Автоматизация технологического процесса
9.1 Анализ технологического процесса с точки зрения автоматизации
Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК). Контроллер – многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов. ПК обрабатывает по заложенной в нём программе информацию, поступившую от датчиков. Высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК применяется, во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывает большое количество информации; во-вторых, может выполнять роль «советчика», при котором компьютер рекомендует оператору оптимальные значения режимных параметров процесса и, в-третьих, сравнивая текущие значения с заданными, выдают корректирующий сигнал на регулятор или непосредственно на исполнительный механизм. Иерархическая структура АСУТП включает в себя:
- 1 уровень полевого КИП;
- 2 уровень - станции управления процессом;
- 3 уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных станциях операторов технологического процесса.
1 уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART [42].
Технические средства 2, 3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера PCУ (распределенная система управления, которая собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия) и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты, которая контролирует нарушения в ходе технологического процесса, осуществляет защиту и блокировку аппаратов, вырабатывает защитные воздействия). Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры. Контроллеры выполняют следующие функции:
- воспринимают аналоговые, дискретные электрические унифицированные сигналы;
- измеряют и нормируют принятые сигналы;
- выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;
- отображают информацию на экране;
- управляются при помощи стандартной клавиатуры.
3 уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК. Информация с контрольно-измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировок. Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3 уровень – операторские станции и станции главных специалистов завода [43].
Диалог оператора с системой управления осуществляется с использованием цветного дисплея, клавиатуры и манипулятора «мышь». На операторской станции сконфигурирован пользовательский интерфейс для взаимодействия оператора с системой. Для вызова необходимой информации оператору достаточно при помощи «мыши» выбрать на экране надпись или изображение какого-либо объекта и одной или двумя манипуляциями вывести на экран необходимую информацию. Клавиатура также может быть использована для получения необходимой информации. Кроме этого при помощи клавиатуры производится ввод текстовой и цифровой информации. Сообщения о нарушениях предупредительных и предаварийных границ для аналоговых параметров, действиях операторов по управлению технологическими процессами регистрируются и выводятся на печать по запросу оператора. Выход аналогового параметра за допустимые границы, сигнализация, нарушение связи с объектами по какому-либо из каналов связи отображается на операторской станции звуковой сигнализацией и цветовым отображением изменений на мнемосхемах. Информация, выводимая оператору на экран монитора по его запросу, может иметь различные виды:
- обобщенная мнемосхема, представляющая весь объект автоматизации. С этой мнемосхемы можно перейти на подробную мнемосхему любого узла, выбрав его на экране курсором;
- мнемосхемы отдельных узлов, отображающие часть технологической цепочки с индикацией величин аналоговых сигналов;
- оперативные тренды, показывающие состояние параметра;
- исторические тренды, позволяющие отслеживать состояние аналогового параметра за длительные периоды (смена, сутки, месяц);
- панели контроля и управления аналоговыми регуляторами;
- аварийные и технологические сообщения.
При выборе контроллера решающими факторами являются:
- надежность модулей ввода/вывода;
- скорость обработки и передачи информации;
- широкий ассортимент модулей;
- простота программирования;
- распространенность интерфейса связи с ЭВМ [44].
Целью и задачей проектируемой схемы является обеспечение эффективной работы технологического процесса с помощью контроля и регулирования параметров процесса. Выбор параметров контроля и вида автоматизации приведены в таблицах 9.1 и 9.2.
