ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ В МЕХАНИЧЕСКОМ ЦЕХЕ: РАСЧЁТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ С УЧЁТОМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

​АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы обеспечения допустимых параметров воздушной среды в механическом цехе. Выполнен расчёт теплопоступлений от людей, искусственного освещения, солнечной радиации и семи единиц металлорежущего оборудования. Определён требуемый воздухообмен. Предложены схемы местной рециркуляционной вытяжки и общеобменной приточно-вытяжной вентиляции. Подобраны радиальные вентиляторы и фильтрующее оборудование. Показана эффективность применения рециркуляционных аппаратов для снижения эксплуатационных затрат в холодный период года.

Ключевые слова: механический цех, вентиляция, тепловыделения, местные отсосы, воздухообмен, рециркуляция, безопасность труда.

1. Введение

Механические цеха предприятий машиностроения характеризуются значительными тепловыделениями от работающего оборудования, наличием аэрозолей смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), а также возможным выделением мелкодисперсной металлической пыли. Неудовлетворительное состояние воздушной среды приводит к снижению работоспособности, профессиональным заболеваниям и повышению риска травматизма.

Основным средством нормализации микроклимата является производственная вентиляция. В большинстве случаев недостаточно одной общеобменной системы - требуется сочетание местных отсосов, улавливающих вредности непосредственно у источников, и общеобменной приточно-вытяжной установки.

Целью настоящей работы является расчёт и обоснование параметров системы вентиляции для лаборатории металлообработки (механического цеха) МГТУ им. Н.Э. Баумана.

2. Объект и методы исследования

Характеристика объекта:

Район строительства – г. Москва

Ориентация фасада здания – Юго-запад

Габариты цеха: 12м х 6м

Высота цеха – 6 м

Используемое оборудование в цеху представлено в таблице 1:

Таблица 1.

Технологическое оборудование

Расчётные параметры наружного воздуха приняты по СП 131.13330.2020 для г. Москвы (таблица 2):

Таблица 2.

Расчетные параметры наружного воздуха

Внутренний воздух по ГОСТ 12.1.005-88 (категория работ средней тяжести IIа) (таблица 3):

Таблица 3.

Расчетные параметры внутреннего воздуха

3. Результаты расчёта тепловыделений

Тепловой баланс помещения для тёплого периода года представлен в таблице 4.

Таблица 4.

Тепловой баланс помещения (теплый период)

Основной вклад (около 60%) вносят тепловыделения от электродвигателей станков, что характерно для механических цехов.

4. Расчёт местных отсосов и выбор оборудования

Для каждого станка определён расход удаляемого воздуха. Для шлифовальных станков – по диаметру круга, для остальных – по удельному расходу 150 м³/ч на 1 кВт установленной мощности [4].

Суммарная производительность местной вытяжной системы составила 7 520 м³/ч.

Учитывая отсутствие вредных веществ 1-2 класса опасности, принято решение использовать рециркуляционные аппараты (очистка воздуха с возвратом в помещение). Это позволяет снизить теплопотери в холодный период и уменьшить нагрузку на приточную систему.

Подбор выполнен по каталогу «СовПлим»:

• Для станка 1М63Н – фильтр ПМСФ-8 (3 000 м³/ч);
• Для станков Haas TM-2P и 6Т82 – фильтр MFC-1200 (1 200 м³/ч);
• Для остальных станков – фильтр MobileGo-AC (900 м³/ч).

5. Расчёт общеобменной вентиляции

Температура удаляемого воздуха: для теплого периода, при высоте цеха 6м и наличии тепловыделений, принимаем градиент 1°C/м по высоте, по формуле [3]):

°C

Температура приточного воздуха (параметры А, с учетом нагрева в вентиляторе ~1°C):

tпр = tн + 1°C = 23 + 1 = 24°C

Необходимый воздухообмен:

Приняты следующие системы:

Приточная (П1) – 6 800 м³/ч, воздуховод 500×400 мм;

Общеобменная вытяжная (В2) – 6 800 м³/ч, воздуховод 500×400 мм;

Местная вытяжная (В1) – 7 520 м³/ч (рециркуляционная, не создаёт нагрузки на приток).

Аэродинамический расчёт показал потери давления:

Для приточной системы: (с запасом 10%)

Для вытяжной системы: (с запасом 10%)

6. Подбор вентиляционного оборудования

Подбор вентиляторов выполнен по требуемым расходу и давлению.

Приточная система:

• Вентилятор: радиальный ВР 80-75-5 (№5), 1 450 об/мин;
• Производительность: 7 000 м³/ч;
• Полное давление: 800 Па;
• КПД: 0,79;
• Электродвигатель: АИР90L2 (2,2 кВт, 1 500 об/мин).

Вытяжная система:

• Вентилятор: радиальный ВР 80-75-6,3 (№6,3), 960 об/мин;
• Производительность: 7 000 м³/ч;
• Полное давление: 500 Па;
• КПД: 0,77;
• Электродвигатель: АИР90L6 (1,5 кВт, 1 000 об/мин).

В приточной установке дополнительно предусмотрены фильтр ФЛ-П-25 (стекловолокно) и водяной калорифер КСк 3-11.

7. Заключение

В результате выполненной работы:

1. Определены суммарные тепловыделения в механическом цехе - 14,85 кВт, основная доля которых приходится на технологическое оборудование.

2. Подобраны рециркуляционные фильтры для местных отсосов общей производительностью 7 520 м³/ч, что позволяет снизить эксплуатационные затраты в холодный период.

3. Рассчитана общеобменная приточно-вытяжная вентиляция с воздухообменом 6 800 м³/ч.

4. Подобраны радиальные вентиляторы и электродвигатели, обеспечивающие требуемые параметры.

Предложенная система обеспечивает поддержание параметров микроклимата в допустимых пределах, удаление избыточного тепла и аэрозолей СОЖ из рабочей зоны, что соответствует требованиям охраны труда.

Список литературы:

1. СП 60.13330.2020. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. – М., 2020.
2. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
3. Комкин А.И., Спиридонов В.С. Расчет систем механической вентиляции: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 182 с.
4. Богословский В.Н. и др. Внутренние санитарно-технические устройства. Вентиляция. – М.: Стройиздат, 1992.
5. СанПиН 1.2.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания"