены перегоревших ламп следует проверять уровень освещенности в контрольных точках. В настоящее время основным прибором для измерения освещенности является объективный люксметр, основанный на явлении фотоэлектрического эффекта. Люксметры (Ю-116,Ю-117) применяются для контроля и измерения освещенности, создаваемой естественным и искусственным освещением.

Принцип действия люксметров этих типов основан на явлении фотоэлектрического эффекта, имеющего место при попадании света на поверхность фотоэлементов, включенного в замкнутую цепь с электрическим прибором. Величина возникающего в цепи тока, от которого зависит величина отклонения стрелки прибора, пропорциональна освещенности на рабочей поверхности фотоэлемента. Шкала прибора градуирована в единицах освещенности — люксах. Люксметр Ю-116 представляет собой сочетание селенового фотоэлемента со светорассеивающей насадкой 2 и зеркального миллиамперметра З  (см.  рисунок 11.1).

 а — общий вид;       б — принципиальная схема.

 

Рисунок 11.1 – Люксметр Ю-11б

 

Полученная фактическая освещенность должна быть больше или равна нормируемой освещенности, умноженной на коэффициент запаса. При несоблюдении этого соотношения осветительная установка непригодна для дальнейшей эксплуатации и требует реконструкции или капитального ремонта. Для увеличения предела измерений люксметр снабжен переключателем пределов измерения 4 (на лицевой стороне корпуса измерителя) и светофильтром-поглотителем 5 (на фотоэлементе).

Прибор имеет две шкалы, одна из которых отградуирована на 150 люкс, вторая — на 500. Прибор имеет корректор для установки стрелки в нулевое положение. Светофильтр-поглотитель состоит из металлической рамки, в которую вставлены два молочных стекла с тонкой металлической решеткой между ними. Коэффициент ослабления светофильтра равен 100.

Диапазон измеряемых уровней освещенности люксметром Ю - 116 со светофильтром — до 50000 лк. Основная погрешность люксметра в рабочей части шкалы не превышает 10%, при использовании светофильтра — 15% от измеряемой величины. Прибор градуирован для измерения освещенности, создаваемой лампами накаливания. Поэтому при измерении освещенности, создаваемой различными источниками света, показания люксметра следует умножить на поправочный коэффициент.

Во время измерения искусственной освещенности светофильтр, как правило, не применяется, а ручка переключателя вначале находится на пределе 500 лк. Измеряемая величина освещенности равна отсчитанному числу делений по шкале, умноженному на цену деления.

В зависимости от места расположения источника проводится акустический расчет: при размещении источника на открытом пространстве или в помещении. Из закономерностей распространения шума и акустического расчета следуют меры защиты от шума: (1) уменьшение звуковой мощности источника; (2) звукопоглощение; (3) звукоизоляция; (4) рациональное размещение источника шума.

Уменьшение звуковой мощности источника.  Мероприятия уменьшения шума источника зависят от природы шума.

Механические шумы снижаются за счет уменьшения перехода механической энергии в акустическую, путем повышения точности изготовления машин; уменьшения передаваемых нагрузок и частоты вращающихся частей; замены ударных процессов на безударные; улучшения балансировки вращающихся частей; замены в механизмах возвратно поступательного движения на вращательное; использования незвуковых материалов; совершенствования смазки трущихся поверхностей; применения клиноременных и зубчато-ременных передач вместо зубчатых.

Аэродинамические шумы от перехода энергии газовой струи в аэродинамическую энергию. Снижение аэродинамических шумов достигается: уменьшением скорости обтекания тел; совершенствованием аэродинамических характеристик тел; улучшением аэродинамических характеристик машин (вентиляторов турбин); трансформацией спектра шума в высокочастотную ультра звуковую область.

Гидродинамические шумы при переходе энергии жидкости в акустическую снижаются за счет: улучшения гидродинамических характеристик насосов; уменьшения турбулентности потока жидкости;  использования оптимальных режимов работы насосов; исключения гидравлических ударов рациональной конструкцией гидросистемы;  недопущения резких закрытий трубопроводов.