Таблица 9.1 – Контролируемые и регулируемые параметры
| Аппарат | Параметры | |||
| температура | уровень | давление | влажность | |
| Силос | - | + | - | - |
| Заторный котел | + | + | - | - |
| Сусловарочный аппарат | + | + | - | - |
| Пластинчатый охладитель | + | - | - | - |
| Танк брожения | + | + | - | - |
| Емкость | - | + | - | - |
Таблица 9.2 – Величина параметров и вид автоматизации
| Аппарат и параметр | Величина параметра и размерность | Вид автоматизации | ||
| измерение | регулирование | сигнализация | ||
| Бункер - уровень | 3,0 м | + | - | + |
| Емкость - уровень | 2,0 м | + | - | + |
| Заторный аппарат - уровень - температура | 1,5 м 54°С 70°С | + + | + | + |
| Сусловарочный аппарат - уровень - температура | 1,5 м 100°С | - - | - - | - - |
| Сепаратор - число оборотов двигателя | 680 об/мин | + | + | - |
| Пластинчатый охладитель - температура | 5 °С | + | + | + |
| Танк брожения - уровень - температура | 2,0 м 5 °С | + + | + | + |
| Электродвигатель | - | - | - | + |
9.2 Описание функционирования схем автоматического контроля и регулирования параметров технологического процесса
Схема 1 – САК уровня солода в силосе
Уровнемер SITRA NS LR 300 представляет собой сложный интеллектуальный прибор нового поколения, предназначенный для бесконтактных измерений уровня разных сред в резервуарах любого типа. Рекомендуется для измерений уровня жидких, пастообразных, сыпучих материалов и продуктов. Уровнемер может использоваться как для автономной эксплуатации, так и для работы в составе различных автоматизированных систем управления. Полное соответствие уровнемера стандарту интерфейса HART позволяет конфигурировать и осуществлять мониторинг измеренных величин при помощи ручного коммуникатора HART или персонального компьютера в зависимости от требований к системе измерений. Благодаря высокой чувствительности и уникальной способности обработки сигнала уровнемеры находят широкое применение в разных условиях технологических процессов. Уровнемер имеет аналоговый сигнал (4-20) мА с наложенным цифровым сигналом HART, что позволяет встраивать его в системы АСУТП любой сложности. Цифровой сигнал с интеллектуального уровнемера поступает на контроллер APACS+, где высвечивается величина уровня. Цифровой сигнал поступает также на вход ПК, где величина уровня может быть распечатана и использована по назначению (например, для построения графика изменения этой величины). Погрешность измерения составляет 15 мм.
Схема 2 – САР уровня жидкости в сборнике
Датчик гидростатического давления (уровня жидкости) Метран-100-ДГизмеряет гидростатическое давление столба жидкости и обеспечивает непрерывное преобразование значения этого давления в унифицированный токовый сигнал и/или цифровой сигнал по HART-протоколу. Обычно датчики гидростатического давления устанавливаются на боковой стенке резервуара вблизи дна. Возможна установка датчика в дно резервуара при условии доступа к нему во время монтажа и эксплуатации, а также при отсутствии возможности осаждения веществ, растворенных в жидкости, на мембране датчика. Погрешность измерений до ±0,1%. Датчик гидростатического давления может использоваться для измерения уровня в резервуарах открытых, закрытых, но соединенных с атмосферой, в закрытых под давлением и работает только с однородными жидкостями. Цифровой сигнал с интеллектуального датчика поступает на контроллер, где высвечивается величина текущего значения уровня, которая сравнивается с введённым в контроллер заданным значением.
Аналогичные схемы 3…9.
Схема 10. Контроль температуры в теплообменнике
Регулирование температуры целевого продукта в теплообменнике установке осуществляется интеллектуальным датчиком Метран-281- Exia HCX К (10-1). Выходной сигнал (4-20) mA/HART. Цифровой сигнал с датчика поступает на контроллер РСУ, где текущее значение температуры целевого продукта высвечивается, затем сравнивается с введённым туда заданным значением. При наличии рассогласования регулирующее воздействие с контроллера в виде (4-20) мА идет на регулирующий клапан (10-2). В результате изменения подачи горячей воды будет изменяться и температура молока, пока его значение не достигнет заданного. Цифровой сигнал с датчика поступает также на вход ПК, где значение температуры может быть распечатано и использовано по назначению (например, для построения графика изменения измеряемой величины во времени). Заданное значение температуры целевого продукта может быть при необходимости изменено с клавиатуры ПК. Погрешность канала измерения составляет 0,5 0С.
Аналогичные схемы 11…17.
Схема 18, 19. Контроль числа оборотов электродвигателя сепаратора
Тахометр электронный модели ТЭЗ ТУ 4218-078-12150638-2001 предназначен для преобразования сигналов датчиков вращения, индикации измеренного значения угловой или линейной скорости, выдачи выходного сигнала управления (4-20) мА по достижении минимальной и максимальной установки. Соответственно имеются два реле с переключающимися контактами. Тахометр используется при температуре воздуха (+10¸+35)°С, влажности воздуха не более 80%. Диапазон измерения угловой скорости (1‑40000) об/мин. Линейная скорость вращения (0,1-2000) м/мин (V). Погрешность 0,1 % V. Оптоэлектрический датчик оборотов Т2 тахометра электронного ТЭЗ бесконтактный, работает на отражение для измерения угловой скорости. Интерфейс связи с компьютером - RS485. Длина соединительного кабеля между электронным блоком и датчиком – 10 м. Сигнал с тахометра поступает на контроллер, где высвечивается величина текущего значения параметра, а также поступает также на вход ПК, где величина параметра может быть распечатана и использована по назначению (например, для построения графика изменения этой величины).
Схема 20. Запуск электродвигателя
При нажатии кнопки включения и выключения срабатывает магнитный пускатель. В результате включается в работу электродвигатель.
Аналогичные схемы 21…42.
Таблица 9.3 – Спецификация приборов и средств автоматизации
| По-зи-ция | Наименова-ние параметра среды и место отбора импульс | Пре- дельное рабочее значе-ние параметра | Место установки | Наименование и характеристика | Тип, модель | Количество | Завод изгото- витель или постав-щик | При-мечание | |
| На 1 аппа-рат | на все аппараты | ||||||||
| 1-1 | Контроль уровня солода в силосе | 3 м | По месту | Уровнемер жидких и сыпучих материалов. Диапазон измерения от 0,4 до 20 м. Аналоговый выход 4-20 мА (изолированный). Интерфейсы: Моd Bus и HART. Погрешность измерения при 20°С: -15 мм в диапазоне от 0,4 до 10 м; 0,15 мм в диапазоне от 110 до 20 м. Степень защиты корпуса IP67/ | ДУЕ- 2 | Фирма «PLANAR» | |||
| 1-2 | На щите | Количество универсальных выходов - 2. Время опроса входов - 1 с. Входное сопротивление при подключении источника сигнала тока 100 Ом. Напряжение 100 кОм. Предельно допустимая погрешность - 0,5 %. Тип интерфейса связи | КСУ-1 | Фирма «Овен» г. Москва | |||||
| 2-1 … 9-1 | Контроль уровня жидких продуктов в емкостях | 1,5 м 1,5 м 1,5 м 2,0 м 2,0 м 3,0 м 3,0 м 3,0 м | По месту | Уровнемер жидких и сыпучих материалов. Пределы измерения 0,5-20 м. Схема подключения к цепи переменно - постоянного тока 4-20 мА | УБ-Э | Фирма «PLANAR» |
Продолжение таблицы 9.3
| 2-2 … 9-2 | На щите | Количество универсальных выходов - 2. Время опроса входов - 1 с. Входное сопротивление при подключении источника сигнала тока 100 Ом. Напряжение 100 кОм. Предельно допустимая погрешность - 0,5 %. Тип интерфейса связи - PS-H85. | КСУ-1 | Фирма «Овен» г. Москва | |||||
| 10-1 … 17-1 | САР температуры целевого продукта | 54°С 70°С 100°С 5 °С | По месту | Интеллектуальный пре-образователь темпера-туры. Выходной сигнал (4-20) mA/HART, HCX К, диапазон измеряемых температур (-50°С, +300) 0С. Доп. погр. анал. сигн. 1 0С, цифр. сигн. 0,5 0С. | Метран-281-Exia | ПГ Метран, г. Челябинск | Каталог 2006 | ||
| 10-2 … 17-2 | По месту | Регулирующий клапан с пневмоприводом АТА-7. Нормально открытый, Dy=100 мм. Макси-мальный перепад давления: 0,6 МПа. Вход (4-20) mА. Класс проточки ANSI: VI Коэффициент пропускной способнос-ти принятый: Cv = 310. Комплект поставки: электропневматический позиционер с двумя манометрами. Исполне-ние по взрывозащите ExiaIICT4 | Кам-флекс, серия 35-30232 4700Е (8013) | Фирма «DS-Con-trols», г. Великий Новгород | Каталог 2006 | ||||
| 18-1 19-1 | Контроль числа оборотов электродвигателя сепаратора | об/мин | По месту | Оптоэлектрический датчик оборотов электронного тахометра ТЭЗ (бесконтактный, работает на отражение, для измерения угловой скорости). | Т2 | ЗАО Эталон | Каталог 2006 |
Продолжение таблицы 9.3
| 18-2 19-2 | По месту | Тахометр электронный. Выход (4-20 мА). Диапазон измерения угловой скорости (1-40000) об/мин. Линейная скорость вращения (0,1-2000), м/мин (V). Погрешность 0,1% V. Два реле с переключающимися контактами. | ТЭЗ | ЗАО Эталон | Каталог 2006 | ||||
| 20-1 … 42-1 | Управление электро-двигателями: | По месту | Магнитный пускатель для дистанционного пуска переключением со звезды на треугольник асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. I=25 А, U=380 В | ПМЕ 2.22 | Чебоксарский завод электрических механизмов | ||||
| 20-2 … 42-2 | На щите | Универсальный переключатель предназначен для выбора режима управления. U=380 В, I=25 А | УП-5800 | «Манометр», г.Москва | |||||
| 20-3 … 42-3 | На щите | Кнопка управления для ручного дистанционного управления снабженный устройством для сигнализации. U=380 В, I=10 А | КУ-121.2 | «Тизприбор», г.Москва | |||||
| 20-4 … 42-4 | По месту | Кнопка управления для ручного дистанционного управления снабженный устройством для сигнализации. U=380 В, I=10 А | КУ-121.2 | «Тизприбор», г.Москва |
10 Безопасность и экологичность проекта
10.1 Общая характеристика проектируемого объекта
Целью дипломного проекта является модернизация технологической линии по производству светлого пива «Жигулевское», выпускаемого ОАО «Булгар-пиво» в г. Набережные Челны.
Здание пивзавода трехэтажное. Длина здания 54 м, ширина 36 м, высота 14,4 м. Проектируемое производственное помещение представляет собой сусловарочный цех площадью 180 м2 (длина – 15 м, ширина – 12 м, высота – 4,8 м).
Процесс производства пива состоит из следующих основных этапов: затирания солода; варки сусла; брожения; дображивания молодого пива; розлива пива.
Используемым сырьем в производстве пива является солод, хмель, дрожжи, вода. Характеристика веществ представлена в таблице 10.1 [45].
Таблица 10.1 – Показатели токсичности веществ и материалов
| Название веществ и материалов | Агрегатное состояние | ПДК мг/м3 | Класс опасности | Темпера- тура вспышки, °С | Температура самовоспламенения, °С | Характер воздействия на человека | Низшая теплота сгорания, МДж/кг |
| Солод | Порошок | Воздействует на органы дыхания (чихание) | 17,37 | ||||
| Ячменная мука | Порошок | Воздействует на органы дыхания (чихание) | 16,8 | ||||
| Дрожжи | Жидкость | 220-480 | Поражает органы дыхания | 18,8 | |||
| Хмель | Порошок | Воздействует на органы дыхания (чихание) | 17,5 |
Согласно ПУЭ помещение сусловарочного цеха относится к категории Д пониженная пожароопасность (негорючие вещества и материалы в холодном состоянии) [2].
10.2 Производственная безопасность
10.2.1 Требования к организации технологического процесса и
безопасности эксплуатации технологического оборудования
Технологическая схема производства пива включает следующие основные технологические этапы: подготовка солода, приготовление затора, фильтрование, кипячение сусла с хмелем, отделение сусла от хмелевой дробины, осветление и охлаждение сусла, сбраживание пивного сусла, созревание пива, розлив пива
Основное используемое технологическое оборудование производственной линии и основные процессы, протекающие в них, указаны в таблице 10.2.
Таблица 10.2 – Производственно-технологические операции и применяемое оборудование
| Наименование операций | Применяемое оборудование |
| Хранение солода | Бункер |
| Дробление солода | Дробилка |
| Отмеривание сырья | Дозатор |
| Приготовление затора | Заторный котел |
| Фильтрование затора | Фильтр |
| Кипячение сусла | Сусловарочный аппарат |
| Осветление сусла | Сепаратор |
| Охлаждение сусла | Теплообменник |
| Сбраживание, созревание пива | Танк брожения |
| Розлив пива | Розливочный автомат |
Расположение и расстановка оборудования в производственном помещении сусловарочного цеха осуществляется в соответствии нормами технологического проектирования предприятий пивоваренной промышленности. При этом обязательно предусматривается соблюдение следующих условий: последовательность расстановки оборудования по технологической схеме, обеспечение удобства и безопасности обслуживания и ремонта, максимального естественного освещения и поступления свежего воздуха [46].
Мероприятием, обеспечивающим наибольший гигиенический эффект, является высокая автоматизация технологического процесса – бестарное хранение солода на складе, механизация максимального количества операций.
Первостепенная роль в обеспечении безопасной эксплуатации оборудования принадлежит его безопасной конструкции, оснащенной необходимой контрольно-измерительной аппаратурой, приборами безопасности, блокировочными устройствами, автоматическими средствами сигнализации и защиты, которые контролируют соблюдение нормальных режимов работы оборудования, а также исключают возможность возникновения аварий и несчастных случаев.
Наружные поверхности паропроводов, трубопроводов горячей воды, сусловарочных котлов теплоизолируются, температура не выше 45 °С.
При размещении оборудования соблюдены следующие нормы ширины проходов: между оборудованием – не менее 1,2 м; между стенами производственных зданий и оборудованием – не менее 1,0 м. Крупногабаритное оборудование (дозирующие устройства, емкости) для удобства и безопасности обслуживания на высоте оборудованы стационарными площадками и лестницами. Поверхности металлических площадок и ступеней лестниц выполнены из рифленой стали.
При осуществлении технологических процессов и эксплуатации машин и оборудования в пивоварне предусмотрены меры, исключающие воздействие на работников следующих опасных и вредных производственных факторов:
- к физическим опасным и вредным факторам относятся: движущиеся машины и механизмы, подвижные части производственного оборудования, передвигающиеся изделия, разрушающиеся конструкции; повышенная запыленность воздуха рабочей зоны; повышенная или пониженная температура поверхностей оборудования, материалов; повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; повышение уровня шума, вибрации, повышенное или пониженное барометрическое давление и его резкое изменение; повышенная или пониженная влажность, подвижность, воздуха; повышенное значение напряжения в электрической цепи; недостаточная освещенность рабочей зоны; повышенная яркость света; повышенная пульсация светового потока; расположение рабочего места на значительной высоте относительно земли (пола);
- к химическим опасным и вредным производственным факторам относятся: токсические: диоксид углерода (в процессе брожения и дображивания пива); раствор формалина или кислый эльмуцид (смесь растворов азотной кислоты и нитрата калия) и катапин, раствор хлорной извести (мойка технологического оборудования - бродильных танков); спирт этиловый (пары) (процессы брожения). На бродильных аппаратах имеется надпись: «Осторожно! Диоксид углерода» и знак опасности;
- к биологическим опасным и вредным производственным факторам относятся патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы, простейшие) и продукты их жизнедеятельности;
- к психофизическим опасным и вредным производственным факторам относятся физические (статические и динамические) и нервнопсихические перегрузки: монотонность, режим работы (12-часовой рабочий день, работа в ночное время суток).
Весь производственный персонал, прежде чем приступить к самостоятельной работе должен: пройти первичный инструктаж в цехе и на рабочем месте; пройти производственное обучение, в том числе и по вопросам охраны труда и техники безопасности не менее десяти часов, а для профессий и работ повышенной опасности не менее двадцати часов; сдать экзамен на допуск к самостоятельной работе комиссии предприятия.
Все работники организаций пищевой промышленности должны проходить обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры в соответствии с Приказом Минздравсоцразвития РФ от 12.04.2011 № 302н«Об утверждении перечней вредных и (или) опасных производственных факторов и работ, при выполнении которых проводятся предварительные и периодические медицинские осмотры (обследования), и Порядка проведения обязательных предварительных и периодических медицинских осмотров (обследований) работников, занятых на тяжелых работах и на работах с вредными и (или) опасными условиями труда» [47].
Системы контроля и управления технологическими процессами при производстве пива обеспечивают надежную защиту работников от возможного проявления опасных или вредных производственных факторов, а также аварийное отключение производственного оборудования.
Специальная одежда, специальная обувь и другие средства индивидуальной защиты выдаются работникам по установленным нормам.
В организации установлено рациональное чередование периодов труда и отдыха в течение смены, определяющихся производственными условиями и характером выполняемой работы, ее тяжестью и напряженностью. Для отдыха работников предусматриваются специальные помещения и комнаты для психофизиологической разгрузки.
Машины, механизмы, аппараты, установки оборудованы контрольной, предупреждающей, запрещающей и аварийной сигнализацией в соответствии с технологической и технической документацией, утвержденной в установленном порядке.
Сигнализация применяется как в виде самостоятельной системы, так и в сочетании с оградительными, предохранительными, тормозными, пусковыми устройствами, устройствами управления оборудованием, а также со средствами автоматического тушения пожаров.
Производственное оборудование проходит периодическое техническое обслуживание, испытание, ремонт в установленные сроки, указанные в инструкциях по эксплуатации, утвержденных в установленном порядке.
Контрольно-измерительные приборы, используемые в процессе производства пива, находятся в исправном состоянии и проходят периодическую поверку согласно технической документации, утвержденной в установленном порядке.
Предохранительные клапаны теплового оборудования имеют устройства в виде отводящих труб для защиты работников от ожогов.
Взрывные клапаны теплоиспользующего оборудования оборудованы отводными коробами и ограждены отбойными щитами со стороны работников [48].
10.2.2 Электробезопасность
Важнейшими мероприятиями, обеспечивающими надежную работу электроустановок, являются: правильный выбор электрооборудования и его приспособленность к условиям окружающей среды; соблюдение требований «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) к средствам защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме работы электроустановок; правильный выбор защиты электрооборудования от аварийных режимов и др.
В сусловарочном цехе может возникнуть опасность поражения электрическим током из-за повышенной влажности помещения (более 75 %) и токопроводящих железобетонных полов. Поэтому в соответствии с ПУЭ цех относится к классу с повышенной опасностью поражения электрическим током. Для обеспечения безопасности работы с электрооборудованием применяется защитное заземление. В каждом оборудовании предусмотрен болт заземления, соединенный с контуром заземления здания. Напряжение на заземляющем устройстве при стекании с него тока замыкания на землю не превышает 10 кВ.
Кроме этого, для обеспечения электробезопасности применяют:
-изоляцию токоведущих частей с использованием диэлектрических материалов;
-защитное отключение электроустановок при пробое фазы на корпус;
-защитные ограждения токоведущих частей в виде кожухов и крышек [49].
10.3 Производственная санитария
10.3.1 Микроклимат
Большинство работ в сусловарочном цехе, согласно СанПиН 2.2.4.548-96, относятся к категории IIа (работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя). Показатели микроклимата для данной категории работ приведены в таблице 10.3 [50].
Таблица 10.3 – Оптимальные величины показателей микроклимата
| Период года | Категория работ | Температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения VВ, м/с |
| Холодный и переходный | Средней тяжести II-а | 19-21 | 60-40 | 0,2 |
| Теплый | Средней тяжести II-а | 20-22 | 60-40 | 0,3 |
В таблице 10.4 указаны величины показателей микроклимата в сусловарочном цехе.
Таблица 10.4 – Величины показателей микроклимата в сусловарочном цехе
| Период года | Категория работ | Температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения VВ, м/с |
| Холодный и переходный | Средней тяжести II-а | 0,2 | ||
| Теплый | Средней тяжести II-а | 0,3 |
Микроклимат сусловарочного цеха соответствует нормируемым показателям.
10.3.2 Вентиляция и отопление
В целях обеспечения оптимального санитарно-гигиенического уровня воздушной среды производственного помещения предусматривается естественная и приточно-вытяжная вентиляция согласно СНиП 41‑01-2003 [51].
Естественная вентиляция осуществляется через вытяжные каналы, форточки.
Помещения цехов брожения и дображивания оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией. Воздух из них отсасывают у пола. В бродильном отделении обязательно имеется прибор для определения концентрации диоксида углерода. Содержание диоксида углерода в цехе брожения допускается не более 0,1 %. Плановые осмотры и проверки соответствия вентиляционных систем проводятся в соответствии с графиком, утвержденным администрацией пивоварни.
Профилактические осмотры помещений для вентиляционного оборудования, очистных устройств и других элементов вентиляционных систем проводятся не реже одного раза в смену с занесением результатов осмотра в журнал эксплуатации. Обнаруженные при этом неисправности подлежат немедленному устранению.
Для поддержания оптимальной температуры в холодное время года подведено водяное отопление. Температура воды теплоносителя 98 °С, система обогрева замкнутая. Источником теплоносителя является ТЭЦ.
10.3.3 Освещение
Одним из важнейших элементов благоприятных условий труда является рациональное освещение. Правильно спроектированная и рационально выполненная система освещения уменьшает потенциальную опасность многих производственных факторов, создает нормальные условия работы. При правильном освещении повышается производительность труда, качество выпускаемой продукции, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость.
Нормы естественной и искусственной освещенности выбираются в соответствии с разрядом зрительных работ, определяемым по величине объекта различения.
В соответствии с СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» все зрительные работы, проводимые в сусловарочном цехе, относятся к разряду малой точности (V разряд) [52]. Нормы освещенности приведены в таблице 10.5.
Таблица 10.5 – Нормы освещенности рабочих мест в сусловарочном цехе
| Характеристика зрительной работы | Разряд зрительной работы | Размер объектов различения, мм | Освещенность при общем объеме освещения Е, лк | КЕО при боковом освещении, % |
| Малой точности | V | 1 - 5 |
Требуемая площадь световых проемов при боковом освещении определяется по формуле [52]
Sо = (Sп·eн·Кз·n·kзд)/(100·i0·r),
где Sп – площадь пола (Sп = 180), м2;
eн – нормированное значение КЕО (eн = 1,0);
Кз – коэффициент запаса, принимается в диапазоне 1,2-2,0 (Кз = 1,6);
n – световая характеристика окна, принимается в зависимости от соотношения длины помещения L к его глубине В и от отношения глубины помещения В к его высоте от уровня рабочей поверхности до верха окна
(L/B=15/12=1,25; B/H=12/4,8=2,5; (n=6,5);
kзд – коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями допускается принимать в диапазоне 1,0-1,7 (kзд = 1,5);
i0 – общий коэффициент светопропускания, изменяется в диапазоне 0,6-1,0 (i0 = 0,6);
r – коэффициент, учитывающий отражение света отражение света от потолка, стен при боковом освещении, и отношение длины помещения L к его ширине В, меняется в пределах 1,5-5,7 (r = 1,5),
So = (180·1,0·1,6·6,5·1,5)/(100·0,6·1,5) = 31,2 м2.
Принимаем размеры окна 2,945 х 1,760 м.
Необходимое количество окон:
N = So / Sn,
где Sn – площадь одного окна, м2 (Sn = 5,18 м2)
N = 31,2 / 5,18 =6 окон.
В темное время суток, а также при неблагоприятных условиях для обеспечения необходимой освещенности на рабочих местах используется искусственное освещение.
Необходимое количество ламп, обеспечивающих нормированное значение освещенности, для искусственного освещения рассчитывается по формуле
N = (E·Кз·Sп·Z)/(F·n),
где Е – заданная минимальная освещенность (Е = 200), лк;
Кз – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности ламп в процессе эксплуатации, изменяется в диапазоне 1,1-1,2 (Кз = 1,2);
Sп – площадь пола (Sп = 144), м2;
Z – поправочный коэффициент светильника принимается в диапазоне 1,1-1,5 (Z = 1,2);
F – световой поток лампы выбранной мощности и типа, (N = 3120), лм;
n – коэффициент использования светового потока, определяется с учетом коэффициента отражения светового потока от потолка стен и показателя помещения, принимается в диапазоне 0,5-0,9 (n = 0,55)
N = (200·1,2·180·1,2)/(3120·0,55) = 30 шт.
Устанавливаем светильники типа НПП03-2х40-001. В каждом светильнике по 2 лампы ЛБ-40, следовательно, необходимо 15 светильников.
10.3.4 Шум и вибрация
Источником шума и вибрации в сусловарочном цехе является технологическое оборудование, насосы и вентиляционная установка.
Допустимые и фактические значения уровней звука согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 представлены в таблице 10.6 [53].
Таблица 10.6 – Допустимые значения уровней звука и звукового давления
| Рабочие места | Уровни звука, дБА | Уровень звукового давления (дБ) в октавных полосах со средне-геометрическими частотами, Гц | ||||||||
| 31,5 | ||||||||||
| Производственный цех |
Технические нормы вибрации согласно СН 2.2.4/1.2.8.566-96 представлены в таблице 10.7 [54].
Таблица 10.7 – Технические нормы вибрации
| Вид вибрации | Допустимый уровень вибрации, дБ | ||||||
| 31,5 | |||||||
| Технологическая | – | ||||||
| Локальная | – | – | – |
Для защиты от шума и вибрации используют технические меры, позволяющие устранить или снизить шум и вибрацию – предусмотрена смазка трущихся частей, своевременное проведение планово предупредительных работ: тщательная балансировка оборудования при монтаже. Оборудование устанавливается на массивном фундаменте, между фундаментом и оборудованием устанавливаются амортизационные прокладки из резины. Масса фундамента подобрана таким образом, что амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышает 0,2 мм.
Для снижения аэродинамического шума, создаваемого вентиляционной системой, вентиляторы вынесены наружу здания. Между выходным патрубком вентилятора и воздуховодом помещена антивибрационная прокладка. Она предотвращает передачу вибрации от вентилятора к каналу.
10.3.5 Средства индивидуальной защиты
Учитывая специфику отрасли для всех работников предприятий пищевой промышленности, предусматривается одежда - халаты для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий из хлопчатобумажных или смешанных тканей, головные уборы, специальная обувь (резиновые сапоги, калоши).
Мойку и дезинфекцию бродильных аппаратов проводят в резиновых сапогах, фартуке, перчатках и защитных очках. При осмотре внутренней поверхности применяют специальные светильники напряжением не более 12 В.
У постоянных рабочих мест установлены подножные решетки, выполненные из материала, легко поддающегося санитарной обработке [55].
10.4 Пожарная профилактика
10.4.1 Источники пожара, методы и средства тушения пожара
Возникновение пожара в основном производственном помещении сусловарочного цеха вероятно вследствие аварии, или нарушения правил пожарной безопасности горючей среды и при появлении в этой среде источника зажигания, способного зажечь эту среду.
Согласно ППБ 01-03 помещению цеха творожных продуктов характерен класс пожара (Е) - пожары, связанные с горением электроустановок [56].
К основным источникам пожара относятся аварийный режим работы электрооборудования, технологические процессы, связанные с применением или образованием источников повышенных температур (варка сусла), разряды статического или атмосферного электричества.
На предприятии проводят организационные мероприятия по пожарной профилактике: организация пожарной охраны, обучение работающих, разработка норм и правил, инструкций пожарной безопасности.
Среди мер предотвращающих распространение пожара предусмотрены противопожарные преграды: стенки, перегородки выполнены из несгораемых материалов. Для повышения огнестойкости стены, стойки и перегородки оштукатурены и облицованы.
В здании имеется два эвакуационных выхода, открывающихся наружу.
Мерами соблюдения пожарной безопасности являются: соответствие оборудования категории помещения по пожаро- и взрывоопасности; строгое соблюдение мер, предусмотренных технологическим регламентом и паспортными данными режимы работы оборудования; теплоизоляция нагретых поверхностей; соблюдение режимов смазки, соответствие смазочных масел технической характеристике оборудования, для предупреждения увеличения температуры трущихся деталей.
В помещении имеется пожарный водопровод, также установлен пожарный щит, на котором находятся ящик с песком, крюк с деревянной рукояткой, комплект для резки электропроводов: ножницы, диэлектрические боты и коврик, асбестовое полотно, грубошерстная ткань или войлок (кошма, покрывало из негорючего материала), лопата совковая, порошковый огнетушитель – 2 шт.; углекислотный ручной (ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8) – 2 шт. Средства тушения пожара находятся в доступном месте и содержатся в состоянии полной готовности.
В качестве средств индивидуальной защиты органов дыхания используют респираторы РПГ-67 и противогаз БКФ.
В производственном помещении предусмотрена пожарная сигнализация, которая предназначена для обнаружения начальной стадии пожара, передачи извещения о месте и времени его возникновения и при необходимости — включения автоматических систем пожаротушения и дымоудаления. Система пожарной сигнализации состоит из пожарных извещателей, включенных в сигнальную линию, преобразующих проявления пожара (тепло, свет, дым) в электрический сигнал, приемно-контрольной станции, принимающей сигнал и включающей световую и звуковую сигнализацию, а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления. Важнейшим элементом систем сигнализации являются датчики — пожарные извещатели (тепловые максимально-дифференциальные). Они срабатывают от любого превалирующего изменения температуры.
10.4.2 Молниезащита
Способ защиты от молний выбирается в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз в районе города Казань, которая равна 20 – 40 гроз/ч. Тогда удельная плотность ударов молний в землю на 1 км2 равна 2. Ожидаемое количество N поражений молнией в год рассчитывается по формуле
N = [(S + 6hx) · (L+ 6hx)-7,7hx2] ·n·10-6
где S, L – ширина и длина здания, м (S = 36; L =54);
hx – высота здания, м (h = 14,4);
n – удельная плотность ударов молний в землю, 1/км2 год( n = 2)
N = [(36+6·6) · (54+6·6) – 7,7·14,4 2] ·2·10-6 = 0,04.