МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ЗВІТ
до лабораторних робіт № 1-4
з курсу : "Охорона праці в галузі"
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
Тема роботи: Розрахунок заземлюючого пристрою.
Мета роботи: Визначити методику розрахунку і вимірювання опору розтікання струму в землі заземлюючих пристроїв.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Принцип роботи захисного заземлення електроустановок
Металеві неструмоведучі частини електрообладнання і електроустановок при порушенні ізоляції між ними і їхніми струмоведучими частинами можуть опинитись під напругою. У таких аварійних умовах дотик до неструмоведучих частин установок рівнозначний дотику до струмоведучих частин.
Усунення небезпеки ураження електричним струмом при такому переході напруги на неструмоведучі частини електроустановок у мережах з ізольованою нейтраллю здійснюється за допомогою захисного заземлення
Під захисним заземленням розуміють з'єднання металевих неструмоведучнх частин електроустановок із землею через заземлюючі провідники і заземлювачі для створення між цими частинами і землею малого опору.
При виникненні замикання на корпус електроспоживача із фаз мережі через заземлюючий пристрій починає протікати струм 1г (струм замикання на землю), викликаний наявністю опорів ізоляції фаз мережі Е і ємностей фаз відносно землі С.
Частина цього струму Ік відгалужується на тіло людини, яка торкається металевих неструмоведучих частин електроустановки. Величина цього струму залежить від величини струму замикання на землю Із опору розтікання струму в землі заземлюючого пристрою Rз , повного опору в колі "людина - земля" Rсн , взаємного розташування електрообладнання, заземлюючого пристрою, яке враховується коефіцієнтом напруги дотику α < = 1 і визначається за формулою
Повний опір у колі «людина - земля» складається із опору людини Rл , опору взуття Rвз і опору розтікання струму від підошви взуття в землю Rрз і визначається за формулою:
Принципи розміщення заземлюючого пристрою у приміщеннях з комп’ютерною технікою
При підключенні великого числа комп'ютерів до традиційної 4-провідної трифазної проводки відбувається перевантаження нульового проводу. Це перевантаження приводить до наслідків різного ступеня ваги - від "набігання" завад змінного струму на нульовому проводі до перегоряння нульового проводу, які ніколи не захищають від перевантаження - всі автомати захисту ставляться тільки у фазних проводах. Щоб уникнути перевантаження нульового проводу й у випадку живлення від трифазної мережі силове розведення до розеток від розподільного щита варто знов-таки вести трьохпровідним кабелем. Перевантаження нульового проводу силового кабелю, що підводиться, можна уникнути, установивши в розподільчому щиті розв'язуючий трифазний трансформатор 380/220 В. До цього трансформатора вхідна напруга підводиться за схемою "трикутник", а вихідні обмотки з'єднуються за схемою "зірка".
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Варіант №12
Тип ґрунту
Пісок
Питомий опір ґрунту ρз, Ом∙м
700
Дані для вибору нормованого опору заземлення вище 1 кВ Iз,А
20
Тип вертикального заземлювача
труба
Діаметр заземлювача d,м
0,05
Довжина вертикального заземлювача l,м
2,0
Глибина розташування заземлювача в ґрунті h, м
0,7
Віддаль між заземлювачами a, м
6,0
Ширина полосової сталі горизонтального заземлювача b, м
0,02
ХІД РОБОТИ
Визначаємо розрахунковий питомий опір землі:
ρрз = φ ∙ ρз
φ – коефіцієнт сезонності (беремо з таблиці 1)
ρз – питомий опір ґрунту
ρрз = 1,3 ∙ 700 = 910 Ом∙м
Розрахунковий питомий опір для піску становить ρрз = 910 Ом∙м.
Визначаємо опір розтікання струму в землі одного вертикального заземлювача заглибленого на h від поверхні землі за формулою:
ρрз - розрахунковий питомий опір землі.
l – довжина заземлювача
d – діаметр заземлювача
t – відстань від поверхні до середини заземлювача
t = 0,7 + 2/2 = 1,7 м
Ом
Визначаємо орієнтовну кількість вертикальних заземлювачів n:
Визначаємо коефіцієнт використання вертикальних електродів з труби:
- коефіцієнт відношення відстані між заземлювачами до довжини заземлювача
ηв = 0,7
Визначаємо кількість заземлювачів з врахуванням ηв
шт
Знаходимо довжину горизонтального заземлювача, яка з’єднує вертикальні заземлювачі:
L = 6*(39–1) = 228 м
Визначаємо опір горизонтального заземлювача Rг прокладеного на глибині h від поверхні землі за формулою
Rгор =
Обчислюємо загальний опір заземлюючого пристрою використавши коефіцієнт використання горизонтального заземлювача який знаходимо з таблиці ηг =0,48
Ом
Висновок: отримане значення загального опору заземлюючого пристрою становить Rзаг = 7,8 Ом. Згідно нормативних документів в електроустановках вище 1 кВ з ефективно заземленою нейтраллю опір не повинен бути більшим 0,5 Ом. Отже отримане значення загального опору перевищує допустиме значення опору захисного заземлення.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
Тема роботи: Розрахунок штучного освітлення.
Мета роботи: Ознайомитись з методами дослідження освітленості приміщень і робочих місць, виконати орієнтовний розрахунок освітленості.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Світло має визначальне значення для роботи і збереження здоров'я людини, оскільки діє на органи зору, а через них на центральну нервову систему.
Раціональне освітлення виробничих приміщень відіграє суттєву роль у створенні сприятливих та безпечних умов праці.
Недостатнє або неякісно виконане освітлення змушує працюючого ближче нахилятися до оброблюваної деталі, що збільшує небезпечність пошкодження обличчя та очей. Наявність у полі зору працюючого джерела світла великої яскравості перешкоджає розпізнання рухомих деталей, частин верстату, агрегату і сприяє травматизму.
Результати досліджень показують, що поліпшення виробничого освітлення сприяє підвищенню продуктивності праці та зниженню браку продукції в середньому на 1,5-2%, зниженню втомлюваності працюючих в 1-1,5 рази, зменшує кількість нещасних випадків до 30%.
Залежно від джерела світла освітлення поділяється на природне, штучне і суміщене. Природне /сонячне/ світло має велике гігієнічне та психологічне значення для людини, створює у працюючих відчуття безпосереднього зв’язку з навколишньою природою, сприятливо впливав на фізіологічні процеси, обмін речовин, обеззаражує повітря, очищає його від збудників багатьох захворювань.
Штучне освітлення передбачається в приміщенні з недостатнім природним освітленням або для освітлення в ті години доби, коли природне світло відсутнє, або якщо воно протипоказано за технологією. Суміщене освітлення - освітлення, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.
Джерела штучного освітлення
Джерела штучного освітлення за принципом перетворення електричної енергії в енергію видимих випромінювань, тобто у світлову, поділяються на дві основні групи: теплові і газорозрядні. До теплових джерел відносяться лампа розжарювання, а до газорозрядних - лампи люмінесцентні дугові, ртутні високого тиску, металогенні, натрієві та ксенонові.
При порівнянні джерел світла, що використовуються у виробничних спорудах, враховуються такі показники:
світлова віддача, лм/Вт;
кольоровість /спектр. склад/ випромінювання;
потужність лампи, Вт;
термін горіння лампи, год.
Крім вказаних показників мають значення також здатність ламп швидко розгорятись, зменшення світлового потоку до кінця терміну горіння, вплив температури розжарювання спіралі на роботу лампи, вартість ламп тощо.
Незважаючи на удосконалення ламп розжарювання, до цього часу не вдалося усунути цілий ряд властивих їм недоліків, до яких відносяться: низька світлова віддача /7...22 лм/Вт/, тобто лише близько 20% енергії йде на світло, решта на теплоту, невеликий термін горіння /І...2 тис.год/, у спектрі переважають жовті та червоні промені, що значною мірою відрізняє їх спектральний оклад від сонячного світла, спотворює сприймання кольору.
Світлова віддача газорозрядних ламп значно вища від ламп розжарювання і складає /50...120/ лм/Вт, а термін горіння -/8...14/ тис.год. Однак газорозрядні лампи також мають ряд суттєвих недоліків. Безінерційність випромінювання газорозрядних ламп призводить до пульсації світлового потоку і появи так званого стробоскопічного ефекту, що викликає спотворення зорового сприймання об’єктів, які змінюються або обертаються при збіганні частотних характеристик, зі зміною світлового потоку. Об'єкти тоді сприймаються як нерухомі, що може призвести до нещасного випадку.
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Варіант №12
Визначити кількість ламп та світильників за допомогою методу коефіцієнта використання світлового потоку та методу питомої потужності. Накреслити схему розташування світильників у приміщенні. Вибрати точку на схемі розташування світильників та виконати розрахунок точковим методом.
