Введение к работе
Актуальность темы. Перед судостроительной промышленностью стоят актуальные задачи повышения техшгчесшго уровня и качества выпускаемых судов, использование технологий, сокращающих затраты, пгхщодакнтельность их постройки и обеспечивающих безопасные условия труда судостроителей. В судостроения согласно ОСТ 5.0241-78 «Безопасность труда при строительстве я ремонте судов» большинство видов работ выполняется с применением ручных переносных машин (РПМ), для функционирования юторых используется скатый воздух и электрический ток напряжением ^42 В, для полученья и передачи которых необходимо специальное оборудование: компрессоры, двигатель- бекзоляторные установки, резиновые шланга, кабели, преобразователи, трансформаторы, вторичные обмотки которых ке имеют электрической связи ни с первичными обмотками, ни с землей.
Несравненно более перспективным с точки зрения сокращения затрат на производство объемов ручкою труда, использования более мощного, производительного и имеете с тем относительно легкого РПМ, обеспечивающего лучшие санитарно-гигиенические условия труда, является путь расширениого применения в судостроении ручного электроинструмента напряжением переменного тока 220 В. Об этом на основании выполненных НИР в ЦНИИ СЭТ по теме «Искра-86», посвященным разработке прішципиальїгьіх вопросов системы защиты при питании РПМ при работе его на напряжении 220 В 50 Гц на судах в производственных условиях, говорилось в решении Министерства судостроительной промышленности №1121/ 2061 ог 20.05.88 и ставилась задача скорейшего внедрения в отечественном судостроении высказанной идеи.
Многообразие РПМ для выполнения работ на строящихся и ремонтируй МУХ '-УД3" требует одновременного наличия на них различных временных сетей электроснабжения в соответствии с ОСТ 5.0241 -78 и "Правилами устройства электроустановок (ПЭУ)", оборудования для генерирования, преобразования и распределения электроэнергии: -380/220В 50 Гц; -127 В 50 Гц; -36 В 50 ;Гц; -12 В 50 Гц; -220 В 200 Гц; -127 В 200 Гц; -36 В 200 Гц; -12 В 200 Гц для питания электроинструмента, средств технологического оснащения (СТО) систем освещения и вентиляции, сварочного оборудования и т.д.
Наличие временных сетей электропитания систем вентиляции и освещения -Зх 220 В 50 Гц с изолированной нейтралью на заказе, а также основных систем электроснабжения цехового оборудования -3x380/220 8 50 Гц с глухо-заземленной нейтралью определяет необходимость разработки универсального блока зашиты (БЗ), рассчитанного иа работу в однофазных сегях питания электроинструмента напряжением -220 В 50 Гц. Использование такого высокого напряжения (—220/380 В 50 Гц) в первичной сети распределения элекгроэнер-
пш позволяет сократить расход кабеля, уменьшить его сечение и связанные с этим капитальные и эксплуатационные затраты .
Реализация вышеназванного решения о необходимости применения электроинструмента напряжением 220 В 50 Гц была связана с разработками специалистов-сотрудников лабораторий элсктробезопзсности ЦНИИ СЭТ, ІНЦ НИИ ТС, соответствующих кафедр СПбГЭТУ, СПбТМТУ блоков защиты (БЗ), устройства защитного отключения (УЗО) как основного элемента в системе защиты работающего с электроинструментом в аварийных ситуациях, вызванных
нарушением изоляции электроинструмента;
нарушением изоляции токоведущего кабеля.
Эта система должна быть разработана для использования ка судах и в цехах судостроительных л судоремонтных заводса
Питание электроинструмента к СТО ка повышенной частоте (42 В 200 Гц) осуществляется с помощью преобразователей напряжения к частоты (380(220) В 50 Гц / 42 В 200 Гц). Оныт эксплуатации преобразователей частоты в цехах ГП "Адмиралтейские верфи" указывает на низкую надежность и большие неудобства при их эксплуатации.
Вышеизложенное показывает, что проблема создания, исследования системы электроснабжения напряжением 220 В 50 Гц и устройств защитного отключения, методов и методик проектирования систем к устройств, а также сетей в сисгеме электроснабжения электроинструмента напряжением 220 В 50 Гц для использования на судах, на судостроіггельньгх или любых других предприятиях машиностроительного профиля является актуальной научно-технической задачей.
Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследовании методов и методик рассчета устройств систем электроснабжения электроинструмента напряжением 220 В 50Гц в судостроении, обеспечивающих сокращение затрат, повышение производительности, улучшение сашгтарко-гигиеничес-ких условий труда, обеспечении требуемой электро- и пожаробезопасности.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
- выполнен анализ использования в судостроении электроинструмента на
220 В 50 Гц. УЗО н соответствия выпускаемых УЗО специфическим требова
ниям судостроительного производства, на основании которого доказано, что
сформулированная научно-техническая задача - комплексная, заключающаяся
е необходимости решения схемотехнической и конструктивной задачи создания
УЗО. отвечающих специфическим для условий судов требованиям пожара н
элсктробезопасности, построения оптимальных сетей электроснабжения элект
роинструмента на судах и в цехах предприятия;
сформулированы и .решены задачи проектирования оптимальных сетей электроснабжения ручного электроинструмента на 220 В 50 Гц на судах и цехах судозавода;
-разработана математическая модель и предложен метод решения задачи оптимизации затрат на подготовку производства для конкретных заказов іфн использовании электроинструмента на 220 В 50Гц с двойной изоляцией и с УЗО;
-разработана математическая модель и метод решения задачи оценки электро- и пожаробезопасности при использовании электроинструмента с двойной изоляцией и с УЗО.
Научная нозизна результатов работы состоит в том, что в ней
-обоснована необходимость системного комплексного подхода к решению сформулированной в настоящей работе научно-технической проблемы, заключающемся во взаимосвязанном решении частных задач - создания УЗО. отвечающих специ^иче'лсим для судостроения требованиям пожаро- и электробе-зопаенс-сти;
-обоснована необходимость построения оптимальных сетей электроснабжения переноского ручного электроинструмента на 220 В 50 Гц на судах и в цехах предприятий;
-разработаны впервые методики проектирования и расчеты элементов систем электропитания и защиты злектроїшструмента в сетях напряжением 220 В 50 Гц нз судах и в цехах судозаводов;
-разработаны впервые математические модели и методы оценки электро-и пожаробезопасности использования электроинструмента напряжением 220 В С цехах предприятий на строящихся и ремонтируемых заказах.
Методы исследования. Проводимые в работе аналитические исследования основаны на использовании теоретических основ электротехники, теории вероятностей и математической статистики, теории массового обслуживания, математическое, статистическое и имитационное моделирование. Результаты теоретических разработок и моделирования проверялись на материалах натурных экспериментов и опытной эксплуатации иа объектах ГП «Адмиралтейские верфи».
Практическая ценность работы заключается в том, что созданные новые образцы УЗО, как обязательные элементы защиты з исследуемой системе электроснабжения на 220 В 50 Гц. обеспечивают электро- и пожаробсзопаенбеть в системах электроснабжения с изолированной и с глухо-заземленной нейтралью, успешно проходят опытную эксплуатацию и будут предложены хія реализации в судостроении и на предприятиях машиностроительного профиля методики расчета элементов и типовые схемы систем электроснабжения доведены до уровня типовой конструкторской документации. Иіложєннос позволяет обеспечить повышение производительности , сокращение затрат на подготовку производства и улучшение санитарно-гигиенических условий труда . электро- и пожаро-безопасность при испольюваиии электрических переносных машин !! класса на напряжение -220'В 50 Гц . в том числе в особо опасных помещениях на
строящихся и ремонтируемых судах, в цехах судостроительных предприятий , предприятий машиностроительного профиля.
Реализация работы. Результаты работы в виде типовых схем электроснабжения электроинструмента на 220 В 50 Гц на строящихся и ремонтируемых судах и в цехах предприятий, опытные образцы УЗО," методики расчета параметров и элементов сетей, модели электропотребления ручным переносным элекгроннсгруметом используются на ГП «Адмиралтейские верфи», а также в учебном процессе СПб ГМТУ.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуж
дались на следующих научных конференциях: /
Региональной научно-технической конференции, СПб ГМТУ (с международным участием), 19-23 мая 1997 г., г. С-Петербург;
Всероссийской научно-технической конференции «Траьском-97», С-Пс-тербург, 1997г.;
На заседаниях кафедры электротехники и электрооборудования судов при обсуждения хода и итогов НИР, при утверждении учебных планов дисциплин «Технология монтажа электрооборудования «, «Проектирование электроэнергетических систем».
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 публикациях.
Структура и объем работы.
