БЖДзадачи. 1. Расчет общего равномерного искусственного освещения (методом светового потока) для цеха с габаритами 132 48 12

Название	1. Расчет общего равномерного искусственного освещения (методом светового потока) для цеха с габаритами 132 48 12
Дата	15.12.2021
Размер	148.92 Kb.
Формат файла
Имя файла	БЖДзадачи.docx
Тип	Решение #305009

1.Расчет общего равномерного искусственного освещения (методом светового потока) для цеха с габаритами: 132 × 48 × 12.

Решение.

Используем для освещения цеха металлогалогенные лампы типа ДРИ. Учитывая большую высоту цеха, используем светильники ГСП-18 на одну лампу (n = 1) с защитным углом 15º (табл. П.1), расположив их по углам прямоугольника.

Для расчета воспользуемся методом светового потока.

Норма освещенности, создаваемой светильниками общего освещения при комбинированной системе для механических цехов Eн = 200 лк (табл. П.3). Площадь цеха S = АВ = 132·48 = 6336 (м²). Коэффициент запаса для металлообрабатывающих цехов k_з = 1,5 (табл. П.3). z = 1,15 – коэффициент для точечных источников.

Установим светильники непосредственно на потолке (достаточно большая высота цеха и габариты заготовок предполагают использование в пролетах мостовых кранов).

Тогда рабочая высота подвеса светильников Hр = H – 1 = 12 – 1 = 11 (м), а индекс формы помещения

i = S/(Hр(A + B)) = 6336/(11(132+ 48)) = 3,2 ≈ 3,2.

Коэффициенты отражения потолка ρп, стен ρс и рабочей поверхности (пола) ρр равны соответственно 30, 10 и 10 % (табл. П.5).

По табл. П.7 для светильника ГСП-18 при i = 3,2 коэффициент использования η = 59,9 %. Для определения минимального количества светильников вдоль длинной стороны помещения (в ряду) N_А примем, что расстояние от крайних светильников до стен L_1А максимально и равно половине максимального же расстояния между соседними светильниками L_А: L_1А = 0,5L_А. Тогда при L_А = L_max по формуле (5): N_Аmin = A/L_max = A/(1,4H_р) = 132/(1,4·11) = 8,57. Округляя в большую сторону, получаем N_А = 9. Аналогично определяем минимальное число светильников вдоль короткой стороны помещения N_В (5): N_Вmin = В/L_max = В/(1,4Hр) = 48/(1,4·11) = 3,11. Округляя, получаем N_В = 4.

Тогда общее минимальное число светильников N = N_А·N_В = 9·4 = 36.

Новые величины L_А, L_В, L_1А и L_1В (при L₁ = 0,5L): L_А = A/N_А = 132/9 = 14,66 (м); L_1А = 0,5·14,66 = 7,33 (м); L_В = В/N_В = 48/4 = 12 (м); L_1В = 0,5·12 = 6 (м). Назначаем более удобные расстояния между светильниками. Вдоль длинной стороны помещения: L_А = 15,00 м; тогда L_1А = (A – (N_А – 1)L_А)/2 = (132 – (9 – 1)·15,0)/2 = 6,0 (м). Отношение L_1А/L_А = 6,0/15,0 = 0,4 попадает в допустимый диапазон (0,3÷0,5).

Вдоль короткой стороны помещения: L_В = 12,0 м; тогда L_1В = (В – (N_В – 1)L_В)/2 = (48 – (4 – 1)·12,0)/2 = 6,0 (м). Отношение L_1В/L_В = 6,0/12,0 = 0,5 также допустимое.

Подставляя числовые значения всех параметров получим:

Fрасч = 100(200·6336·1,5·1,15)/(36·1·59,9) = 101369 (лм).

По табл. П.9 выбираем лампу ДРИ-1000 (Fст = 90000 лм).

Отклонение светового потока от расчетного:

ΔF = 100(Fст – Fрасч)/Fрасч = 100(90000 – 101369)/101369 = – 11,12 %. Оно не входит в допустимый диапазон (от – 10 до + 20 %).

Нужно добавить в короткий ряд светильники N_А·= 10

Тогда общее минимальное число светильников N = N_А·N_В = 10·4 = 40.

Новые величины L_А, L_В, L_1А и L_1В (при L₁ = 0,5L): L_А = A/N_А = 132/10 = 13,20 (м); L_1А = 0,5·13,20 = 6,6 (м); L_В = В/N_В = 48/4 = 12 (м); L_1В = 0,5·12 = 6 (м). Назначаем более удобные расстояния между светильниками. Вдоль длинной стороны помещения: L_А = 13,20 м; тогда L_1А = (A – (N_А – 1)L_А)/2 = (132 – (10 – 1)·13,20)/2 = 6,6 (м). Отношение L_1А/L_А = 6,6/13,20 = 0,5 попадает в допустимый диапазон (0,3÷0,5).

Вдоль короткой стороны помещения: L_В = 12,0 м; тогда L_1В = (В – (N_В – 1)L_В)/2 = (48 – (4 – 1)·12,0)/2 = 6,0 (м). Отношение L_1В/L_В = 6,0/12,0 = 0,5 также допустимое.

Подставляя числовые значения всех параметров получим:

Fрасч = 100(200·6336·1,5·1,15)/(40·1·59,9) = 91232,05 (лм).

По табл. П.9 выбираем лампу ДРИ-1000 (Fст = 90000 лм).

Отклонение светового потока от расчетного:

ΔF = 100(F_ст – F_расч)/F_расч = 100(90000 – 91232,05)/91232,05 = – 1,35 %. Оно входит в допустимый диапазон (от – 10 до + 20 %).

Мощность осветительной установки P = P_лnN = 1000·1·40 = 40000 (Вт). Решение можно считать вполне удовлетворительным.
2. Расчет защитного заземления оборудования (для цеха из п.3). Грунт – песок. Измеренное удельное сопротивление грунта ρизм = 500 Ом∙м при нормальной его влажности. Заданное сопротивление заземляющего устройства Rдоп = 4 Ом. Имеется естественный заземлитель с сопротивлением Rе = 7,8 Ом.

Решение.

В описанном случае достаточно обеспечить величину Rдоп  20 Ом (при этом общее сопротивление повторных заземлений двух цехов не будет превышать нормативного значения – 10 Ом).

При наличии естественных заземлителей с сопротивлением Rе (Rе > Rдоп, иначе расчет теряет смысл) определяют наибольшее допустимое сопротивление искусственного заземлителя Rи доп (предполагается, что взаимное экранирование между естественным и искусственным заземлителями отсутствует):

Rи доп = RеRдоп /(Rе – Rдоп)

Rи доп = 7,8*4/(7,8 – 4) = 8,21 Ом

Учитывая большое удельное сопротивление грунта при малой величине Rдоп = Rи доп, сразу принимаем контурное исполнение заземления. Размеры контура 13248 м – траншея вне здания (2 м от стен). Длина контура L = 1322 + 482 = 360 (м).

Для песка в качестве вертикального электрода используем круглые стальные прутки диаметром d = 16 мм = 0,016 м длиной l = 5,5 м, верхний конец которых расположен на глубине h = 0,8 м от поверхности земли. Тогда t = h + (l/2) = 0,8 + (5,5/2) = 3,55 м. Для отыскания коэффициента сезонности ψв пользоваться методом линейной экстраполяции нежелательно – относительное отклонение значения l = 5,5 м от диапазона l, в котором величина ψв определена, достаточно велико: (5,5 – 5)/(5 – 3) = 0,25 т. е. 25 %. Принимаем ψв = 1,2 – для наибольшего l = 5 м (табл. П.4, влажность земли нормальная). При этом расчетное удельное сопротивление грунта будет несколько завышено, что пойдет в запас расчета по безопасности. Тогда расчетное удельное сопротивление земли: для вертикального электрода в = _измψ_в = 5001,1 = 550 (Омм), для горизонтального электрода связи г = _измψг = 5003,0 = 1500 (Омм). Коэффициент ψг взят из табл. П.4 для максимальной длины полосы – 50 м.

Сопротивление одиночного вертикального электрода (4.3):

Определяем произведение коэффициента использования вертикальных электродов ηв на их количество n (4.4): ηвn = Rв/Rдоп = 102,5/4 = 25,63. Из табл. П.5 находим число n при рекомендуемом для контурного заземления отношении а/l = 3 с помощью линейной интерполяции по параметру ηвn: n = 20 + ((40 – 20)/(26,4 – 14,2))(22,8 – 14,2) = 34,1. Принимаем n = 34 (четное число). При этом а = 3l = 36 = 18 (м), а длина контура L = аn = 1834 = 612 (м), что больше длины предварительно выбранного контура 13248 м (360 м). Здесь 360 = 2(132 + 48) – периметр цеха в метрах. Оставим первоначальный контур 13248 длиной L = 360 м. Тогда а/l = L/(nl) = 360/(34∙5,5) = 1,92, что намного меньше рекомендуемого значения а/l = 3. Кроме того, расстояние между соседними вертикальными заземлителями а = L/n = 360/34 = 10,58 (м) все-таки в несколько раз больше минимально допустимых 2,5 м.

Величину ηв для вертикальных электродов находим из табл. П.5 двойной интерполяцией (для n = 34 электродов, размещенных по контуру):

при а/l = 1 ηв = 0,47 + ((0,41 – 0,47)/(40 – 20))(34 – 20) = 0,428;

при а/l = 2 ηв = 0,63 + ((0,58 – 0,63)/(40 – 20))(34 – 20) = 0,595.

Для а/l = 1,90: ηв = 0,428 + ((0,595 – 0,428)/(2 – 1))(1,90 – 1) = 0,578.

В качестве горизонтального электрода связи используем круглый стальной пруток диаметром dг = 0,012 м. Длина его равна периметру контура: L = 360 (м).

Тогда сопротивление горизонтального электрода (4.5):

Из табл. П.6 находим двойной интерполяцией коэффициент использования ηг горизонтальных электродов связи (при размещении n = 34 вертикальных электродов по контуру):

при а/l = 1 ηг = 0,24 + ((0,21 – 0,24)/(50 – 30))(34 – 30) = 0,234;

при а/l = 2 ηг = 0,30 + ((0,28 – 0,30)/(50 – 30))(34 – 30) = 0,296.

Для а/l = 1,90 ηг = 0,234 + ((0,296 – 0,234)/(2 – 1))(1,90 – 1) = 0,29.

Результирующее сопротивление искусственного заземлителя (4.6):

Rи = RвRг/(Rвηг + Rгnηв) = 102,514,34/(102,50,29 + 14,34340,578) = 4,71 (Ом).

Это больше, чем Rдоп, однако запас по безопасности небольшой.

132

134

50

48

Рис. 1. Размещение искусственного заземлителя на плане цеха 132x48 м: 1 - стена здания; 2 - вертикальные электроды; 3 - полоса связи

Список литературы

Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков [и др.] / Под общ. ред. С. В. Белова. 6-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2006. – 616 с.
Безопасность жизнедеятельности в машиностроении: Учеб. для студ. вузов / В.Г. Еремин и др. – М.: Академия, 2008. – 381 с.
Макаров, Г. В. Охрана труда в химической промышленности / Г. В. Макаров [и др.]. – М.: Химия, 1989. – 496 с.
Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 528 с.