Электромагнитные шумы при переходе энергии электромагнитного поля в акустическую. Методами защиты служат: использование в конструкции электрических машин скошенных пазов якоря двигателя;  применение плотной прессовки пакетов в трансформаторах; учет влияния на ферромагнитные массы переменных магнитных полей.

Звукопоглощение основано на переходе энергии колеблющихся частиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в порах материала. Характеристикой звукопоглощающих свойств материала служит коэффициент звукопоглощения. Использование звукопоглощения для снижения шума в помещении именуется акустической обработкой помещения.

 Акустическая обработка осуществляется различными методами:  облицовка Внутренних поверхностей помещений звукопоглощающими материалами; подвеска на потолочные перекрытия звукопоглотителей, выполненных из звукопоглощающего материала.

Наибольший эффект метода звукопоглощения обеспечивается в низких помещениях (до 6-4 м) при высоких частотах шума. Одиночные объемные звукопоглотители используются в помещениях, где затруднена установка облицовки. Звукопоглотители предоставляются собой геометрические тела различной формы, выполненные из звукопоглощающего материала.

Звукоизоляция — это снижение шума на пути его распространения за счет звукоизолирующих преград (стен, перегородок, экранов и т.п.). Звук через ограждение проходит (см. рисунок 11.2) через отверстия в ограждении, через излучение, шума ограждением под действием на него переменного давления падающего звука, а также от вибрации ограждения, возбуждаемой механическим воздействием на ограждение. В последнем случае звуковые волны распространяются не по воздуху, а по конструкции. Звукоизоляция повышается с ростом массы ограждения и частоты звука. На звукоизоляцию влияют жесткость ограждения, резонансные явления.

Основными типами устройств и звукоизоляции являются: звукоизолирующие кожуха, кабины, экраны. Звукоизоляция позволяет ослабить шум в помещении на 3 — 50 дБ. Нанесение на внутренние поверхности конструкции вибродемпфирующих покрытий увеличивает внутренние потери и повышает эффективность звукоизоляции.

1 — звукоизолирующий кожух; 2 — звукоизолирующая кабина;                 3 — акустический экран.

 

Рисунок 11.2 - Средства звукоизоляции

 

Глушители шума являются устройством снижения аэродинамического шума на пути его распространения. По принципу действия глушители подразделяются на активные (абсорбционные), реактивные и комбинированные (см. рисунок 11.3).

а) активный; б) камерный; в) резонансный.

 

Рисунок 11.3 - Глушители

 

Активные глушители содержат звукопоглощающий материал в виде набивки или матов, закрепляемых на внутренней поверхности глушителя, в виде звукопоглощающих пластин, устанавливаемых в канале глушителя.

Реактивные глушители отражают шумы обратно к источнику Они снижают шум в узких частотных пределах и подразделяются на камерные и резонансные. Камерные глушители выполняются в виде расширительных камер, отражающих звуковую волну обратно к источнику. В резонансном глушителе снижение шума достигается за счет потерь звуковой энергии на колебательный процесс в резонаторе, который рассчитывается на определенную длину звуковой волны.Снижение шума в широком диапазоне частот достигается в комбинированных глушителях, в которых используют набор различных шумопонижающих активных и реактивных устройств

Средства индивидуальной защиты (СИЗ) органов слуха работающих: противошумные шлемофоны, наушники, заглушки, вкладыши, которые должны соответствовать следующим значениям акустической эффективности (для частот звука 100 – 10000 Гц): к противошумным наушникам групп А,Б и В соответственно 15-35, 5-32 и 5-25 дБ; к вкладышам групп А и Б 14-30 и 10-26 дБ; к шлемам групп А и Б 20-45 и 10-40 дБ. Противошумные вкладыши в уши изготавливают из ультратонкого полимерного волокна марки ФПП-Ш или ФПА-Ш, резины.

