Автоматизация системы поддержания микроклимата в лечебном учреждении

ОГЛАВЛЕНИЕ
Техническое задание
Введение
1 Технологический процесс производства
1.1 Описание действующего технологического объекта
1.2 Характеристики технологического процесса, как объекта автоматизации
1.2.1 Обслуживаемые помещения
1.2.2 Теплообменные аппараты
1.2.3 Контактные тепломассообменные аппараты
1.2.4 Смесительные камеры
1.2.5 Вентиляционные сети
1.2.6 Датчики и регулирующие органы
1.3 Описание действующей системы автоматизации
2 Выбор, комплекса технических средств автоматизации
2.1 Описание проектируемой системы автоматизации
2.1 Щит управления приточными кондщионерами VS 10-15CG
2.2 Контроллер АСХ36.040
2.3 HMI Advanced
2.4 НMI Basic
2.5 Регулятор скорости вращения
2.6 Трехходовой клапан с электрическим сервоприводом
2.7 Дифференциальный манометр
2.8 Канальный термодатчик
2.9 Технические данные оборудования. Спецификация
2.10 Пуско - наладка установки
2.11Система противоаварийной защиты
2.12 Выбор контроллера противоаварийной защиты
3 Расчет системы регулирования
3.1 Аппаратура технологического процесса
3.2 Постановка и декомпозиция общей задачи управления технологическим процессом
3.3 Контроль и регистрация параметров
3.4 Оперативное и программное управление
3.5 Защитные функции и блокировки
3.5.1 Защита от замерзания
3.5.2 Защита технологической аппаратуры и электрооборудования
3.6 Регулирующие функции
3.7 Выбор принципиальных технических решений
3.8 Разработка технического задания на создание системы автоматизации
3.9 Математическое описание объекта регулирования
3.11 Выбор и расчет регулятора
3.12 Исследование устойчивости системы автоматического регулирования
3.13 Исследование переходных процессов
3.13 Составление спецификации на приборы и аппараты
3.14 Разработка и описание функциональной и электрической принципиальной схемы
4 Техническая безопасность и охрана труда
4.1 Характеристика производственной и экологической опасности проектируемого объекта (установки).
4.3 Обеспечение электробезопасности и защита от статического электричества
4.4 Производственная санитария и гигиена труда
4.4.3 Защита работающих от производственного шума, вибрации
4.5 Пожарная профилактика, методы и средства тушения
4.5.4 Экологичность
5 Расчет экономических показателей
5.1 Введение
5.2 Расчет (определение) капитальных затрат на создание и внедрение АСУ [12].
5.3 Расчет эксплуатационных расходов, связанных с содержанием и эксплуатацией систем автоматизации.
5.4 Расчет экономического эффекта, полученного от внедрения АСУ
Заключение
Список литературы
Приложение А - Климатические параметры
Приложение Б - Контроллер АСХ36
Приложение В - Спецификация
?

Технические характеристики регулятора ТРМ12 представлены в таблице 3.Таблица 3.3 – Технические характеристикиНоминальное напряжение питания220В 50ГцДопустимое отклонение номинального напряжения-15…+10%Предел допустимой основной погрешности измерения входного параметра (без учета погрешности датчика)±0,5%Максимально допустимый ток источника питания50мАКоличество входов для подключения датчиков110.2 Измерение температурыТермопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.) не агрессивных к материалу корпуса датчика. В системе в качестве датчиков температуры установлено два термоэлектрических преобразователя (ТП) типа дТПL(ХК) и дТПК(ХА). ТП представляют собой термоэлектрическую цепь (термопару), образованную двумя разнородными металлическими проводниками с двумя спаями:-  измерительный спай («рабочий») – подверженный воздействию температуры рабочей среды;-  соединительный спай («холодный») – подверженный воздействию температуры в месте присоединения к измерительному прибору.Диапазоны измерений ТП типа дТПК(ХА) и дТПL(ХК) составляют   -40…375°С и -40…300°С, а допустимые отклонения ±1,5°С и ±2,5°С соответственно.10.3 Измерение давленияТакже в системе установлен преобразователь избыточного давления ОВЕН ПД100-ДИ, который:-  измеряет избыточное давление нейтральных к титану и нержавеющей стали сред, а также измерение перепада давления;-  преобразование избыточного давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20мА;-  предел допустимой основной погрешности ±0,5% или ±1,0%;-  высокая перегрузочная способность по давлению;-  хорошие показатели временной стабильности выходного сигнала.10.4 Устройства контроля и защитыВ системе используется устройство управления и защиты электропривода задвижки без применения концевых выключателей ОВЕН ПКП1. Осуществляет следующие функции:-  автоматическая остановка электропривода при достижении задвижкой крайнего положения без применения концевых выключателей;-  выключение управления приводом с выдачей сигнала «Авария» при заклинивании задвижек или проскальзывании механизмов электропривода и т.