Автоматизированная система управления комбината Белшина

(4.42)

Расчетный коэффициент эффективности (Ер) выше нормативного (Ен), 3.02 > 0.4, т.е. Ер > Ен. Следовательно, внедрение нового программного средства экономически оправдано.

Таблица 4.5

Расчет экономического эффекта от использования нового программного средства

Показатель	Ед. Из-мер	2000	2001	2002	2003
Результаты:
Прирост прибыли за счет экономии затрат (Пч)	Руб	-	12948 218	12 948 218	12 948 218
Тоже с учетом фактора времени	Руб		9 245 027	6 603 591	4 713 151
Затраты:
Приобретение, адаптация и освоение ПС (Кпр)	Руб	6 492 109			
Освоение ПС (Кос)	Руб		398 000		
Доукомплектование техническими средствами (Ктс)	Руб		400 000		
Пополнение оборотных средств	Руб		40 000		
Всего затрат:	Руб	6 492 109	197 500
Тоже с учетом времени	Руб	1 460 429	141 015		
Экономиче­ский эффект:	Руб
Превышение результата над затратами	Руб	-6 492 109	8 070 278	6 603 591	4 713 151
Тоже с нараста-ющим итогом	Руб	-6 492 109	1 914 918	8 518 509	13 231 661
Продолжение табл.4.5.
Показатель	Ед. Из-мер	2000	2001	2002	2003
Коэффициенты приведения	Единиц	1,000	0,714	0,510	0,364

Разработанное программное средство позволяет обеспечить такие технико-экономические параметры, как:

1) сокращение трудоемкости расчетов и отладки программ за счет использования нового программного средства;

2) снижение расходов на материалы (магнитные диски и прочие материалы);

3) экономия машинного времени;

4) сокращение расходов на оплату машинного времени и других ресурсов;

5) сокращение сроков разработки автоматизированной системы;

6) повышение оперативности и точности решения задач.

Все затраты на новое программное средство полностью окупятся на первом году их использования.

5. ОХРАНА ТРУДА И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. Защита от шума при эксплуатации АСУ персоналом БШК «Белшина»

5.1. Анализ состава и интенсивности опасных и вредных факторов, возникающих при реализации проектируемой системы

При реализации системы, которая разрабатывается в дипломном проекте, могут возникать следующие опасные и вредные факторы воздействующие на организм человека:

1) Шум. Он относится к вредным факторам производства. Превышение звукового давления над нормативными значениями негативно влияет на орган слуха. Объективно действие шума проявляются в виде повышения кровяного давления, учащенного пульса и дыхания, снижение внимания, некоторые нарушения координации движения. Субъективно действия шума могут выражаться в виде головной боли, головокружения, общей слабости.

2) Вибрация. Это колебательное движение, вызванное любыми установками, в которых применяются двигатели. Как правило, шум является следствием вибрации, и оба фактора приводят к снижению производительности труда, виброболезни.

3) При обслуживании и использовании электрооборудования возникает вероятность поражения электрическим током. Такому вредному фактору подвержены работники, связанные с эксплуатацией электроустановок.

4) На корпусе и деталях системы возможно появление электростатических разрядов, которые вызывают опасность поражения электростатическим током.

Произведем более детальный анализ уровней шума.

5.2. Акустический анализ и расчет шумовой обстановки в производственных помещениях

Гигиенические исследования позволяют установить, что шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывая вредное воздействие на организм человека. При длительном воздействии шума снижается острота слуха, зрения, повышается кровяное давление, понижается внимание. Сильный и продолжительный шум может быть причиной функциональных изменений сердечно-сосудистой и нервной систем. Вибрации также негативно воздействуют на организм человека: они могут быть причиной расстройств опорно-двигательного аппарата и нервной системы. При этом заболевание сопровождается головными болями, головокружением, онемением рук (при передаче вибраций на руки), повышенной утомляемостью. Длительное воздействие вибраций приводит к развитию так называемой вибрационной болезни, успешное лечение которой возможно только на ранней стадии её развития. Тяжёлые формы вибрационной болезни ведут к частичной или полной потере трудоспособности.

Источниками производственного шума на роботизированных участках являются приводы манипуляторов, вентиляционные установки, трансформаторы, станки, транспортные средства и пр.