Все эти средства эффективно защищают организм от раздражающего действия шума, предупреждая возникновение различных функциональных нарушений и расстройств. Они должны лишь дополнить коллективные средства защиты, если последние не могут решить проблему борьбы с шумом.

Ультразвук — это колебания воздушной среды с частотой более 11,2 кГц. Источники ультразвука — оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических процессов, технического контроля и измерений. Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должны превышать 110 дБ.

Длительный контакт человека с поверхностями, колеблющимися с ультразвуковой частотой, может вызвать местные заболевания тканей, головную боль, быструю утомляемость, раздражение и бессонницу. При разработке технологических процессов, изготовлении и эксплуатации ультразвукового оборудования необходимо принимать все меры для снижения уровня ультразвука на рабочем месте до значений, не превышающих допустимые. С этой целью необходимо использовать дистанционное управление и автоматическое отключение периодически работающего оборудования и приборов. Ультразвуковые установки должны иметь кожухи (экраны) из органического стекла, облицованные противошумной мастикой. В качестве СИЗ работающих от вредного воздействия ультразвука распространяющегося в воздушной среде, применяют противошумы. Для защиты рук от возможного воздействия ультразвука в зоне контакта человека с твердой (жидкой) средой используют специальные перчатки.

Инфразвук — это колебания воздушной среды с частотой до 20 Гц. На промышленных предприятиях основными источниками инфразвука являются вентиляторы, компрессорные установки, все медленно вращающиеся машины и механизмы. Нормы звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц не должны превышать 105 дБ. При длительном воздействии инфразвука на человека, превышающего допустимый уровень, возникают головные боли, чувство вибрации внутренних органов (обычно на частотах 5 - 10 Гц), снижение работоспособности, чувство страха. Основные мероприятия по борьбе с инфразвуком: устранение высокочастотных вибраций; повышение жесткости конструкций и повышение числа оборотов машин и механизмов.

Природным источником инфразвука являются землетрясения, извержения вулканов, раскаты грома, штормы, ветры. К искусственным источникам инфразвука относят взрывы, выстрелы из тяжелых орудий вибрации зданий, конструкций, вибрации в транспорте, а также прессы, вентиляционные системы.

Вредное действие шума зависит от частоты, каждая октавная полоса частот имеет отдельный допустимый уровень шума.

Применяемые приборы и оборудование для измерения шум. Измеритель шума и вибрации ИШВ-1, представляет собой комбинированный прибор, предназначенный для измерения интенсивности шума, вибрации и анализа спектра. Он позволяет измерять: шум от 30 до 140 дБ относительно порогового значения 2∙10-5 Па в диапазоне частот 0...12500 Гц; виброскорости от 7 до 130 дБ относительно порогового значения 5∙10-8 м/с в диапазоне частот— 10...2800 Гц. Измерение шума основано на принципе преобразования звуковых и механических колебаний исследуемых объектов в пропорциональные им электрические сигналы.

Определения спектрального и общего уровня звука. Для измерения шумов микрофон шумомера нужно ориентировать в направлении наибольшего воздействия шума. При измерении шума внутри помещений микрофон должен быть удален от пола, стен и источника шума не менее чем на 1,25 м. При измерении шума на открытом воздухе следует устанавливать микрофон не ниже 1,25 м от земли и не более 3,5 м от стен зданий и других крупногабаритных предметов. В случае измерения шума на рабочих местах операторов микрофон устанавливается на уровне их уха. При измерении шума внутри помещения, в которое шум проникает извне, должны быть открыты окна и двери.

Предупреждение электротравм является важной задачей ох раны труда, которая на производстве реализуется в виде системы организационных и технических мероприятий, обеспечивающих защиту людей от поражения электрическим током. Появление напряжения на концах установок и машин, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации.