д.автоматическая система управление вентиляция3.14 Разработка и описание функциональной и электрической принципиальной схемыПринципиальные электрические схемы автоматизации являются проектными документами, расшифровывающими принцип действия и работы узлов, устройств и систем автоматизации, работающих от источника электрической энергии.Принципиальные электрические схемы автоматизации при помощи показанных на схемах условных графических, буквенных и цифровых изображений и обозначений, дают представление о последовательности работы применяемой электрической аппаратуры и элементов для достижения поставленных задач для упомянутых узлов, устройств и систем.Принципиальные электрические схемы автоматизации разрабатываются для управления агрегатами, для регулирования технологических процессов, блокировок по технологическим параметрам, аварийной защиты производственных и технологических процессов и предупредительной и аварийной сигнализации.Данные схемы являются основными чертежами для разработки рабочих монтажных чертежей и проведения пусконаладочных работ и квалифицированной эксплуатации этих узлов, устройств и систем электрического принципа действия. Названия принципиальным электрическим схемам присваиваются в соответствии с функциональным принципом действия запроектированной системы.При выполнении принципиальных электрических схем используются развернутые изображения элементов.Схема управления вентиляционной установки состоит из вентиляторов В1 и В2 с приводными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором М1-М4, предназначенной для проветривания помещений и поддержания при этом заданной температуры. Эти требования осуществляются ступенчатым регулированием угловой скорости двигателей путем изменения напряжения статора с помощью автотрансформатора AT, а также выбором количества находящихся в работе вентиляторов. Схема обеспечивает ручное и автоматическое управление вентиляторами; выбор режима работы осуществляется переключателем УП.Ручное управление имеет место при переводе рукоятки УП в положение «+45°», при этом подготавливаются к включению цепи катушек контакторов КЛ, К1-К4. Двигатели вентиляторов по питанию разделены на две группы:-  первая группа (М1 и М2) подключена к шинам на вторичной стороне AT постоянно;-  вторая группа М3 и М4 присоединяется к шинам AT и включается в работу (при ручном управлении) переводом рукоятки переключателя ПК2 в положение 2, при котором срабатывает контактор К4.В данном курсовом проекте была построена автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции. Система вентиляции работает следующим образом: всасывает свежий воздух из окружающей среды и циркуляционный воздух из проветриваемого помещения. Количество циркуляционного воздуха можно установить в пределах 0-100%. Кроме того, воздух нагревается и фильтруется. Двухступенчатое фильтрование обеспечивает не только захват частиц, рассеянных в воздухе, но также частично улавливает запах. Обработанный воздух выдувается в помещение. В задней части установки находится всасывающий патрубок для свежего воздуха, а в нижней – решетка для рециркуляционного воздуха. Соотношение перемешивания можно регулировать с помощью механического смесительного клапана.Применение современных средств контроля, исполнительных механизмов и быстродействующих надежных регуляторов ТРМ12 позволяют сделать систему вентиляции надежной и экономичной, а системы сигнализации и блокировки обеспечивают ее безопасность.4Техническая безопасность и охрана труда4.1 Характеристика производственной и экологической опасности проектируемого объекта (установки).Проектируемый объект предназначен для вентиляции помещений и поддержания в них комфортных условий для человека. Потенциальная опасность связана с использованием электроэнергии до 380 В с наличием оборудования, которое является источником шума и вибрации.4.1.1Основные физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве.В технологическом процессе не задействованы физико-химические, токсические, взрыво- и пожароопасные вещества и материалы.4.1.2Опасные и вредные производственные факторы проектируемого объекта (установки).Производственный процесс связан с использованием электрической энергии и оборудования которое является источником шума и вибрации.4.1.3Категорирование производственных помещений и наружных установок по взрыво- и пожарной опасности.