Розміри приміщення A×B×H, м
30×20×3
Нормована освітленість Ен, лк
200
Тип лампи
ЛСП-02
ХІД РОБОТИ
I. Метод коефіцієнта використання світлового потоку:
Обчислюємо показник приміщення:
Сумарний світловий потік визначається за формулою:
Ен – нормована освітленість
S – площа приміщення
K – коефіцієнт запасу (люмінесцентних ламп 1,7)
– коефіцієнт використаного світлового потоку =60
Z – коефіцієнт мінімальної освітленості, дорівнює відношенню середньої освітленості до мінімальної
Кількість ламп буде складати:
шт
– світловий потік однієї лампи
Метод питомої потужності:
Визначаємо електричну потужність освітлення:
=10,13 ∙ 600 = 6080 Вт
де Pn – питома потужність, Вт/м2; S – площа приміщення
Визначаємо кількість ламп в світильнику:
шт
Pл – потужність вибраної лампи.
Висновок: Для роботи при штучному освітленні виробничих приміщень площею 600 м квадратних і об’ємом 1800 м кубічних з використанням газорозрядних ламп потужністю 80 Вт зі зоровою роботою середньої точності потрібно 76 ламп.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
Тема роботи: Розрахунок освітлення точковим методом у приміщеннях з комп’ютерною технікою.
Мета роботи: Ознайомитись з методами дослідження освітленості приміщень і робочих місць, виконати орієнтовний розрахунок освітленості.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Нераціональне освітлення може бути однією з причин порушень зору у користувачів комп’ютерної техніки. Згідно із статистикою серед інших функціональних порушень організму порушення зору займають чільне місце. Незадовільна кількість або якість освітлення а також досить часто засліплююча дія світильників на робочому місці з ПК є більшою, ніж на інших, тому що лінія зору користувача при роботі з екраном майже горизонтальна, що призводить до зменшення захисного кута дії світильника, разом із світлотехнічною специфікою робочих місць може призвести не тільки до виникнення астенопічних явищ, але й функціональних порушень очей користувача. Тому правильна організація освітлення в приміщенні з комп’ютерною технікою дасть можливість уникнути порушень зору.
Основні світлотехнічні величини
Освітлення характеризується кількісними і якісними показниками. До кількісних показників відносяться: світловий потік, сила світла, освітленість, яскравість.
Світловий потік F – потуж. променевої енергії, яка оцінюється по світловому відчутті, яке сприймається людським оком. За одиницю світлового потоку прийнято люмен (лм).
Всі джерела світла, в тому числі і освітлювальні прилади, випромінюють світловий потік в простір нерівномірно, тому введена величина просторово-кутової густини світлового потоку - сила світла І – це відношення світлового потоку, що розповсюджується від джерела всередині елементарного тілесного кута, який має в собі цей напрямок, до цього тілесного кута: (1)
де dF – світловий потік, рівномірно розподілений в межах тілесного кута dw.
dw – величина тілесного кута.
За одиницю сили світла прийнята кандела (кд).
Освітленість Е – це відношення світлового потоку, який падає на елемент поверхні, до площі цього елемента: (2);
де dF – світловий потік;
dS – площа поверхні, на яку падає світловий потік.
За одиницю освітленості прийнято люкс (лк).
Яскравість L – відношення сили світла елемента поверхні до проекції, перпендикулярної напряму, що розглядається: (3)
де dI – сила світла, яке випромінюється поверхнею dS в напрямі (.
Рівень освітлення визначається ступенем точності зорової роботи. Але для створення задовільного освітлення на робочому місці необхідно забезпечити не тільки достатню освітленість, але і якісні показники освітлення. До якісних характеристик освітлення відносяться рівномірність розподілу світлового потоку, коефіцієнт осліпленості і дискомфорту, коефіцієнт пульсації, спектральний склад світла.
Показник осліпленості Р: (4),
де – коефіцієнт осліпленості;
- видимість об’єкту спостереження відповідно при екрануванні і при наявності відблискових джерел світла в полі зору.
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Варіант №12
Накреслити схему розташування світильників у приміщенні. Вибрати точку на схемі розташування світильників та виконати розрахунок кількості ламп та світильників точковим методом.
Розміри приміщення A×B×H, м
11×6×2,4
Нормована освітленість Ен, лк
250
Тип світильника
ЛСП01-2х80
ХІД РОБОТИ
Рис 1. Розміщення освітлювальної установки в приміщенні
Точка А освітлюється чотирьма “напіврядами", відміченими цифрами від 1 до 4 (рис. 1). Значення р, L, р', L' визначаємо з відношень р' = і L' = і для точки на рис. 2 з координатами р' і L' визначаємо (.
Рис 2. Лінійні ізолюкси для світильників ЛСП01-2х80;
Всі знайдені величини записуємо в таблицю 1.
Таблиця 1.
Значення р, L, р', L' і відповідні їм значення ( і ((.
Напівряд
р
L
р'
L'
(
1 і 3
1,25
2
0,54
0,83
2 х 80
2 і 4
1,25
6
0,21
2,5
2 х 230
((=310
Приймаючи (=1,1 і коефіцієнт запасу k=1,5, знаходимо лінійну щільність світлового потоку F’:
(лм/м).
У кожному ряді повний потік ламп становить: лм. Число світильників ЛСП01-2х80 в лінії при світловому потоці лампи марки ЛБ 30-4 лк визначається: світильників (з двома лампами в кожному потужністю 30Вт). Сумарна довжина світильників в ряді визначається: L=N· Світильники добре вписуються в ряд, заповнюючи його з невеличкими розривами. При обчисленнях вважаємо лінії безперервними, бо лінії з рівномірно розподіленими по їх довжині розривами ( розглядаються при розрахунку як безперервні, якщо ( < 0,5 h (0,1<1,15).
Висновок: Для освітлення приміщення площею 66 м2 і об’ємом 158 м3 з використанням світильників марки ЛСП01-2х80 з лампами марки ЛБ 30-4 потрібно 7 світильників з двома лампами в кожному, потужністю 30Вт. Світильники добре вписуються в ряд, заповнюючи його з невеличкими розривами
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Тема роботи: Визначення категорії вибухо-, пожежонебезпечності приміщень, будівель і споруд.
Мета роботи: Змоделювати ситуацію яку задає викладач, провести необхідні розрахунки і визначити категорію приміщення по вибухопожежній небезпеці.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
У промисловості використовується велика кількість різних речовин, які мають підвищену вибухову і пожежну небезпеку. Це можуть бути гази – метан, водень; легкозаймисті рідини (ЛЗР) – ацетон, бензин, спирти і т.д.; горючі рідини (ГР) - мінеральні масла, мастила і т.д.; горючі пили (ГП) - цукровий, тютюновий, вугільний і т.д.
При порушенні технологічного процесу, нехтуванні правилами техніки безпеки, в аварійній ситуації ці речовини, попадаючи в приміщення у вигляді парів, аерозолів, можуть утворювати з повітрям вибухонебезпечні суміші і, при наявності джерела займання, вибухати.
Наслідки руйнівної сили вибуху залежать від якісного та кількісного складу горючих речовин, котрі знаходяться в суміші з повітрям.
Вибухи та пожежі наносять значні матеріальні збитки, призводять до травмування та загибелі людей. З метою вирішення питань вибухо- та пожежобезпеки на стадії проектування і будівництва, всі виробничі приміщення, будівлі, споруди ділять на 5 категорій. Три перших із них відносяться до вибухопожежонебезпечних.
Класифікація приміщень і будов по вибухопожежонебезпеці
Оцінка вибухопожежонебезпеки різних об'єктів заключається у визначенні можливих наслідків руйнівної дії вибухів чи пожеж, а також небезпечних факторів цих явиш, для людей. В залежності від категорії назначаються нормативні вимоги до планування забудови, кількості поверхів, вибору будівельних конструкцій та інженерного обладнання. Нормативним документом для визначення категорії приміщень є "Общесоюзные норми проектирования промышленных предприятий", скорчено - ОНТП 24-86.
Згідно ОНТП якісним показником категорування є агрегатний стан горючих речовин, які знаходяться в приміщенні та здатні утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям, а також (для рідин) температура спалаху (Тсп). Визначальним також с кількість речовини, яка здатна приймати участь у вибуху.
Всі виробничі приміщення, споруди, будівлі ділять на 5 категорій:
А – вибухопожежонебезпечні. В таких приміщеннях використовують горючі гази, або легкозаймисті рідини з температурою спалаху до 28° в такій кількості, що можуть утворювати горючі суміші з повітрям, при згоранні (вибуху) яких в приміщенні утворюється надлишковий тиск більший 5 кПа;
Б – вибухопожежонебезпечні. В таких приміщеннях використовують легкозаймисті рідини з температурою спалаху від 28°С до 61°С або горючі пили і волокна в такій кількості, що можуть утворювати горючі суміші з повітрям, при згоранні (вибуху) яких в приміщений утворюється тиск більший 5кПа.