Шум — это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Шум возникает при механических колебаниях в твёрдых, жидких и газообразных средах. Механические колебания с частотами 20  20 000 Гц воспринимаются слуховым аппаратом в виде слышимого звука. Колебания с частотой ниже 20 и выше 20 000 Гц не вызывают слуховых ощущений, но оказывают вредное биологическое воздействие на организм человека. Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру частот, называется широкополосным. Шум, в котором прослушивается звук определённой частоты, называется тональным. Шум, воспринимаемый как отдельные импульсы (удары), называется импульсным.

При распространении звуковых колебаний в воздухе периодически появляются области разрежения и повышенного давления. Разность давлений в возмущённой и невозмущённой средах называется звуковым давлением P. При этом происходит перенос кинетической энергии, величина которой определяется интенсивностью звука J. Интенсивность звука  это энергия, переносимая звуковой волной через поверхность 1м², перпендикулярную направлению распространения звуковой волны в секунду.

Интенсивность звука можно выразить через звуковое давление по формулам (5.1),(5.2):

J = νp (5.1)

Или

J = p²/(с²), (5.2)

где J  интенсивность звука, Вт /м²;

р  среднеквадратическое значение звукового давления, Па;

v  среднеквадратическое значение колебательной скорости частиц в звуковой волне, м/с;

  плотность среды, кг/м²;

с  скорость распространения звука. Верхняя и нижняя границы интенсивности воспринимаемых человеком звуков называются пороговыми.

Так как человек воспринимает звуки в очень большом диапазоне интенсивностей  от 10^-14 до 1 Вт/м², то принято измерять и оценивать не абсолютные значения интенсивности и звукового давления, а относительные их уровни по отношению к пороговым значениям, выраженные в логарифмической форме в децибелах (дБ). Таким образом, уровень интенсивности в дБ:

L_J = lg (J/J₀), (5.3)

где J₀  пороговый уровень интенсивности (порог слышимости, равный 10^-14 Вт/м²).

Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления, то уровень звукового давления в дБ определяется так:

L_P = 20 lg (p/p₀), (5.4)

где p₀  звуковое давление, соответствующее порогу слышимости (p₀ = 210^-14).

При оценке шумов на производстве в большинстве случаев необходимо рассчитывать уровни звукового давления на рабочих местах в производственных помещениях при одном или нескольких источниках шума. Если в цеху или в другом производственном помещении имеется несколько источников шума с известными характеристиками, то уровень звукового давления на рабочем месте определяют так:

(5.5)

где L_P  октавный уровень звукового давления источника шума,

  фактор направленности источника шума, постоянная S это площадь сектора распространения шума, которая определяется по формуле (5.6),

B  константа для данного помещения, определяемая по формуле (5.7),

коэффициенты  и  определяются по графикам /1/ исходя из (r / l_max) и (В/ /S_ОГР) соответственно

(где S_ОГР  площадь всех отражающих поверхностей в помещении,

r  расстояние до источника шума,

l_max  наибольший геометрический размер источника шума).

S =  r² (5.6)

B = B₁₀₀₀ , (5.7)

где   пространственный угол источника шума,

  константа, определяемая по таблицам в зависимости от объёма помещения.

B₁₀₀₀ определяется по формуле (5.8):

B₁₀₀₀ = V / 20, (5.8)

где V  объём помещения.

Расчёт уровня звукового давления на рабочем месте в производственном помещении произведем при следующих исходных данных.

Пусть в помещении механического участка длиной N = 6м, шириной М = 5м и высотой H = 4м имеется два рабочих места и установлено шумящее оборудование в виде двух источников шума. Фактор направленности источника шума  = 1.6, пространственный угол  = 2, наибольший геометрический размер источника шума l_max = 1м. Расстояние то источника шума до первого рабочего места r₁ = 2м, до второго r₂ = 1м. Октавные уровни звукового давления на среднегеометрических частотах f₁ = 500 Гц и f₂ = 1000 Гц равны соответственно 90 дБ и 75 дБ. Требуется определить уровни звукового давления на рабочих местах и требуемое снижение шума.

Решение:

Сначала рассчитаем уровни звукового давления на рабочих местах и требуемое снижение шума для частоты f₁ = 500 Гц.

Для решения воспользуемся формулой (5.5)

Т.к. r  2 l_max , то величина S будет определяться по формуле (5.6).

S₁ =  r₁² =2 r₁² = 2  3.14  2² = 25.12;

S₂ =  r₂² =2 r₂² = 2  3.14  1² = 6.28.

Коэффициент  находится по графику исходя из отношения r / l_max.

Для r₁ / l_max = 2/1 = 2,  = 1. Для r₂ / l_max = 1/1 = 1,  = 2.