СогласнонормампожарнойбезопасностиНПБ105-95 производственныхпомещений,рассматриваемоепроизводственноепомещение относится к категории Д, следовательно, пожарной опасности не представляет.34В связи с безопасными условиями технологического процесса и отсутствием выделяемых в окружающую среду вредных веществ данный объект не относится ни к одному классу.4.2 Технологические и технические решения (мероприятия), обеспечивающие безопасность эксплуатации объекта (установки)4.2.1Количественнаяоценкавзрывоопасное™технологической системы (блока)В связи с безопасными условиями технологического процесса и отсутствием выделяемых в окружающую среду вредных веществ данный объект не относится ни к одной категории взрывоопасное™, следовательно, не нужно устанавливать требования к технологическим процессам и оборудованию и назначать необходимые для обеспечения взрывобезопасности мероприятия [6].4.2.2 Обеспечение безопасности ведения технологических процессов4.2.3Обоснование выбора технологической схемы процессаПринятая схема организации технологического процесса исключает вероятность возникновения взрывов, пожаров или выбросов токсичных веществ.Используемая технологическая схема процесса обеспечена автоматическими системами контроля и управления и противоаварийной защиты.4.2.4 Обеспечение безопасности ведения технологического процессаВ соответствии с ГОСТ 12.3.002-75 в проекте учтены требования безопасности к технологическим процессам: герметизация оборудования, комплексная механизация и автоматизация процесса, рациональная организация труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, обеспечение пожаровзрывобезопасности.4.2.5Системы контроля, управления и противоаварийной защиты (ПАЗ)В проекте предусмотрена система ПАЗ, входящая в состав контроллера щита управления приточной системой вентиляции. Данная ПАЗ в случае выхода из строя оборудования, автоматики, наступления аварийной ситуации останавливает работу системы; а в случае пожара с щита управления пожарной сигнализации поступает сигнал на щит управления вентиляционной установки. В данном случае ПАЗ дает сигнал о прекращении поставки воздуха в помещения.4.3 Обеспечение электробезопасности и защита от статического электричества4.3.1 Выбор средств защиты от поражения электрическим токомСущественную роль в обеспечении электробезопасности играют специфические условия, в которых эксплуатируется электрооборудование: повышенные влажность и температура, наличие химически активных сред,токопроводящие полы и др. Поэтому выбор технических способов и средств защиты, позволяющих обеспечить высокий уровень электробезопасности должен проводиться в соответствии с ПУЭ (Правилами устройства электроустановок) с учетом класса помещений по опасности поражения током: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные [7].Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную опасность или особую опасность, приведенными ниже.Для обеспечения безопасной работы с электрооборудованием применяются следующие технические способы и средства: заземление, изоляция токоведущих частей; использование оболочек и блокировок; средства защиты и предохранительные приспособления.4.3.2 Электрооборудование взрыво- и пожароопасных производствВ зависимости от взрыво- и пожароопасных свойств веществ и материалов, применяемых в производстве, а также особенностей технологических процессов производственные помещения (отдельные зоны помещений) и наружные установки принято, по ПУЭ классифицировать на взрывоопасные (B-I, B-Ia, B-I6, В-1г, В-П, В-Па) и пожароопасные (П-I, П-И, П-Па, П-Ш). Во взрывоопасных зонах могут применяться электрические машины, аппараты, приборы и светильники при условии, что уровень их взрывозащиты или степень защиты оболочки соответствуют табл.5, 6 или являются более высокими [7].Таблица 4.1- Классы взрывоопаснойзоныКлассвзрывоопаснойзоныУровень взрывозащиты электрооборудованияB-IВзрывобезопасное, особовзрывобезопасное.B-Ia, B-IrПовышенной надежности против взрыва.Без средств взрывозащиты. Оболочка со степенью защиты IP 54B-I6Допускается любое взрывозащищенное или защищенное, но не менее IP 44.B-IIВзрывобезопасное, особовзрывобезопасное.B-IIaДопускается любое взрывозащищенное или защищенное, но не менее IP 54.Таблица 6Классвзрывоопаснойзоны -Уровень взрывозащиты или степень защиты электрическихсветильниковB-IВзрывобезопасные (по ГОСТ 12.2.020-76)В-1а,В-1г,В-ППовышенной надежности (по ГОСТ 12.2.020-76)B-I6, В-ПаБез взрывозащиты (по ПУЭ )В проекте приведена маркировка взрывозащищенного электрообрудования - В-1г (без средств взрывозащиты, оболочка со степенью защиты IP 54), уровень взрывозащиты - B-I6 (без взрывозащиты по ПУЭ), Для повышения безопасности реализованы прокладка электропроводки в герметизированных оболочках, защита электрических сетей от коротких замыканий и от перегрузок.В пожароопасных зонах любого класса могут применяться электрические машины, аппараты и приборы, имеющие степень защиты оболочки не менее указанной в табл.4.2Таблица 4.2 - Степень защиты оболочки для пожароопасных зон классаВид установки и условия работыСтепень защиты оболочки для пожароопасных зон классаП-1П-ПП-ПаП-ШСтационарно установленные, искрящие или с искрящими частямиIP44IP54IP44IP44Установленныестационарноилина передвижныхмеханизмахустановках,не искрящие по условиям работыIP44IP54IP44IP44Установленныестационарноилина передвижныхмеханизмахиустановках (краны,тельферы,электротележкиит.п.) искрящие и не искрящиеIP44IP54IP44IP44СветильникиIP5XIP5XIP2XIP23"X" означает, что в этом виде защиты нет необходимости. Вид установки - установленные стационарно или на передвижных механизмах установках, не искрящие по условиям работы, степень защиты -IP54.4.3.3 Защита от статического электричестваВозникновение и накопление электрических зарядов статического электричества при обработке материалов-диэлектриков может нарушить нормальный ход технологического процесса, а также стать источником воспламенения взрывопожарных веществ и материалов.Согласно ГОСТ 12.1.018-86 все промышленные объекты подразделяются на три класса электростатическойискробезопасности (ЭСИБ): 1 - безыскровая электризация; 2 - слабая электризация; 3 - сильная электризация.К классу ЭСИБ безыскровой электризации относятся объекты с заземленным электропроводным оборудованием, в котором не применяют вещества и материалы с удельным объемным электрическим сопротивлением (pv) более 4 105 Ом-м и отсутствуют процессы разбрызгивания, распыления, измельчения или диспергирования; к классу ЭСИБ слабой электризации -объектысзаземленнымэлектропроводнымоборудованием,вкоторомисключено применение веществ и материалов с pv более 10 Ом-м и отсутствуют процессы разбрызгивания, измельчения или диспергирования; к классу ЭСИБ сильной электризации - объекты с заземленным оборудованием, где перерабатываются вещества и материалы с pv более 108 Ом-м и имеют место процессы разбрызгивания, измельчения и диспергирования.Проектируемый объект в соответствии с классификацией ЭСИБ относится к 1 классу электростатической искробезопасности - безыскровая электризация.4.4 Производственная санитария и гигиена трудаДля предотвращения или уменьшения воздействия на работающих вредных производственных факторов (неблагоприятные метеорологические условия, повышенная загазованность, повышенные шум и вибрация, недостаточная освещенность, воздействие излучений) и создания безопасных и безвредных условий труда разрабатываются соответствующие организационные, санитарно-гигиенические и технические мероприятия.4.4.1 Нормирование метеорологических условий производственной средыВ соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" определены нормы оптимальных и допустимых параметров микроклимата: температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне [8].Таблица 4.3 - Категория работЭнергозатратыХарактеристика работыккал/чВтЛегкая 1а< 120< 139Производимая сидя и сопровождающаяся незначительным физическим напряжениемТаблица 4.4Период годаКатегория работТемпература, °СОтносительная влажность, %Скоростьдвижения воздуха VB,м/сХолодный и переходныйЛегкая 1а21*2575<одТеплыйЛегкая 1а22-2855 (при 25 °С)0,1-0,24.4.2 Освещение производственных помещений и наружных установокДля создания оптимальных условий для трудового процесса во всех производственных помещениях и наружных установках необходимо предусмотреть рациональное освещение рабочих мест и рабочих зон.Нормы естественной и искусственной освещенности выбираются в соответствии с разрядом зрительной работы, определяемым по величине объекта различения. Производится расчет требуемой площади световых проемов (окон) для естественного освещения и необходимого числа ламп для обеспечения нормированного значения освещенности на рабочих местах при искусственном освещении в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95 [9].Требуемая площадь световых проемов при боковом освещении определяется по формуле:S0 = (8п-ен-К3-Л-Кзд)/(100-то-г1)= (42-Ы.6-13-1)/(100-0.8-2)=5.46,м2где S0 - площадь окон, м , ен - нормированное значение КЕО, по табл.8; К3 - коэффициент запаса, принимается в диапазоне 1,2 - 2,0; г\ - световая характеристика окна принимается в зависимости от отношения длины помещения L к его глубине В и от отношения глубины помещения В к его высоте от уровня рабочей поверхности до верха окна 1 (табл.9); Кзд -коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями, допускается принимать в диапазоне 1 - 1,7; Sn - площадь пола, м"; т0 - общий коэффициент светопропускания, изменяется в диапазоне 0,6 - 1,0; Г] -коэффициент, учитывающий отражение света от потолка, стен и отношение длины помещения L к его глубине В, меняется в пределах 1,5 - 5,7.Необходимое количество ламп, обеспечивающих нормированное значение освещенности, для искусственного освещения рассчитывается по формуле:N = (E-Sn-k-Z)/(F-Ti)=(20042-1.1-1.3)/(1630-1.15)=6, шт,где Е - нормированная освещенность, лк, допускается принимать по табл.8; Sn- площадь помещения, м ; к - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности ламп в процессе эксплуатации (к=1,1 -1,2); F -световой поток лампы выбранной мощности и типа, определяется по табл. 10; Z - поправочный коэффициент светильника (Z = 1,1 - 1,5); х\ -коэффициент использования светового потока, обычно имеет значение 0,5 -0,6.i = [A-B]/[h-(A+B)]=42/2,8-13=1.15(35)где А, В - длина и ширина помещения, м; h- высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.Таблица 4.5L/BB/h11,52,03,04,05,07,510,0>4,06,57,07,58,09,010,011,012,53,07,58,08,59,610,011,012,514,02,08,59,09,510,511,513,015,017,01,59,510,513,015,017,019,021,023,01,011,015,016,010,021,020,026,529,00,518,023,031,037,045,054,066,0-Таблица 4.6Лампа накаливанияЛюминесцентная лампатип лампыF - световой поток, лмтип лампыF - световой поток, лмБ 125-135-40485ЛДД20820Б 220-230-40460ЛДЦЗО1450БК 125-135-1001630ЛД301640БК 215-225-1001450ЛБЗО2300Г 125-135-1502280ЛДЦ402100Г 215-225-1502090ЛД402340Г 125-135-3004900ЛБ403120Г 215-225-3004610Л/Щ 8037404.4.3 Защита работающих от производственного шума, вибрацииИсточником шума и вибрации производства являются электродвигатели, трубопроводы, вентиляционные установки.Согласно регламенту действительный уровень шума ниже допустимого и составляет 72дБ, то есть расчеты уровня шума не нужны.Для снижения параметров шума и вибрации проводятся следующие мероприятия:в помещениях стены облицованы звукопоглощающим материалом -пористой штукатуркой; оборудование устанавливают на фундамент, на виброгасящее основание; производится смазка трущихся частей оборудования. Своевременное проведение планово-предупредительных ремонтов, балансировка и центровка вращающихся частей оборудования при монтаже. Для снижения шума вентиляционных систем, вентилятор с воздухоотводом соединяются посредством эластичных муфт, применяются шумоглушители, установленные на воздухоотводах, всасывающих трубопроводах, магистралях выброса воздуха-.Система автоматики позволяет осуществлять дистанционное управление процессов.4.4.4Средства индивидуальной защитыСредства индивидуальной защиты (СИЗ) следует применять в тех случаях, когда безопасность работ не может быть обеспечена конструкцией оборудования, организацией производственных процессов и средствами коллективной защиты. Поскольку безопасность работ обеспечена конструкцией оборудования СИЗ применять не требуется.4.4.5Расчет вентиляции для помещения операторнойВ рассматриваемом помещении естественная вентиляция имеет организованный и неорганизованный характер в соответствии со СНиП 2.04.05-91 [2].Полный объем операторной V=126 м ; свободный объем операторной VCB=116 м3; на каждого человека приходится порядка 58 м3.Воздух подается и удаляется из помещения через неплотности и поры наружных ограждений зданий, а также через форточки, окна, открываемые без всякой системы.Впомещении операторной образуется избыток тепла. В целях обеспечения допустимых гигиенических условий труда предусматривается вентиляция.Расчетнеобходимоговоздухообменапроизводитсяв соответствии с СНиП 2.04.05-91 по формуле: L=3,6-QH36/(Cp<Vtn)), [м3/ч].Qn36~количествоизбыточноготеплавыделяемоговданном производственном помещении, [Вт];Ср - теплоемкость воздуха, Ср =1,2 КДж/(кг-°С);tyx-температура уходящего из помещения воздуха, tyx =25 °С;Vтемпература подаваемого воздуха, tn=20 °C. Так как в помещении операторной отсутствуют теплопоступления от нагретыхповерхностейоборудования,трубопроводов,работающихэлектродвигателей,токоличествоизбыточноготепла рассчитывается по формуле:QH36= Qocb. + Qp, [ВТ]Q0CB.-теплопоступленияотисточниковискусственногоосвещения, рассчитывается по формуле:Q0CB=k-S-E-q,[BT]. к- коэффициент, зависящий от вида освещения, при люминесцентном освещении к=1;S- освещаемая площадь помещения, S=42 м2;L- нормированная освещенность рабочих мест, Е=200 Лк;q- удельные тепловыделения источника освещения, q=0,094 Вт/м~-Лк;QocBem. = l-42-200-0,094=789.6 Вт. Qp- теплопоступления от работающих, рассчитывается по формуле: Qp=q-n, [Вт].q- тепловыделения одним человеком, зависит от температуры в помещении и характера работы, q=525 кДж/ч=1890 Вт;п- количество работающих в смену, п=2;Qp=1 890-2=3780 Вт. Количество избыточного теплаQH36=789.6+3780=4569.6 Вт. Необходимый воздухообменЬ=3,6-4569.6/(1,2-(25-20))=2741.76м3/ч. Необходимыйвоздухообменсостовляет2741,76м7ч,чтоотвечает санитарно гигиеническим требованиям.4.5 Пожарная профилактика, методы и средства тушения4.5.1 Расчет контура заземленияДля суглинистого грунта с песком возьмем удельное сопротивление S=100 Ом-м , коэффициент удельного сопротивления грунта от влажности Ф=1,2.Расчетное сопротивление грунта р = 100-ср =120 Ом*м . Сопротивление заземления определяем по формуле:/ = 3 - длина заземлителя [м], d= 0,014 - диаметр заземлителя [м], tt = 0,51 + t0 - расчетная глубина заземлителя [м], t0>0 м.Вычисляем необходимое количество заземлителей для снижения сопротивления до норм ПУЭ (Яы<4 Ом).40,59п =-------= 134-0,8где tj3= 0,8 - коэффициент экранирования заземлителей. Найдем сопротивление соединителей стальной полосы(39)где L — 55 м - длина полосы,£>0.12 м — ширина полосы,?о>0,5 м - глубина заложения полосы.Находим сопротивление всего заземляющего устройства(41)где г|п - коэффициент взаимного экранирования заземлителей с полосой.Согласно ПУЭ сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.4.5.2.Защитазданийисооруженийотразрядоватмосферного электричества (молниезащита)(40)(38)Расчет молниезащиты для здания операторной заключаетсяв определении высоты одиночного стержневого молниеотвода [10].Исходные данные:-длина здания, L=84 м; -ширина здания, S=24 м; -высота здания, hx=9 м;-среднегодовое число ударов молний в землю, п=2 Ожидаемое число поражений молнией в год здания: N=[(S+6-hx)(L+6-hx)-7,7-hx2]-n-10^= = [(24+6-9)(84+6-9)-7.7-92]*2-10"б=0,02. ТаккакN<1,типзонызащитыБ,категорияустройств молниезащиты П. Радиус зоны защиты на высоте hx над землей: rx=V[(S/2)2+(L/2)2]= V[(24/2)2+(84/2)2]=43,68M. Высота одиночного стержневого молниеотвода: h=( rx+1.5hx/0,92)/1.5=(43,68+l,5-9/0,92)/1.5=38,9 м. Радиус зоны защиты на уровне земли: r0=l,5h=l,5"3859=58.35 M.Высота зоны защиты над землей: h0=0,92h=0,92-38,9=35.79 м.Рекомендуется принять высоту одиночного стержневого молниеотвода равным 38,5 м.Рисунок 9- Схема молниезащитыРисунок 10 - Конус зоны защиты4.5.3 Выбор методов и средств тушения пожараСогласно ППБ 01-03 средства пожаротушения должны содержаться в исправном состоянии, покрашены в красный цвет, пронумерованы. Запрещается использование средств пожаротушения не по назначению. Не допускается хранение огнетушителей вблизи нагревательных приборов, попадания на огнетушители атмосферных осадков, прямых солнечных лучей, влаги, нанесение ударов по корпусу [11].По пожарной безопасности помещение операторной относится, согласно НПБ-105-95, к категории Д; согласно СНиП 21-01-97 степень огнестойкости П.Согласно ППБ 01-03 применяются следующие методы и средства тушения [11].Длятушенияпожаравзданииоператорнойипредупреждения распространения пожара используются следующие средства:1.Пожарная сигнализация;2.Углекислотныеогнетушители(ОУ-2,ОУ-5,ОУ-8) длятушения пожаров на электрооборудовании;3.Система оповещения и управления эвакуацией при пожарах третьего типа.4.Используютсявнутренниеивнешниеводопроводы,наружный водопровод размещается вдоль дорог по периметру здания, установки.4.5.4 ЭкологичностьВредноговоздействиянаокружающуюсредуустановки вентиляционной приточной системы не оказывают.5Расчет экономических показателей5.1ВведениеВ качестве объекта исследования в моей дипломной работе рассматривается система поддержания микроклимата в лечебном заведении.В состав которой входит система кондиционирования и вентиляции "VTS", с автоматикой фирмы "SIMENS", на базе программируемого контроллера "АСХ36.040".5.2Расчет (определение) капитальных затрат на создание и внедрение АСУ [12].5.2.1 Одним из основных показателей при расчете экономической эффективности внедрения АСУ являются капитальные затраты, связанные с ее созданием и внедрением. Эти затраты включают в себя:-стоимость комплекса технических средств (КТС), рассчитанную на спецификации (Табл. 5.1.);- затраты на монтаж и наладку приборов и ТС (Табл.5.1.).Таблица 5.1№ п/пНаименование приборовКол-воСтоимость средств автоматизацииСтоимость монтажных работЦена за ед. руб.Сумма руб.Цена за ед. руб.Сумма руб.12345671Приточная установка115020015020096009600VS-30-R-H7FS2Приточная установка VS-10-R-H/CS1123500123500960096003Приточная установка VS-15-R-H/S-T1130500130500960096004Щит автоматики VS10-15CGACX36-111693016930410041005HMI Interface Basic VS 0 HMI Basic3595017850120036006HMI InterfaceAdvancedVS 0 HMI Advanced173207320198019807Канальный термодатчик VS 00 TEMP.SNRDUCT619201152056033608Сервопривод воздуш. клапана VS 00 AD.ACTRON-OFF/S341401242097029109Блок клапанаVS 00 3W.VLV 2.5323507050860258010Датчик давления VS 10-150 DFF.PRSS.GG 40031900'57007302190Итого:482990495205.2.2 Транспортно-заготовительные расходы, составляют 10-15 % от стоимости КТС:Ктз=Ю,1хКктс=0,1x482990=48299 руб.5.2.3Затраты на проектирование 20% от стоимости КТС:Кпр=0,2хК1СГС=0,2х482990=96198 руб.5.2.4 Затраты на пуско-наладочные работы 25% от стоимости КТС:Кпн=0,25хКктс=0,25х482990=120747,5руб.5.2.5Капитальные затраты на внедрение системы включают сумму всех выше перечисленных затрат:482990+49520+48299+96198+120747,5=797754,5 руб.5.2.6 Сумма капитальных затрат на внедрение средств автоматизации по заводским данным:К3=758834,5 руб.