В – пожежонебезпечні. В таких приміщеннях використовують горючі рідини (температура спалаху більша 61°С), або тверді горючі матеріали, або пили і волокна (нижня концентраційна границя розповсюдження полум'я їх суміші з повітрям вища 65 г/м3).
Г і Д – пожежобезпечні. В таких приміщеннях знаходяться негорючі речовини і матеріалі.
Будинок в цілому відноситься до категорії – A, Б, В в залежності від сумарної площі всіх приміщень відповідних категорій.
В залежності від категорії приміщень і будівель в проекті передбачаються такі заходи вибухопожежної профілактики: вогнестійкість будівельних конструкцій, поверховість будівель, вибухостійкість приміщень, обмеження площі розповсюдження пожежі, наявність установок автоматичного пожежогасіння, протипожежне водопостачання, норми розходу води на гасіння пожеж і ін.
Методика розрахункового обґрунтування категорій приміщень по вибухопожежонебезпеці
Визначення категорії приміщень проводиться шляхом аналізу вибухопожежонебезпечних показників наявних в приміщенні речовин та їх маси, яка приймає участь у вибуху, тобто знаходиться у вигляді газів (парів) або пилу (волокон), перемішаних з повітрям. При цьому враховується не тільки та речовина, що знаходиться в конкретному апараті (ємності), який розгерметизувався, а й поступлення її по трубопроводах, по яких підводиться і підводиться ця речовина з цього апарату до їх відключення.
А. Розрахунковий час відключення трубопроводів приймають:
1) рівним часові, за який спрацьовує система автоматичного відключення трубопроводів згідно з паспортними даними (але не більше 120°С)
2) 300с – при ручному відключенні. Не допускається використання технічних засобів відключення трубопроводів, для яких час відключення є більшім ніж ці значення.
Б. При розливі горючих рідин або зріджених газів враховується з випаровування. При свобідному розливі рідини на підлогу площу випаровування визначають (при відсутності довідкових даних), приймаючи: 1 л пролитої рідини займає площу 1 м2. Враховується також площа зеркала рідини, яка міститься у відкритих ємкостях.
Тривалість випаровування рідини приймається рівною часові її випаровування, але не більше 3600с.
В. Свобідний об'єм приміщення визначають, як різницю між об'ємом приміщення і об'ємом, яке займає технологічне обладнання. Якщо свобідний об'єм приміщення визначити неможливо, то його дозволяється приймати умовно рівним 80% геометричного об'єму приміщення.
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Варіант №12
В приміщенні заданих розмірів проходить розгерметизація ємності з горючою рідиною (газом). Визначити категорію приміщення при умові, що ця ситуація є найбільш небезпечною. Розрахувати максимально можливий надлишковий тиск, який може розвинутися в даній ситуації.
Розміри приміщення A×Б×В, м
6×8×3
Горючі речовини
Ацетон
Маса, кг
100
Температура при якій знаходиться речовина, °С
30
Тиск, кПа
2,1 ∙ 102
ХІД РОБОТИ
Визначаємо максимально можливий надлишковий тиск вибуху ∆Р, який може розвинутися при згорянні(вибуху) вибухонебезпечної суміші:
m – маса ГГ або парів ЛЗР чи ГР, які проникли в приміщення в результаті аварії, кг.
H – теплота згоряння (для ацетону 30862 кДж/кг);
P0 – початковий тиск (звичайно рівний 101 кПа);
Z – коефіцієнт, що характеризує міру участі у вибуху речовини, яка потрапила в приміщення (для ЛЗР і ГР 0,3);
Vсв – свобідний (вільний) об’єм приміщення (80% геометричного об’єму);
Vсв = 0,8 ∙ 6 ∙ 8 ∙ 3 = 115,2 м3.
ρ – густина повітря до вибуху при початковій температурі T0(при 20°С ρ=1,2047кг/м3);
C – теплоємність повітря (дозволяється приймати 1,01кДж/кг.к);
T0 – початкова температура повітря (звичайно рівна 300К);
К – коефіцієнт, котрий враховує негерметичність приміщення і недіабатичність процесу горіння (дозволяється приймати К = 3);
Va – об’єм газу, що вийшов з апарату, м3;
Р – тиск в апараті, кПа;
V – об’єм апарату, м3;
VТ – об’єм газу, що вийшов з газопроводу, м3;
ρГ – густина газу, кг/м3.
кг
кПа.
Висновок: Оскільки можливий надлишковий тиск вибуху ацетону в даному приміщенні ∆Р < 5 кПа, а температура спалаху ацетону Тсп > 28 °С, то за вибухопожежною небезпекою приміщення буде належати до категорії Б.