Электрической изоляцией называется слой диэлектрика, используемый для разделения проводников тока с целью предотвращения их непосредственного контакта или электрического пробоя между ними. Изоляция токоведущих частей электроустановок создает между телом человека и токоведущими частями, находящимися под напряжением, электрические цепи с малой проводимостью. Протекающий по ним электрический ток не превышает значений, опасных для человека.

Сопротивление изоляции измеряется мегаомметрами типа М1101; М4100; ЭСР2О2; Ф4102-М1 и др. При измерении больших сопротивлений, например, изоляции кабеля или приборов с электрическим экраном, необходимо пользоваться схемой, предусматривающей   экранирование от утечки токов ( см. рисунок 11.5).

 

Рисунок 11.5 - Измерение сопротивления изоляция кабельной сети

 

Измерительное напряжение должно быть не ниже номинального напряжения электроустановки. Перечисленные выше мегаомметры генерируют напряжение 100; 200; 500; 1000 и 2500 В.

Данный измерительный прибор — логометрический: в состоянии покоя, пока на измерительные рамки не подано напряжение, стрелка на шкале прибора занимает произвольное положение. На рисунке 11.6 представлен общий вид лицевой панели мегаомметра, перед проведением измерений необходимо перевести рукоятку в рабочее положёние, повернув ее на 1800. Время каждого отдельного измерения должно быть не мене 60 секунд. Соединительные проводники необходимо удерживать за диэлектрические рукоятки выше токоограничительных колец. На рисунке показан участок сети, с выведенными на лицевую панель контактами: фазы  А, В, С и нулевой проводник. Стенд позволяет варьировать сопротивление межфазной изоляции в широких пределах.

 

 

а - измерение сопротивления в килоомах; б - измерение сопротивления в мегаомах; в - соединительные проводники мегаомметра.

 

Рисунок 11.6 - Общий вид лицевой панели мегаомметра М4100

 

Список литературы

 

1. Бухаркин Е.Н., Овсянников В.М., Орлов К.С. и др. Инженерные сети, оборудование зданий и сооружений. Учебник. - М.: Высшая школа, 2001. – 415 с.

2. Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебное пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 2000.- 397 с.

3. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. - М.: Стройиздат, 1988.

4. Кедров В.С., Пальгунов П.П., Сомов М.А. Водоснабжение и канализация. - М.: Стройиздат, 1984.

5. Ионин А.А. и др. Теплоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982. - 336 c.

6. Соколов Е.А. Теплофикация и тепловые сети. 5-изд.- М.: Энергоиздат, 1982 - 360 с.

7. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление. - М.: Издательство АСВ, 2002 – 576 с.

8. Богословский  В.Н. Отопление  и  вентиляция, ч.1. Отопление.  - М.: Стройиздат, 1982. - 480 c.

9. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция, ч.2. Вентиляция.  - М.: Стройиздат, 1982. – 439 c.

10. Ионин А.А. и др. Газоснабжение. - М.: Стройиздат, 1989. – 439 с.

11. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д., Городов А.К. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Учебное пособие. - М.: Евроклимат, Арина, 2000 – 416 с.

12. Краснов Ю.С., Борисоглебская А.П., Антипов А.В. Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию, испытаниям и наладке. - М.: Термокул, 2004 – 373 с.

13. Аксенов ч.н., Аксенов В.Н. Транспорт и охрана окружающей среды:­Москва: Транспорт, 1986 - 176с.

14. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч.1. Отопление. Под ред. И.Г.Староверова, Ю.И. Шиллера. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990 - 344 с.

15. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3-х ч. изд. 4-е. Ч.3. Вентиляция, кондиционирование воздуха. Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. Кн. 1,  - М.: Стройиздат, 1992 - 319 с.

16. МСН 4.02.-02-2004. Тепловые сети. - Астана:  Комитет по делам строительства  и ЖКХ МИиТ  РК, 2005 – 34 с.

 

Cв. план 2013 г., поз. 245