Рассчитываем разницу между заводскими и проектными данными: Рпр=Кпр-К3=797754,5-758834,5=38920 руб.5.3 Расчет эксплуатационных расходов, связанных с содержанием и эксплуатацией систем автоматизации.5.3.1 Амортизационные отчисления составляют 15% от суммы внедренного КТС:Апр=0,15хРпр=0,15x38920=5838 руб.5.3.2 Затраты на ремонт 10% от изменения капитальных затрат:Зр=0,1хРпр=0,1x3 8920=3 892 руб.5.3.3Затраты на содержание и обслуживание оборудования 10% от изменения капитальных затрат:Зо=0,1хРпр=0,1x38920=3892 руб.руб.5.3.4Прочие затраты составляют 20% от суммы расходов на амортизацию, затрат на ремонт и затрат на содержание и обслуживание оборудования:Рпр=0,2(Апр+Зр+Зо)=0,2(5 83 8+3 892+3 892)=2724,4 руб.5.3.5Итого, по проектному варианту:Рс=Рпр+Апр+Зр+30=2724,4+5838+3892+3892=16346,4 руб.Таблица 5.2№ п/пНаименование затратСумма, руб.1Амортизационные отчисления58382Затраты на ремонт3892Затраты на содержание и эксплуатацию38924Прочие затраты2724,4Итого:16346,45.4 Расчет экономического эффекта, полученного от внедрения АСУ5.4.1Внедрение данной схемы автоматизации позволяет:- снизить нормы расхода поа) электроэнергии на 1,0%;б) воды на 0,85%;в) пара на 1,5%;- высвободить 3 человек основных рабочих.5.4.2 Экономический эффект от снижения норм расхода энергоресурсов:а) электроэнергия:Нпрр=НЗрхГсниж=88,95х0,99=88,06 кВт/ч Ээл=[(НЗр-НПрР)хЦ]хВпр=[(88,95-88,06)х0,57]х3500=1775,55руб.б) пар:Hnpp=H3pxJcmDK=0,032x0,985=0,03152Эпар=[(НЗр-Нпрр)хЦ]хВпр=[(0,032-0,03152)х140]х1345=90,38руб.Ээр= Ээл+ Эпар=1775,55+90,38=1865,93 руб.в) вода оборотная:Нпрр=НЗрХтсниж=0,925х0,992=0,92тм3 Эво=[(НЗр-Нпрр)хЦ]хВпр=[(0,925-0,92)х346,8]х500=802,0руб.5.4.3Годовая экономия себестоимости с учетом эксплуатационных расходов:ЭСс=Ээл+Эпар+Эво=1775,55+90,38+802,0=2667,93руб.5.4.4 Экономия за счет внедрения АСУТП:АП= Эсс+Эвп =2667,93 руб. 5.4.5 Экономия за счет высвобождения основных рабочих.Таблица 5.3 — Штатное расписание№НаименованиеРЧисленностьСред.Годовой фондпрофессииа3работающих, чел.годов. 3/пзарплатыДоПослеВысвоб.ДоПослеР аДвне др.внедр.одного раб.внедрвнедр.1234567891Ведущий инженер111480014800148002Технолог112400024000240003Вед.инженерпо автоматиз.113000030000300004Системныйинженер213050061000305005Подсобныйрабочий311200036000120006Грузчик22135002700027000Итого107124800192800138300а. Экономия по ФЗП основных рабочих:ЭфЗП=ФЗП3 - ФЗП3=192800-138300=54500 руб.б. Экономия отчислений на социальное страхование (ЕСН=26,2%)ЭеСн= Эфзпх0,26=54500х0,26=14170 руб.в. Экономия средств на охрану труда:Эохр =0ДхЗПср.год1раб. =0,1x27500=2750 руб.г. Экономия за счет сокращения численности основных рабочих:Эчор = Эфзп+ Эесн+ Эохр=54500+14170+2750=71420 руб.ЗаключениеВ здании, которому более 30-ти лет, инженерные системы морально и физически устарели. Вентиляционная система представляет собой радиальные вентиляторы, расположенные в подвале, подключенные после калориферов, которые напрямую подключены к системе отопления. Единственным органом управления является вентиль на подаче теплоносителя. Вентиляционная установка приводится в действие путем нажатия кнопки «Пуск». В зимнее время замораживание калорифера приводит к остановке системы вентиляции, а также к аварии системы отопления и выходу ее из строя. Воздуховоды выполнены из асбоцементных листов, заштукатуренных снаружи, а также в конструкции зданий заложены кирпичные вентиляционные каналы. Что не соответствует современным нормам СНиПа.В связи с выше перечисленными недостатками устаревшей вентиляции, была разработана новая система кондиционирования и вентиляции с автоматикой фирмы "vts", на базе программируемого контроллера "АСХ36.040". На внедрение потребуется 797754,5 руб.Новая система, состоящая из современного, высококачественного оборудования позволит:заменить морально и физически устаревшего оборудование;расширить функциональные возможности автоматизации по сравнению с существующими системами;устраненить недостатки устаревших инженерных систем;повысить уровень надежности работы технологического оборудования и средств автоматизации;повысить эффективность работы установки за счет оптимального управления режимами ее работы в соответствии с требованиями технологического регламента, своевременного обнаружения и ликвидации отклонений и предупреждения аварийных ситуаций;снизить трудозатраты на техническое обслуживание и ремонт.Список литературы1Вентиляция и кондиционирование воздуха / В. Н. Богословский [и др.]. -М.: Стройиздат, 1978. - 512 с.2СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: ЦИТП Госстрой СССР, 1992. - 64 с.3Современные системы вентиляции и кондиционирования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.airmig.ru/kond-but-sten.htm, свободный.4Агрегаты для вентиляции и кондиционирования воздуха [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.vtsgroup.com/airvent.htm, свободный.5Проектирование систем автоматизации технологических процессов/ А.С.Клюев [и др.]. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 464 с.6Пожарная безопасность. Взрывобезопасность: справочник / ,под ред. А. Н. Баратова. - М.: Химия, 1987. - 287 с.7ПУЭ-85.Правилаустройстваэлектроустановок.-М.: Минэнергоатомиздат, 1987. - 648 с.8 ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 32 с.9СНиП23.05-95.Естественноеиискусственноеосвещение. Светотехника. - М.: Изд-во стандартов, 1995. - 72 с.10РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1988. - 27 с.11ППБ-01-93. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации. -М.: Инфра-М, 1994. - 144 с.12Технико-экономические расчеты для обоснования дипломных проектов и работ/ сост. И.А.Иванова, З.И.Захарова. - Казань.: Изд-во Каз. гос. технол. ун-т, 2007. - 24 с.Приложение А - Климатические параметрыТаблица А.1- Климатеческие параметрыСтранаГородВысотанад ур.моря[м]Давление [кПа]ЛетоЗимаТем - ра[°С]Отн—явл-ть[%]Тем-ра [°С]Отн-явл-ть[%]РоссияКазань11699,9427,346-35100Приложение Б - Контроллер АСХ36Таблица Б.1- Ресурсы контроллера АСХ36Передающие выходыАС 12...250В, max 4AУниверсальные входы/ выходы 101...108Потенциал относительности GO Входов перем. тока 4.. .20mA, перем. тока 0 - 1ОВ Выходов перем. тока 0 - 10В (1mA)Цифровые входы DI1...DI5перем. тока 16B(5mA) max 50ГцАналоговые входы А01,А020...10В,тах(2тА)Порт RS 485Протокол ModBus, 1200mПорт RS 232Подключение в стандарте RJ 45, 8 контактов, 15мПорт PPS2Подключение для QAX.. .(HMIBasic) Подключениедвужильное,переем, тока 12В (max 12mA), 50мLONПодключениедвужильное разделенное гальваническоеТаблица Б.2- Аварийные состоянияКод аварииСписокVS 0 0 HMIAdvancedVS 00HMIBasicFiredetector90.01Противопожарная сигнализацияAirSideThermostat60.01Опасность замораживания водяного нагревателяЭлектрический нагревательОпасность перегрева электрического нагревателяили отсутствие давления в вентилятореWater Side Thermostat60.02Низкая температура т еплоноеителяRefrigUnit60.03Неправильнаяработа холодильного блока водяного охладителяНеправильная работа блока фреонового охладителяНеправильная работа блока охладителя, работающего в качестве нагревателяДвигатель80.01Перегрев однофазного двигателя приточного и/или вытяжногоSupSideFCAIr80.02Неправильная работа, двигателя на притокеSupSideCommОтсутствие связи с преобразователем частоты двигателя на притокеExhSideFCAIr80.03Неправильная работа.двигателя на вытяжкеExhSideCommОтсутствие связи с преобразователем частоты двигателя на вытяжкеFilters30.01Предельное загрязнение фильтра со стороны притока и/ или вытяжкиFilterSup30.02Предельное загрязнение одного из фильтров со стороны притокаFilterExh30.03Предельное загрязнение фильтра со стороны вытяжкиRRGFCStatus50.01Неправильная работа двигателя привода вращающегося теплообме ни и каRRGCommОтсутствие связи с преобразователем частоты двигателя вращающегося теплообменникаHMI Basic70.04Ошибка измерения температуры на HMIBasicMain Temp70.06Поврежден или не подключен ведущий датчикAfterftecTemp70.01Поврежден или не подключен температурный датчикOutside Temp70.02Room/ExhTemp70.03Supply Temp70.05Рисунок Б.1 - Контроллер АСХ36.040Приложение В - СпецификацияТаблица В.1 - Спецификация№Наименование и техническая характеристикаТип, марка3 аво д-изготовите льЕдиница измеренияКоличествоПримечание1Приточная установка L=590 м3/чVS-10-R-HC/S-TVTS Polska sp. z о. о.шт12HMI Interface AdvansedVS0HMIAdvansedVTS Polska sp. z о. о.шт13HMI Interface BasicVS0HMI BasicVTS Polska sp. z о. о.шт44Щит управленияVS 10-15 CGVTS Polska sp. z о. о.шт15Контроллер АСХ36ACX36VTS Polska sp. z о. о.шт16Дифференциальный манометрVS 10-15 DFFVTS Polska sp. z о. о.шт37Регулятор скорости вращенияVS 10-15 SPD.CTRLVTS Polska sp. z о. о.шт18Трехходовой клапан с электрическимVS 00 AD.CTRVTS Polska sp. z о. о.шт2сервоприводом9Канальный термодатчикVS00 TEMP.SNRVTS Polska sp. z о. о.ШТ310Вентиляторная секцияVS 10 DRCT.DR.FANVTS Polska sp. z о. о.ШТ111Фреоновый охладительVS 10DX2-1VTS Polska sp. z о. о.ШТ112Водяной нагревательVS 10WCL2VTS Polska sp. z о. о.ШТ113ФильтрVS 10P.FLT G4VTS Polska sp. z о. о.HIT3