Постоянную B ищем по формуле (5.2.7), а B₁₀₀₀ по формуле (5.8).

Объём помещения равен

V = M  N  H = 6  5  4 = 120 м².

Тогда B₁₀₀₀ = V/20 = 6 м².

Коэффициент  определяется по таблицам из /1/ и равен 0.8.

B = B₁₀₀₀  = 6  0.8 = 4.8 м².

Постоянную  ищем по графику /1/ по отношению В / S_ОГР. Площадь ограничивающих поверхностей

S_ОГР = 2  (6  5 + 5  4 + 4  6) = 148 м².

Тогда В / S_ОГР = 0.0324 и  = 1.

В итоге

1 · 1.6 4 · 1

L₁ = 90 + 10lg ———— + ——— = 89.51 дБ;

25.12 4.8

2 · 1.6 4 · 1

L₂ = 90 + 10lg ———— + ——— = 91.27 дБ.

6.28 4.8

Теперь рассчитаем уровни звукового давления на рабочих местах и требуемое снижение шума для частоты f₂ = 1000 Гц.

S₁ =  r₁² =2 r₁² = 2  3.14  2² = 25.12 м²;

S₂ =  r₂² =2 r₂² = 2  3.14  1² = 6.28 м².

Коэффициент  для r₁ / l_max = 2/1 = 2,  = 1.

Для r₂ / l_max = 1/1 = 1, также  = 2.

Объём помещения

V = M  N  H = 6  5  4 = 120 м².

B₁₀₀₀ = V/20 = 6 м².

Коэффициент  равен 1.

В итоге B = B₁₀₀₀  = 6  1 = 6 м².

S_ОГР = 2  (6  5 + 5  4 + 6  4) = 148 м².

Тогда В / S_ОГР = = 0.0405,  = 1.

В итоге

1 · 1.6 4 · 1

L₁ = 75 + 10lg ———— + ——— = 73.66 дБ;

25.12 6

2 · 1.6 4 · 1

L₂ = 75 + 10lg ———— + ——— = 77.28 дБ.

6.28 6

Допустимые значения уровней звукового давления находим по нормативам, которые равны для заданных частот соответственно 83 дБ и 80 дБ. Тогда требуемые уровни снижения шума :

для f₁ = 500 Гц L₁ = 89.51 – 83 = 6.51, L₂ = 91.27  83 =8.27;

для f₂ = 1000 Гц L₁ = 0, L₂ = 0.

5.3. Выбор метода снижения шума в производственных помещениях

Наиболее приемлемыми методами защиты от шума являются использование акустических экранов и звукопоглощающих облицовок.

Акустический экран представляет собой преграду для звуковых волн, снижающую уровень звука за счёт образования акустической тени за экраном в зоне расположения рабочего места. Экраны применяются в случаях, когда уровень звукового давления на рабочих местах превышает допустимые значения не менее чем на 8 и не более чем на 20 дБ.

Применение экранов наиболее целесообразно для снижения прямого звука, т.е. при расположении рабочих мест в непосредственной близости от источников шума. Их применяют также для отгораживания шумных агрегатов (участков) от соседних рабочих мест или рабочих мест от остальной части помещения.

Акустические экраны выполняют из стали, дюралюминия, фанеры и т.д. и облицовывают со стороны, обращённой к источнику шума звукопоглощающим материалом, закрываемым с наружи перфорируемым листом. Для достижения желаемого эффекта линейные размеры экрана должны превосходить размеры источника не менее чем в 2 - 3 раза. Экраны могут быть простой (в виде листа), П - образной и других форм. Звукоизолирующую способность экрана определяют экспериментально или с помощью расчётов. Она приводится в литературе в виде таблиц для различных размеров экранов и расположения рабочих мест /1/.

Например для задачи, приведённой в подразделе 5.2 для обеспечения требуемого уровня снижения шума необходимо применить П - образный экран с высотой 2.4 м, шириной основной части 2 м, шириной крыльев 1.5 м и расположенный на расстоянии 1 м от источника шума.

Звукопоглощающая облицовка ограждающих поверхностей производных помещений уменьшает интенсивность отраженных звуковых волн. Использование звукопоглощающих конструкций позволяет снизить УЗ в зоне отраженного звука на 4-8 дБ. В данном случае их можно использовать для первого рабочего при частоте 500Гц.

Средний коэффициент звукопоглощения до устройства звукопоглощающей облицовки определяется по формуле: