Пеногенерирующая установка на базе Камаз

Общий вид установки на базе КамАЗ.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 ВО
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов
Автомобиль КамАЗ-4308

Плакат.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 П2
Утепление грунта заливочным
карбамидоформальдегидным
пенопластом ПКЗ с использованием
пеногенерирующей мобильной установки ПГУ
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов.
Пеногенерирующая установка ПГУ
- автомашина КамАЗ-4308
- емкость компонентов
- клапан перепускной
- редуктор давления СДВ-6
Утепление грунта заливочным карбамидоформальдегидным пенопластом ПКЗ
с использованием пеногенерирующей мобильной установки ПГУ
Применяется для утепления грунта при подготовке его к зимней разработке.
Заливочный карбамидоформальдегидный пенопласт получают на месте его
На момент изготовления полимерная пена обладает хорошей текучестью.
Жидкую пену наносят на утепляемую поверхность
конфигурации без упрочняющей опалубки.
Залитый пенопласт высыхает в естественных условиях.
Пеногенерирующая установка (ПГУ) - передвижная на базе автомобиля
Производительность по пене - 11 м
Эксплуатационная - 62
Характеристика пенопласта:
Объемный вес - 10 - 30 кгм
Условный предел прочности при сжатии - 0
Влагопоглощение - 9 - 12 %
Коэффициент теплопроводности - 0
Является морозостойким материалом
Не горит и не способствут распространению огня
Рабочий диапазон температур от -50
Состав в % по объему
Смола карбамидоформальдегидная
Пенообразователь ПО-3
Кислота ортофосфорная
Карта технологического процесса утепления площади
с диффиринцированной толщиной покрытия: h
- дифференцированная толщина слоя покрытия ПКЗ;
- площадь утепляемой поверхости по месяцам.
Область использования заливочного пенопласта:
- защита почв от промерзания;
- утепление строительных площадок и промышленных объектов
чердачных перекрытий
сырьевых и топливных материалов
открытых складов и сырьевых карьеров;
- теплоизоляция горных выработок.
Технико-экономические показатели:
заливочного пенопласта 700 руб;
- затраты на утепление 1 м
- повышается производительность землеройного оборудования на 70-80%;
- разработка сырья и материалов в зимний период ведется с летней производительностью.
Для повышения эффективности разработки грунтов при строительстве и эксплуатации
магистальных нефтепроводов в зимнее врем усовершенствован способ теплозащиты грунтов
путем нанесения быстротвердеющих полимерных пен ПКЗ.
В ходе исследования выявлено
что значение толщины слоя полимерной пены
и объем ПКЗ зависит от климатических условий и свойств грунта
от времени разработки
поэтому вместо сплошного слоя одинаковой толщины предложено наносить
слой ПКЗ дифференцированной толщины.
Принципиальная схема пеногенерирующей установки
Состав пены и удельный расход компонентов

Штуцер.dwg

Схема ПГУ моя.dwg

пневмогидравлическая
СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 СП
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов
Редуктор давления СДВ-6
Клапан обратный 12''
Вентиль игольчатый d

Смеситель.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 СБ
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов

Патентный обзор.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 ПО
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов
Номер патента: 2167060
Класс(ы) патента: B29C6720
ПЕРЕНОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ВСПЕНЕННЫХ САМООТВЕРЖДАЮЩИХСЯ КОМПОЗИЦИЙ
Изобретение относится к технологическому оборудованию
к переносным устройствам для изготовления и нанесения быстротвердеющ
их термостойких полимерных покрытий. Переносная установка содержит
помещенную в термозащитный чехол емкость с двумя секциями. Одна
секция выполнена в виде реактора с ультразвуковым диспергатором и
массообменным термостатирующим и турбулизирующим устройством.
Вторая секция служит для приема и подачи отвердителя. Установка содер-
ручной управляемый распылитель
дифференцированного стартового времени вспенивания эмульсии и
отверждения пены. Переносная установка содержит реактор для стабилиза-
ции и созревания пены
выполненный в виде гофрированного шланга
соединенного с эмульсатором
который соединен с камерой дифференциро-
ванного стартового времени и с ручным управляемым распылителем.
Установка универсальна
проста в обслуживании
имеет высокую надежность
экологически чистая.
Достоинства: удобна в использовании
Недостатки: низкая кратность пены.
Номер патента: 2139191
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА ИЗ
ПЕНООБРАЗУЮЩЕЙ И СМОЛЯНОЙ КОМПОЗИЦИИ
И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к области получения тепло- и звукоизолирующего
пенопласта и может быть использовано в строительной и судостроительной
транспортном машиностроении и других отраслях промыш-
ленности преимущественно в виде передвижной установки.
Сущность изобретения: в качестве пенообразователя используют композицию
из триэтаноламиновой соли лаурилсульфата
ортофосфорной кислоты и резорцина
в воде. Из указанной композиции при предварительном вспенивании получают пену
а затем в последнюю вводят распылением смоляную композицию на основе
карбамидформальдегидной смолы. Для осуществления этого способа смесительная
камера 4 снабжена устройством для распыления смоляной композиции
связанной с емкостью 2
заполненной композицией. Емкость 1
заполнена пенообразователем с отвердителем и связана с пеногенератором 3.
Устройство для распыления может быть выполнено в виде форсунки 13
сжатого воздуха - в виде компрессора 5. Под воздействием сжатого воздуха
пающего вместе с пеной из пеногенератора 3
и сжатого воздуха от форсунки 13 в
смесительной камере 4 происходят дальнейшее интенсивное пенообразование и
смешивание пены с распыляемой смоляной композицией. В результате обеспечивается
приблизительно двойная по сравнению с известными способами кратность пены на
выходе из смесительной камеры в формообразующий инструмент 12.
Достоинства: высокая кратность пены.
Недостатки: высокая материалоемкость и высокая кажущаяся плотность материала.
Номер патента: 2055000
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВ
Изобретение относится к области смешения компонентов
вспенивающихся материалов и может быть использовано
в строительной промышленности
в частности для герметизации
стыков строящихся зданий пенопластом. Устройство содержит камеру
смешения с внутренним диаметром
соответствующим диаметру
с двумя подводящими патрубками. Мешалка
выполнена в виде жестко закрепленной на стержне винтовой спирали
расположенной вдоль продольной оси камеры. Количество витков
спирали в верхней части камеры до подводящих патрубков и в нижней
части после подводящих патрубков равно
Нижний конец стержня мешалки расположен на уровне нижней
кромки соосных отверстий подводящих патрубков. А также спираль
а угол подъема равен 30-35o
соответствует диаметру подводящих патрубков. Причем расстояное
от нижнего конца спирали до выходного отверстия камеры 1
Достоинства: самоочищение устройства от налипающей пены.
Недостатки: невысокое качество пены.
Номер патента: 2015912
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к оборудованию для производства вспененных тепло-
изоляционных материалов и может быть использовано в строительстве
при производстве панелей и других строительных конструкций.Сущность
изобретения: устройство содержит емкости для компонентов и
смесительную головку с запорно-регулирующим элементом на выходе. Насос
одной из емкостей выполнен в виде расположенных параллельно друг другу
пар дозирующих и силовых цилиндров. Штоки каждой пары жестко
соединены между собой и выполнены на части длины в виде зубчатых реек
находящихся в зацеплении с зубчатым колесом
установленным между ними.
Достоинства: повышенное качество смешения компонентов.
Недостатки: требует промывки смесительной головки.
Номер патента: 2051799
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАРБАМИДНОГО ПЕНОПЛАСТА
Сущность изобретения: способ получения изделий из карбамидного пенопласта
включает приготовление рабочих растворов компонентов
вспенивание их сжатым
формирование и отверждение полученной пены
формования материал сушат в тоннельной печи при 92 - 98oС. При этом в течении
- 10 минут материал перемещают конвейером
подсушивая его с одной стороны
после чего его разрезают на готовые изделия
переворачивают и перемещают
конвейером в обратную сторону
подсушивая изделия с другой стороны.
Достоинства: пенопласть достойного качества и любой конфигурации.
Недостатки: трудоемкость процесса.
Номер патента: 2070856
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВОЙ СМЕСИ
В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
И ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ
Сущность изобретения: способ получения пенопластовой смеси включает
ввод и перемешивание компонентов смеси в смесительной камере посредством
смесительной головки
предназначенной для не менее двух компонентов.
Причем один из компонентов смеси
вводимый вблизи подшипникового узла
подают в зазор между запорной крышкой и верхней дискообразной торцевой
поверхностью мешалки
и под действием центробежной силы направляют далее
после чего перемешивают со вторым компонентом. Готовую для вступления в
реакцию смесь выводят под действием центробежной силы и силы тяжести и
распределяют на подложке с последующим вспениванием. Корпус смесительной
головки установлен на раме и выполнен в виде смесительной трубы. Лопастная
мешалка смонтирована на консольном валу
закрепленном в подшипнике
запорной крышки. Корпус лопастной мешалки расположен вдоль всей длины
смесительной трубы и имеет на своей цилиндрической поверхности два участка
первый из которых содержит несколько рядов шипов
а второй - транспортный шнек.
Выходное отверстие смесительной трубы выполнено с фаской для придания
конусности выходящему потоку. Теплоизолирующий материал содержит
уплотняющий слой в виде пленочного полотна
соединенный со слоем
теплоизоляционного материала
и изолирующий слой. Слой теплоизоляционного
материала изготовлен из пенополиуретана или полистирольного пенопласта
экструдированного полистирола
слой теплоизолированного материала выполнен
в виде разрезанных на полосы ветвей
полученных на ламинатной машине или в виде
соединенных посредством кашировочного слоя из полимерной пленки или
металлической фольги
или битумного уплотнительного полотна с уплотняющим и
изолирующими слоями. Слой теплоизоляционного материала имеет прямоугольное
или клинообразное поперечное сечение
изолирующий слой выполнен со стороны
противоположной кашировочному слою
с диффузионными каналами.
Достоинства: исключается образование пузырей.
Недостатки: требует значительных затрат.

Спецификация.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0003
СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0007
СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0009
Резино-тканевый рукав Б-2-50-10-У
СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0002

Гайка накидная.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0008
*Размеры для справок
Допускается разностенность 0
Неуказанные пред. откл. H14

Штуцер 2.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0003
*Размеры для справок.
Неуказанные пред. откл. H14

Графики промерзанияcdw.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 П4
Исследование промерзания грунта
под теплоизоляционным слоем
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов.
Рисунок 2 - Изменение во времени температуры грунта в середине утепленной полосы на различных глубинах:
- под теплоизоляцией
Рисунок 1 - Промерзание грунта под теплоизоляционным слоем
Исследование промерзания грунта под теплоизоляционным слоем
- под теплоизоляцией"

Графики влажности.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 П3
Исследование влажности и
теплопроводности ПКЗ
Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов
при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации
магистральных и промысловых нефтепроводов.
Коэффициент теплопроводности
Рисунок 1 - Зависимость влажности ПКЗ от количества осадков
Рисунок 2 - Зависимость эффективного коэффициента теплопровадности ПКЗ от влажности
Исследование влажности и теплопроводности ПКЗ

Переходник.dwg

СФУ ИНГ ДП-190603.65.05-052095 0009
*Размеры для справок
Неуказанные пред. откл. H14

АННОТАЦИЯ, заключение, рецензия, отзыв.doc

Дипломная работа состоит из 9 листов графической части и 88 страниц расчетно-пояснительной записки включающей введение 7 глав заключение и список использованных источников.
В дипломной работе на тему: «Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации магистральных и промысловых нефтепроводов» приведены: характеристика готового продукта (пенопласта) и исходных компонентов способы устранения неисправностей нормы расхода компонентов для приготовления ПКЗ расчет на прочность бака кислоты расчет устойчивости установки в транспортном положении расчет болтовых соединений на срез и растяжение расчет теплоизоляции комплекта СИЗ расчет основного параметра утепления грунта анализ опасных и вредных производственных факторов проектные решения по обеспечению безопасности труда на проектируемом оборудовании безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях инструкция по безопасной эксплуатации установки .
Выполнен сравнительный анализ затрат на утепления грунта в базовом (разогрев грунта углем) и проектном (утепление грунта при помощи ПКЗ) вариантах.
на дипломную работу «Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации магистральных и промысловых нефтепроводов» выполненную студентом СФУ ИНГ кафедры Топливообеспечения и ГСМ Осадчук Д.С.
Актуальность темы не вызывает сомнений поскольку применение пенопласта в качестве утеплителя получило широкое применение потому что он превосходит свои аналоги по многим параметрам (теплопроводности стоимости пожароопасности и пр.).
Дипломная работа содержит 9 листов графической части и 88 листа расчетно-пояснительной записки.
Произведен широкий патентно-литературный обзор. Выполнены все необходимые технические расчеты. Приведены требования к открытой производственной площадке требования к безопасной эксплуатации установки и требования к технике безопасности рабочего персонала. Произведен сравнительный анализ затрат на утепление грунта.
Проделанный объем работ свидетельствует о том что Осадчук Д.С. способна самостоятельно решать сложные инженерные задачи и подготовлена к инженерной деятельности.
В целом дипломная работа выполнена на отлично а его автор Осадчук Д.С. заслуживает присвоения квалификации инженера.
Филиал ЦентральлныйА.Я. Вельп
кафедры ТОГСМ на дипломную работу студента группы НГ 05-07 Осадчук Д. С. «Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации магистральных и промысловых нефтепроводов»
Выполненный дипломный проект заданию соответствует.
Графическая часть проекта и расчетно-пояснительная записка выполнены в соответствии с требованиями ЕСКД.
Задание проекта выполнено полностью и работа может быть использована для практического применения.
Работа выполнена в полном объеме и соответствует требованиям предъявляемым к дипломной работе и заслуживает оценки отлично а ее автор Осадчук Д.С. присвоения квалификации инженера по специальности 190603.65.05 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования».
д.т.н.Ю. Н. Безбородов
руководителя на дипломную работу «Оборудование для нанесения многокомпозиционных поропластов при утеплении грунта при строительстве и эксплуатации магистральных и промысловых нефтепроводов» студента ИНГ группы НГ 05-07 Осадчук Д. С.
Дипломный проект выполнен в соответствии с заданием кафедры.
В проекте решены следующие задачи:
1 Проведен патентный обзор в данной области исследования и предложено принципиально новое решение;
2 Приведено описание работы новой пеногенерирующей установки;
3 Приведена характеристика готового пенопласта и исходных компонентов а также состав и свойства пенопласта карбамидоформальдегидного заливочного;
4 Подобрано необходимое технологическое оборудование;
5 Выполнен расчет на прочность бака кислоты;
6 Выполнен расчет устойчивости пеногенерирующей установки в транспортном положении;
7 Выполнен расчет болтовых соединений;
8 Выполнен расчет основного параметра утепления грунта;
9 Произведен сравнительных анализ затрат на утепление грунта в базовом и проектном вариантах.
Работа представлена в полном объеме. Данная дипломная работа заслуживает оценки отлично а ее автор Осадчук Д.С. присвоения квалификации инженера по специальности 190603.65.05 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования».
к.т.н. доцентС. И. Васильев

Пояснительная записка.doc

Технико-экономическое обоснование проекта 10
Описание работы установки 12
Изготовление пены 24
1 Характеристика готового продукта 24
2 Характеристика исходного сырья 25
3 Состав и свойства ПКЗ 26
4 Основные неисправности и способы их устранения ..31
5 Нормы расхода материалов ..32
6 Контроль производства .32
Расчетная часть ..34
1 Расчет на прочность бака кислоты 34
1.1 Расчет цилиндрической обечайки 34
1.2 Расчет плоского круглого днища 35
1.3 Расчет на прочность ребер жесткости .37
1.4 Расчет фланцевого соединения. Расчет болтового соединения 38
2 Расчеты подтверждающие работоспособность установки 41
2.1 Расчет устойчивости пеногенерирующей установки (ПГУ) ..41
2.1.1 Центр тяжести установки на базе КамАЗа ..41
2.1.2 Определение распределенной ветровой нагрузки на
2.1.3 Расчет устойчивости установки в транспортном
3 Расчет болтовых соединений на срез и растяжение 46
3.1 Расчет болтов для крепления рамы установки к раме КамАЗа 46
4 Расчет основного параметра утепления грунта ..47
Безопасность и экологичность проекта 53
1 Недостатки базовой конструкции (аналогов) по обеспечению безопасности
2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 54
3 Санитарные требования к помещению или открытой производственной
площадке для размещения проектируемого оборудования 54
5 Выделение вредных веществ 63
6 Проектные решения по обеспечению безопасности труда на
Проектируемом оборудовании в соответствии с ГОСТ 12.2.003 64
7 Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях ..66
8 Инструкция по безопасной эксплуатации установки 67
Экономическое обоснование проекта .69
1 Расчет затрат на утепление грунта при помощи ПКЗ с использованием
пеногенерирующей установки (проектный вариант) 69
2 Расчет затрат на разогрев грунта при помощи угля (базовый
3 Расчет затрат на экскавацию грунта 75
4 Экономия затрат на экскавацию 1 м3 сезонно-мерзлого грунта .83
5 Экономический эффект производства земляных работ с утеплением
карбамидоформальдегидным пенопластом 84
Список использованных источников .86
Объемы земляных работ при выполнении подготовительных работ по обустройству нефтяного месторождения составляют в среднем от 300 до 1000 м3 при этом трудоемкость разработки сезонно-мерзлых грунтов в зимний период года по Красноярскому краю возрастает в 3-4 раза что определяет и рост стоимости их разработки. В связи с малой изученностью грунтового фона площадок промышленного освоения нефтяных и газовых месторождений в малоосвоенных районах Сибири точность прогнозной оценки трудности разработки грунтов в зимних условиях невелика. В этой связи на первое место выдвигаются вопросы эффективной подготовки грунтов к разработке в зимний период года.
Для снижения трудоемкости разработки грунтов используется способ теплозащиты грунтов площадок промышленного освоения месторождений от сезонного промерзания с использованием пен - новых полимерных композиций обеспечивающих не только теплозащитные свойства но и обладающих новыми физико-механическими свойствами гидрофобной способностью и не имеющих объемной усадки. Приведенные удельные затраты на разработку подготовленных (утепленных) однородных грунтов траншейными экскаваторами снижаются на 10-15 % а удельные затраты на разработку подготовленных грунтов с гравийно-каменистыми включениями в первую очередь зависящие от гранулометрического состава и процентного содержания фракций в разрабатываемых грунтах в отдельных случаях могут снижаться и на 20 %.
Новые физико-механические свойства полимерных пен позволяют эффективно использовать полимерные композиции не только для утепления грунтов и строительных материалов но для теплозащиты карьерно-складских хозяйств буровых амбаров сырьевых и топливных материалов от сезонного промерзания.
Технико-экономическое обоснование проекта
В настоящее время существуют следующие способы утепления грунта:
Утепление грунтов снегом вначале зимы
Для накопления достаточного слоя снега оставляют стерню устраивают валики из грунта или снега или устанавливают щиты на расстоянии 10—15-кратной высоты валика или щита. Слой снега толщиной 1 —15 м в сочетании с предварительной вспашкой грунта отдаляет начало промерзания грунта на 15 мес а глубину промерзания сокращает в 3 раза.
Утепление грунтов соломой опилками шлаком и другими изолирующими материалами.
Укрытие грунтов полиэтиленовой пленкой
Применяют после выравнивания поверхности и уборки камней. Задерживает промерзание грунта на 2—3 недели.
Предохранение грунтов от промерзания введением в них химических реагентов (хлористый натрий и хлористый кальций а также нитрит и нитрат натрия нитрат кальция карбамид МКС НКМ). Задерживает промерзание на 10—15 суток.
Сейчас наиболее распространенными способами являются:
способ круглосуточного разогрева с применением угля;
утепление грунта путем нанесения на него заливочного карбамидоформальдегидного пенопласта (ПКЗ).
Экономическая оценка средств утепления грунта приведена в таблице 1 и на диаграмме.
Таблица 1 - Сравнительная характеристика стоимости затрат на утепление грунта
Наименование способа утепленияразогрева
Разогрев грунта с применением угля
Утепление 10 м2 грунта при помощи ПКЗ
Рисунок 1 - Диаграмма затрат
Описание работы установки
Установка смонтирована на автомашину что обеспечивает ее мобильность. Общий вид установки смонтированной на автомобиле КамАЗ-4308 представлен на рисунке 2. Для подачи сжатого воздуха используется компрессор типа ЗИФ-55 который транспортируется автомашиной КамАЗ-4308.
- бак компонентов 2 - насос 8 - бак кислоты 9 – компрессор 12 - насос 30 - автомобиль КамАЗ-4308 31 - пульт управления 32 – пенопласт
Рисунок 2 – Общий вид установки на базе КамАЗ-4308
Схема установки представлена на рисунке 3.
– бак компонентов 2 – насос 3 – емкость компонентов 4 – счетчик-литромер 5 – смеситель 6 – расходомер 7 – перепускной клапан 8 – бак кислоты 9 – компрессор 10 – редуктор давления 11 – емкость кислоты 12 – насос 13 – клапан обратный 14 15 16 – вентиль 17 – кран
Рисунок 3 – Схема установки пневмогидравлическая принципиальная
Водная эмульсия смолы и пенообразователя приготавливается в баке 1 емкостью 1400 л. Для этого насос 2 перекачивает компоненты из их тар 3 в бак 1. Объем перекачиваемых компонентов определяется по счетчику-литромеру 4. В бак 1 перекачивается 1390 л компонентов в т.ч. 580 л смолы карбамидоформальдегидной КФ-МТ015 70 л пенообразователя ПО-3 и 740 л воды. Производительность закачивания компонентов в бак должна быть не менее 100 лмин. После заправки бака 1 компонентами насос 2 перекачивает эмульсию из этого бака в смеситель 5. Расход эмульсии составляет 40 лмин и определяется по расходомеру 6. На линии подачи эмульсии в смеситель 5 предусмотрен перепускной клапан 7 рассчитанный на определенное давлении и предотвращающий подачу излишнего количества эмульсии. В случае необходимости эмульсия из бака 1 может быть слита через кран 17.
Соляную кислоту разбавляют в баке 8 емкостью 270 л. Перекачивание концентрированной кислоты из ее тары 11 и воды в бак 8 осуществляется
закачивающим устройством 12. Объем кислоты и воды определяется по счетчку-литромеру 6. В бак 8 перекачивается 265 л компонентов в т.ч. 45 л ортофосфорной кислоты 31% концентрации и 220 л воды. Производительность закачивания компонентов в бак 8 должна быть не менее 40 лмин. Расход разбавленной кислоты поступающей из бака 8 в смеситель 5 составляет 76 лмин и определяется по расходомеру 6. Кислота из бака 8 может быть слита через кран 17.
Из бака 8 кислота подается в смеситель под давлением сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха в баке 8 не превышает 3 ати. Сжатый воздух в бак 8 поступает от ресивера компрессора 9 через редуктор 10. Расход сжатого воздуха поступающего в бак 8 доходит до 01 м3мин.
Процесс изготовления ПКЗ происходит в смесителе 5. Эмульсия поступающая из бака 1 вспенивается сжатым воздухом поступающим от компрессора 9; во вспенивающуюся эмульсию из бака 8 вводится кислота. Твердеющая пена наносится на утепляемую поверхность. В смесителе 5 на линии эмульсии и кислоты установлены обратные клапаны 13.
Общий вид смесителя показан на рисунке 4. Он состоит из камер вспенивания эмульсии созревания пены отверждения созревшей пены.
– камера вспенивания 2 – ввод для сжатого воздуха 3 – вводы для эмульсии и отвердителя 4 – сетка 5 – резино-тканевый рукав 6 – камера отверждения 7 – гайка накидная 8 – прокладка 9 – переходник
Рисунок 4 – общий вид смесителя
Камера вспенивания 1 представляет собой металлический цилиндр с вводами для сжатого воздуха 2 и водной эмульсии смолы и пенообразователя 3. В камере происходит вспенивание эмульсии сжатым воздухом. Для лучшего вспенивания эмульсии создается турбулентный поток воздуха что обеспечивается пуском его через сетку 4.
В промежуточном рукаве 5 (длиной 10 м) происходит созревание пены т.е. полное вспенивание эмульсии.
Камера отверждения 6 представляет собой цилиндрическое колено с вводом для отвердителя 7. В ней готовая пена опрыскивается ортофосфорной кислотой и начинается твердение пены. Твердеющая пена изливается через резинотканевый рукав 8 (длиной 10 м) и наносится на утепляемую поверхность. Через 05-2 минуты на утепляемой поверхности происходит заметное твердение пены.
Управление установкой осуществляется с помощью вентилей 14 15 16 собранных на пульте управления. На этом же пульте монтируются приборы контроля (пневматический редуктор расходомеры счетчики-литромеры манометры).
Компоненты сжатый воздух эмульсия и кислота подаются по трубопроводам в качестве которых могут быть использованы резинотканевые рукава. Давление сжатого воздуха и эмульсии в трубопроводе до 5 ати кислоты – до 3 ати. На всасывающих патрубках устанавливаются фильтры обратные клапаны.
Привод насосов – механический от двигателя автомашины через коробки отбора мощности.
Сосуды и арматура на линии кислоты изготавливаются из кислотостойкой стали (например 18Н10Т) или из обычной стали с покрытием кислотостойким материалом на линии эмульсии – из обычной стали с антикоррозийным покрытием.
Баки и пульт управления монтируются на специальной раме которая устанавливается на кузов бортового КамАЗа с возможностью дополнительного крепления специальными приспособлениями.
Для монтажа составных частей установки на спец. раму используется покупные изделия (компрессор арматура трубопроводы насосы и т.д.) и специальные изделия где дополнительно разрабатывается рабочий проект (схемы) крепления всего технологического оборудования и его монтажа в зависимости от комплектации и типоразмеров автомобиля.
У пульта управления установки оборудуется рабочее место оператора.
Установка обеспечивается автономным освещением. Освещаются платформа автомашины пульт управления и место нанесения ПКЗ.
Для перевода установки в транспортное состояние свертываются трубопроводы и укладываются на платформе автомашины. Процессы свертывания и развертывания трубопроводов а также укладки их на платформе автомашины механизируются.
Габариты установки мм:
При консервации установки баки и трубопроводы промывают от компонентов и эмульсии. Установку снимают с платформы автомашины и хранят в закрытом помещении или под навесом. Насосы консервируются по обычной технологии.
В описанной выше установке возможен другой вариант заправки бака кислоты. Закачивание кислоты и воды в бак 8 и подачу кислоты из бака 8 в смеситель 5 можно осуществлять с помощью специального насоса. В этом случае бак 8 не работает под давлением что значительно упрощает изготовление установки в целом.
Емкости баков установки зависят от типа и грузоподъемности агрегатируемой машины. Указанные выше значения емкостей баков приняты при агрегатировании установки с автомашиной КамАЗ-4308.
Для удобства обслуживания установки соединения резинотканевых рукавов с камерами вспенивания и отверждения смесителя выполняются быстроразъемными.
Переносная установка для получения вспененных самоотверждающихся композиций
Сутьизобретения: Изобретение относится к технологическому оборудованию в частности к переносным устройствам для изготовления и нанесения быстротвердеющих термостойких полимерных покрытий. Переносная установка содержит помещенную в термозащитный чехол емкость с двумя секциями. Одна секция выполнена в виде реактора с ультразвуковым диспергатором и массообменным термостатирующим и турбулизирующим устройством. Вторая секция служит для приема и подачи отвердителя. Установка содержит энергоисточник ручной управляемый распылитель эмульсатор камеру дифференцированного стартового времени вспенивания эмульсии и отверждения пены. Переносная установка содержит реактор для стабилизации и созревания пены выполненный в виде гофрированного шланга соединенного с эмульсатором который соединен с камерой дифференцированного стартового времени и с ручным управляемым распылителем. Установка универсальна проста в обслуживании имеет высокую надежность экологически чистая.
Номерпатента: 2167060
Класс(ы)патента: B29C6720 B29C4446 A62C500 A62C502 B29K101:00.
Установка для изготовления изделий из пенопласта
Использование: формование изделий из пенопластов преимущественно изготовление крупногабаритной тары сложной формы в электронной радиотехнической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: установка содержит многоярусную формовочную камеру образованную горизонтально расположенными с возможностью перемещения в вертикальной плоскости посредством механизма поджатия нагревательными плитами и размещенными между ними на горизонтальных направляющих посредством опор качения формами каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия с приводом ее возвратно-поступательного перемещения. Расположенные с противоположной стороны формовочной камеры относительно размещенного на подвижном столе привода перемещения форм направляющие форм выполнены в виде направляющих элементов с возможностью контакта с соответствующими направляющими форм формовочной камеры и установлены соответственно на подвижном столе. Подвижный стол смонтирован с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости и выполнен охватывающим формовочную камеру. Над направляющими элементами смонтирована каретка с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в перпендикулярном к ним направлении и несущая механизмы загрузки вспенивающего материала выгрузки изделий и смазки форм.
Номер патента: 2026188
Класс(ы)патента: B29C6720 B29K105:04.
Способ получения пенопласта из пенообразующей и смоляной композиции и установка для его осуществления
Сутьизобретения: Использование: изобретение относится к области получения тепло- и звукоизолирующего пенопласта и может быть использовано в строительной и судостроительной промышленности транспортном машиностроении и других отраслях промышленности преимущественно в виде передвижной установки. Сущность изобретения: в качестве пенообразователя используют композицию из триэтаноламиновой соли лаурилсульфата ортофосфорной кислоты и резорцина в воде.
Из указанной композиции при предварительном вспенивании получают пену а затем в последнюю вводят распылением смоляную композицию на основе карбамидформальдегидной смолы. Для осуществления этого способа смесительная камера 4 снабжена устройством для распыления смоляной композиции например форсункой 13 связанной с емкостью 2 заполненной композицией. Емкость 1 заполнена пенообразователем с отвердителем и связана с пеногенератором 3. Устройство для распыления может быть выполнено в виде форсунки 13 а источник сжатого воздуха - в виде компрессора 5. Под воздействием сжатого воздуха поступающего вместе с пеной из пеногенератора 3 и сжатого воздуха от форсунки 13 в смесительной камере 4 происходят дальнейшее интенсивное пенообразование и смешивание пены с распыляемой смоляной композицией. В результате обеспечивается приблизительно двойная по сравнению с известными способами кратность пены на выходе из смесительной камеры в формообразующий инструмент 12. 2
Номер патента: 2139191
Класс(ы)патента: B29C6720 C08J906.
Устройство для получения пенопластов
Сутьизобретения: Использование: в строительной промышленности в частности для герметизации стыков зданий пенопластом. Устройство содержит камеру смешения с внутренним диаметром соответствующим диаметру выходного отверстия с двумя подводящими патрубками. Мешалка выполнена в виде жестко закрепленной на стержне винтовой спирали расположенной вдоль продольной оси камеры. Количество витков спирали в верхней части камеры до подводящих патрубков и в нижней части после подводящих патрубков равно соответственно двум. Нижний конец стержня мешалки расположен на уровне
нижней кромки соосных отверстий подводящих патрубков. А также спираль выполнена жесткой а угол подъема равен 30-35o шаг спирали соответствует диаметру подводящих патрубков. Причем расстояное от нижнего конца спирали до выходного отверстия камеры 15-2 мм.
Номерпатента: 2055000
Устройство для получения вспененных материалов
Сутьизобретения: Использование: оборудование для производства вспененного теплоизоляционного материала. Сущность изобретения: устройство содержит емкости для компонентов и смесительную головку с запорно-регулирующим элементом на выходе. Насос одной из емкостей выполнен в виде расположенных параллельно друг другу пар дозирующих и силовых цилиндров. Штоки каждой пары жестко соединены между собой и выполнены на части длины в виде зубчатых реек находящихся в зацеплении с зубчатым колесом установленным между ними.
Номерпатента: 2015912
Способ получения изделий из карбамидного пенопласта
Сутьизобретения: Использование: в строительстве для теплоизоляции кровельных и цокольных перекрытий а также ограждающих конструкций. Сущность изобретения: способ получения изделий из карбамидного пенопласта включает приготовление рабочих растворов компонентов вспенивание их сжатым воздухом формирование и отверждение полученной пены сушку.
После формования материал сушат в тоннельной печи при 92 - 98oС. При этом в течении 9 - 10 минут материал перемещают конвейером подсушивая его с одной стороны после чего его разрезают на готовые изделия переворачивают и перемещают конвейером в обратную сторону подсушивая изделия с другой стороны.
Номерпатента: 2051799
Способ получения пенопластовой смеси в частности для теплоизоляционного материала смесительная головка для его осуществления и теплоизолирующий материал
Сутьизобретения: Использование: изготовление теплоизоляционных материалов для покрытия больших площадей. Сущность изобретения: способ получения пенопластовой смеси включает ввод и перемешивание компонентов смеси в смесительной камере посредством смесительной головки предназначенной для не менее двух компонентов. Причем один из компонентов смеси вводимый вблизи подшипникового узла подают в зазор между запорной крышкой и верхней дискообразной торцевой поверхностью мешалки и под действием центробежной силы направляют далее после чего перемешивают со
вторым компонентом. Готовую для вступления в реакцию смесь выводят под действием центробежной силы и силы тяжести и распределяют на подложке с
последующим вспениванием. Корпус смесительной головки установлен на раме и выполнен в виде смесительной трубы. Лопастная мешалка смонтирована на консольном валу закрепленном в подшипнике запорной крышки. Корпус лопастной мешалки расположен вдоль всей длины смесительной трубы и имеет на своей цилиндрической поверхности два участка первый из которых содержит несколько рядов шипов а второй - транспортный шнек. Выходное отверстие смесительной трубы выполнено с фаской для придания конусности
выходящему потоку. Теплоизолирующий материал содержит уплотняющий слой в виде пленочного полотна соединенный со слоем теплоизоляционного материала и изолирующий слой. Слой теплоизоляционного материала изготовлен из пенополиуретана или полистирольного пенопласта или экструдированного полистирола слой теплоизолированного материала выполнен в виде разрезанных на полосы ветвей полученных на ламинатной машине или в виде полос соединенных посредством кашировочного слоя из полимерной пленки или металлической фольги или битумного уплотнительного полотна с уплотняющим и изолирующими слоями. Слой теплоизоляционного материала имеет прямоугольное или клинообразное поперечное сечение изолирующий слой выполнен со стороны противоположной кашировочному слою с диффузионными каналами.
Номерпатента: 2070856
Класс(ы)патента: B29C6720 B29B740 E04D510.
1 Характеристика готового продукта
Пена представляет собой термореактивный пористый материал белого цвета с открыто-ячеистой
структурой изготовленный смешиванием распыленной карбамидо-
формальдегидной смолы с полученной воздушно-механическим путем
пенной массой состоящей из водного раствора поверхностно-
активного вещества и кислотного отвердителя.
По физико-механическим характеристикам пена должна
соответствовать требованиям [1] указанный в таблице 2 [2] .
Отпускная влажность пены не должна превышать 12%.
Таблица 2 - Показатели ПКЗ
Наименование показателей
Плотность в сухом состоянии кгм3
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации МПа не
Коэффициент теплопроводности воздушно-сухом состоянии Втм. к нс более
Морозостойкость циклы не менее
Водопоглощение за 24 часа % по
2 Характеристика исходного сырья
Для производства пены карбамидоформальдегидной заливочной ПКЗ используются следующие материалы:
смола карбамидоформальдегидная КФ-МТ015 [3] представляющая собой продукт полидексации карбамида или раствора карбамида и формальдегида.
Внешний вид - однородная суспензия от белого до светло-желтого цвета без механических включений.
Массовая доля сухого остатка - 65.5±2.0
Массовая доля свободного формальдегида % не более 0.15.
Вязкость условная по вискозиметру ВЗ-4 с 50-80 -после изготовления в конце гарантийного срока хранения не более 200. Концентрация водородных ионов рН 7.5-8.5. Время желатинизации при 20±1 с ч не менее 8.
Смолу транспортируют в зимнее время в цистернах имеющих
водяную рубашку или теплоизоляцию в летнее время - при
температуре воздуха выше 26 С° не более 10 суток хранят смолу при 5~20 С° в чистых закрытых емкостях защищенных от воздействия
солнечных лучей и атмосферных осадков периодически перемешивая.
Гарантийных срок хранения смолы 45 суток со дня изготовления. По истечении указанного гарантийного срока смолу испытывают на соответствие требованиям технических условий.
Пенообразователь ПО-3 [4] представляет собой триэтаноламиновую соль алькилсульфата полученную сулдьфатированием синтетических первичных спиртов фракции С10-С16 хлорсульфоновой кислотой и последующей нейтрализацией сульфоэфира техническим триэтаноламином.
Внешний вид - легкоподвижная жидкость от коричневого до темно-
Водородный показатель (рН) 10%-ного водного раствора 6.0-8.0.
Содержание активного вещества % не менее 37. Содержание сульфатов в пересчете на сернокислый триэтаноламин % не менее 12.0.
Пенообразователь №3 хранят в закрытой таре в закрытых складских помещениях. Перед использованием продукт необходимо нагреть до 30-35 с. Гарантийный срок хранения пенообразователя ПО-3 один год со дня изготовления продукта.
Кислота ортофосфорная техническая [5] представляющая собой продукт гидратации фосфорного ангидрида образующегося при сжигании желтого фосфора.
Ортофосфорную кислоту хранят в стальных футерованных закрытых емкостях или стеклянных бутылях. Гарантийных срок хранения технической ортофосфорной кислоты - шесть месяцев со дня изготовления.
Все применяемые материалы должны иметь технические паспорта завода изготовителя и удовлетворять по качеству требованиям соответствующих ГОСТОВ и ТУ.
3 Состав и свойства ПКЗ
Исходными материалами для получения быстротвердеющей пены служат карбамидоформальдегидная смола КФ-МТ015 [3] пенообразователь ПО-3 [4] ортофосфорная кислота [5] и вода [6].
Соотношение этих компонентов (по объему) для получения ПКЗ:
смола карбамидоформальдегидная КФ-МТ015 - 35%
пенообразователь ПО-3 - 4%
ортофосфорная кислота 31% концентрации - 16%.
Смола пенообразователь и кислота широко производятся нашей промышленностью поэтому они дефицита не представляют.
Соляная кислота служит отвердителем для поликонденсации вспененной смолы. Для изготовления ПКЗ пригодна любая вода не содержащая соду или щелочь так как при их содержании происходит нейтрализация кислоты и пена не твердеет.
Быстротвердеющая пена ПКЗ является мелкопористым материалом белого цвета. Объемная масса воздушно-сухого образца ПКЗ колеблется в пределах 10-15 кгм3.
Влажность быстротвердеющей пены сразу после изготовления колеблется в пределах 400-500% (весовая) а после высыхания в естественных условиях снижается до 90-100%.
Быстротвердеющая пена является поропластом так как в ней преобладают открытые поры. Как все открытопористые материалы ПКЗ гидрофильна. Увлажнение ее происходит от жидких осадков выпадающих в период между ее нанесением и наступлением устойчивых морозов. Зависимость влажности ПКЗ от количества осадков выпадающих в период между ее нанесением и временем устойчивого перехода температуры воздуха через 0 0С полученная по данным наблюдений в различных климатических районах приведены на рисунке 5. Для практического расчета основных параметров утепления грунта (толщины утепления и рационального срока его нанесения) можно принять что в течение зимнего периода влажность ПКЗ остается постоянной.
Рисунок 5 – Зависимость влажности ПКЗ от количества осадков
После нанесения ПКЗ на грунт наблюдается технологическая усадка ее. При нанесении ее в рациональные сроки усадка происходит в период 7-10 дней и колеблется в пределах 5-15% от первоначальной толщины. При расчете основных параметров утепления грунта можно принять усадку равную 10%.
Удельная теплоемкость ПКЗ составляет 034 ккалкг.град. Коэффициент теплопроводности ПКЗ зависит от температуры объемной массы и влажности. Для практических расчетов следует учитывать только зависимость коэффициента теплопроводности ПКЗ от влажности так как влияние изменения объемной массы и температуры на коэффициент теплопроводности ПКЗ незначительно по сравнению с влажностью. Зависимость эффективного коэффициента теплопроводности ПКЗ от влажности представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Зависимость эффективного коэффициента теплопроводности ПКЗ от влажности
Физические свойства ПКЗ в течение зимнего периода изменяются весьма незначительно поэтому для практических расчетов теплоизоляционные свойства ее можно принять постоянными.
Проводились опытные работы по определению эффективности утепления узких полос грунта. Регулярные измерения на опытном участке показали что температура поверхности утепленного грунта не опускалась ниже -02 0С (рисунок 7) т.е. утепленный грунт практически оставался в талом состоянии. Проходкой шурфов определяли промерзание утепленного грунта. Результаты показаны на рисунке 8. Наблюдения доказали эффективность утепления узких полос грунта для проходки траншей и каналов в зимнее время.
Рисунок 7 – Промерзание грунта под теплоизоляционным слоем
Рисунок 8 – Изменение во времени температуры грунта в середине утепленной полосы на различных глубинах: 1 – 2 м; 2 – 1 м; 3 – 05 м; 4 – 02 м; 5 – под теплоизоляцией
4 Основные неисправности и способы их устранения
Таблица 3 – Основные неисправности и способы их устранения
ПРИЗНАКИ неисправности
ПРИЧИНЫ неисправности
неудовлетворительные качества пены неоднородность низкая стабильность
нарушена рецептура повышенная жесткость воды не отрегулированы давление и расходы сжатого воздуха
отрегулировать подачу компонентов давление и расход сжатого воздуха
Неудовлетворительное качество сырого пенопласта замедленное или неполное отверждение воды повышенная усадка сильный запах формальдегида
Нарушена рецептура пены не отрегулирован _ факел распила смолы забилась линия подачи или смеситель
Отрегулировать подачу компонентов и факел распыла смолы прочистить смеситель
снижение производительности установки нарастание давления подачи рабочих растворов
Забился смеситель или шланги
периодическое отключение дозировочных насосов
5 Нормы расхода материалов
Согласно техническим условиям [1] [2] пена может изготавливаться различной плотности - 30 80 и 120 кгм3.
В таблице 4 приведены нормы расхода материалов для ПКЗ в зависимости от плотности. Потери компонентов приняты равными 5%.
Таблица 4 – Нормы расхода материалов
Наименование материалов
расход материалов кг на 1 м3
Ортофосфорная кислота
6 Контроль производства
Таблица 5 – Контроль производства
Значение показателей
контролируе-мый показатель
Приготовление раствора карбамидоформальдегидной смолы
не более 70 сек по вискозиметру ВЗ-4
I раз после приготовления
раз после приготовления
ежечасно в течении работ
Приготовление раствора
концентрация кислоты
перед началом работы
Контролируемый показалеть
Подача рабочих растворов к смеси
Давление воздуха и компонентов
Согласно настоящей инструкции
кратность вспенивания
-40 в зависимости от требуемой плотности ПКЗ
после запуска установки
Образование сырой пены
гелеобразование пены по всему объему
после пуска установки
1 Расчет на прочность бака кислоты
1.1 Расчет цилиндрической обечайки.
Толщина стенки цилиндрической обечайки бака находящегося под давлением определяется по формуле:
где - толщина обечайки в см;
- внутренний диаметр цилиндра - =250мм;
- расчетное давление (избыточное) в кгсм² ;
- коэффициент прочности цилиндра ;
- допускаемое напряжение в стенке в кгмм²
- номинальное допускаемое напряжение ;
- поправочный коэффициент для данного случая;
для стали 12×18Н10Т [7] – расчетный предел прочности при растяжении. .
- прибавка к расчетной толщине стенки в мм мм.
Величина допустимого рабочего давления в барабане:
Для того чтобы пользоваться формулами 1 и 2 необходимо выдержать следующее условие:
- условие выполняется.
Тогда величина допускаемого рабочего давления в баке:
1.2 Расчет плоского круглого днища
Толщина плоских приварных днищ глухих определяется если выполняются два условия а именно:
где - толщина стенки цилиндрической части обечайки в мм ;
- расчетное давление в кгсм² ;
- внутренний диаметр обечайки в мм ;
- допускаемое напряжение в кгмм² .
Подставляем наши значения в формулы 3 и 4:
Условие выполняется тогда высчитываем по формуле:
Наше днище имеет толщину мм поэтому требуются дополнительные ребра жесткости.
1.3 Расчет на прочность рёбер жесткости
Определяем допускаемую величину давления на диск без ребер:
где - толщина днища в см мм;
- внутренний радиус цилиндра в см;
- предел прочности для стали 12×18Н10Т [7] = 5200 кгсм²;
- 0488 – коэффициент.
Определяем давление воспринимаемое ребрами жесткости:
где =6кгсм² - расчетное давление;
Определяем давление на единицу длины приведенного ребра жесткости:
Определяем высоту ребра в см.
Высота ребра – Н в см толщину ребра принимаем 08 см число ребер .
Нами предложено ребро Н=4 см что вполне удовлетворяет данным условиям.
1.4 Расчет фланцевого соединения. Расчет болтового соединения
Расчетное усилие на болты вычисляется по формуле:
где - коэффициент затяжки ;
- средний диаметр прокладки =279 см;
- расчетное давление.
Тогда по формуле 10:
Напряжение в болтах вычисляется по формуле:
где - количество болтов =12;
- внутренний диаметр резьбы болта см;
- предел текучести для стали 12×18Н10Т – 2000 кгсм².
Крышку фланца крепим 12 болтами М12 из стали 12×18Н10Т.
Расчет фланца на изгиб.
Изгибающий момент в сечении АВ:
где - коэффициент учитывающий что частота момента воспринимается поворотной деформацией фланца. Если труба очень жесткая то отношение к фланцу и сечение АВ не поворачивается то ;
- расчетное усилие действующее на болты в кг ;
- плечо равное разности расстояния между диаметром расположения болтов и средним диаметром прокладки делённой пополам;
- средний диаметр сечения АВ.
Напряжения изгиба в опасном сечении фланца (сечение АВ):
следовательно условие прочности выполняется.
2 Расчеты подтверждающие работоспособность установки
2.1 Расчет устойчивости пеногененирующей установки(ПГУ)
Проектируемое оборудование монтируется на КамАЗ-4308.
Целью расчета является определение предельных углов наклона опорной поверхности в транспортном положении при которых возможно передвижение ПГУ без опрокидывания и определение коэффициентов грузовой устойчивости в рабочем положении.
В расчете принята правая система координат:
- ось X совпадает с поверхностью грунта положительное направление оси Х - противоположное направление движения установки;
- ось Z направлена вертикально вверх;
- начало координат совпадает с передней частью КамАЗа.
2.1.1 Центр тяжести установки на базе КамАЗа
Расчетная схема представлена на рисунке 9
Рисунок 9 - Расчетная схема установки
Эксплуатационный вес КамАЗа с постоянно навешанным оборудованием: рама установки сама установка GT = 170 кН.
Координаты центра тяжести КамАЗа с оборудованием:
Zк = 1670 мм; Хк=3200 мм.
2.1.2 Определение распределенной ветровой нагрузки на установку
Ветровая нагрузка на установку определяется как сумма статической (нормативной) и динамической составляющих.
Распределенную ветровую нагрузку на единицу расчетной площади элемента конструкции или груза в данной зоне высоты определяем по формуле:
гдеq – динамическое давление ветра на высоте h = 10 м над поверхностью земли вне зависимости от района установки но с учетом назначения установки q = 125 Па;
k – коэффициент учитывающий изменение динамического давления по
высоте при h = 10 м k = 1;
с – коэффициент аэродинамической силы с = 12;
n – коэффициент перегрузки n = 1.
Динамическая составляющая ветровой нагрузки (вызванная колебаниями установки от пульсации ветра и действующая в месте приложения нормативной ветровой нагрузки) определяется по формуле:
гдеmn – коэффициент пульсации ветра принимаемый в зависимости от
высоты опорных болтов установки над поверхностью земли H0
при H0 = 0 20 м mn = 012;
x - коэффициент динамичности принимаемый в зависимости от периода
Суммарная распределенная ветровая нагрузка на единицу расчетной площади:
2.1.3 Расчет устойчивости установки в транспортном положении
Расчетом определяются предельные углы продольного и поперечного уклонов на которых КамАЗ с установкой может стоять не опрокидываясь.
КамАЗ заторможенный на наклонной поверхности не опрокинется при увеличении угла наклона поверхности до значений:
гдеxк zк – координаты центра тяжести КамАЗа с установкой в транспортном положении
(начало координат – передний бампер автомобиля);
B – база КамАЗа B = 42 м;
- преодолеваемый угол наклона твердого сухого пути для
базового шасси КамАЗа-4308.
Таким образом предельный угол преодолеваемый автомобилем на подъеме - = 62° на уклоне - = 30°.
Рисунок 10 – Расчетная схема для определения поперечной устойчивости
Поперечную устойчивость установки рассматриваем с учетом того что при наличии балансирной подвески передних колес опрокидывание машины в поперечном направлении будет происходить относительно линии АВ (проходящей через центр переднего моста и ось заднего колеса).
По формуле определим:
Предельный угол поперечной устойчивости машины относительно линии АВ:
При опрокидывании машины относительно линии ВС (линия проходящая через два колеса - переднее и заднее):
где2520 мм – поперечный габаритный размер КамАЗа.
Таким образом предельный угол при опрокидывании автомобиля относительно линии АВ – 25 0 а относительно линии ВС – 37 0.
3 Расчет болтовых соединений на срез и растяжение
3.1 Расчет болтов для крепления рамы установки к раме автомобиля
Для крепления рамы установки к раме автомобиля используем болтовые соединения принимаем количество болтов М16×2 [9] 24 штуки.
Условие прочности резьбы на срез имеет вид
где Q — осевая сила кг;
Аср — площадь среза витков нарезки мм2;
Здесь — высота гайки;
— коэффициент учитывающий ширину основания витков резьбы: для метрической резьбы для винта
Если винт и гайка из одного материала то на срез проверяют только винт так как .
Осевая сила Q=5500 Н (равна силе с которой вес всего оборудование действует на болты) высота гайки =15 мм (для М16) [ср]=41 кгмм2.
Аср=314×16×075×15=5652 мм2.
Тогда ср=55005652=97 кгмм2 ≤ 41 кгмм2 следовательно условие прочности выполняется.
Условие прочности нарезанной части стержня на растяжение имеет вид
где расчетная площадь .
dr=d - 09p где р – шаг резьбы (р=2).
Ар=314×14224=1583 мм2.
Тогда p=55001583=347 кгмм2 ≤ 60 кгмм2 следовательно условие выполняется.
4 Расчет основного параметра утепления грунта
Основным параметром утепления грунта является толщина утепления.
Наносимая толщина утеплителя требуемая для предохранения грунта от промерзания определяется по формуле:
Где hи – толщина утеплителя при его нанесении м.
Ky – коэффициент усадки для БТП=11.
Lи – эффективный коэффициент теплопроводности утеплителя ккалм. час.град.
Kр – коэффициент влияния объемной массы грунта.
Kw – коэффициент влияния влажности грунта.
R0 – общее термическое сопротивление требуемое для предохранения грунта от промерзания м2 час.градккал.
Rсн – термическое сопротивление снега м2 час.градккал.
Термическое сопротивление снега рассчитывается по формуле:
Где hсн – высота снежного покрова м.
Lсн – коэффициент теплопроводности снега ккалчас.град. определяется по формуле Lсн = 0018+087Рсу.
Коэффициент Kр при объемной массе грунта
при 1700 кгм3 – 085.
Зависимость коэффициента Kw от весовой влажности грунта:
при влажности 8% - 135
при влажности 20 % - 071.
Согласно наших данных среднемесячная температура воздуха:
По высоте снежного покрова предположим:
За среднюю плотность снежного покрова принимаем – 02 тм3
Продолжительность грунта от промерзания составляет:
Количество градусочасов отрицательной температуры для:
Октябрь - 7×744=5208=52т.
Ноябрь – 24×720+5208=22488=225т.
Декабрь – 31×744+22488=45552=455т.
Январь – 31×744+45552=68616=686т.
Февраль – 29×672+68616=88104=88т.
Март - 17×744+88104=100752=101т.
Допустимую глубину промерзания при разработке утепленного грунта допускаем 04м.
Исходя из расчетного количества градусочасов и допустимой глубины промерзания утепленного грунта равной 04м общее термическое сопротивление требуемое для предохранения от промерзания грунта
Определяем коэффициент теплопроводности снега:
Lсн = 0018+087×02=0192 ккалм.час.град.
Термическое сопротивление снега составляет:
Мы считаем что утепление буртов должно производиться из предварительно изготовленных ПКЗ исходя из этого весовая влажность утеплителя будет минимальной и не будет превышать 200%.
Эффективный коэффициент теплопроводности ПКЗ Lи=005 ккалм.град.час при 200% влажности.
По формуле (25) рассчитываем толщину утеплителя требуемую для предохранения от промерзания грунта.
).при Kр-1500 кгм3 при Kw-8%
). при Kр-1500 кгм3 при Kw-20%
). при Kр-1700 кгм3 при Kw-8%
). при Kр-1700 кгм3 при Kw-20%
При разработке грунта в течении октября утепление грунта не требуется. Толщина утеплителя минимальна или отрицательна.
При разработке грунта в начале декабря максимальная толщина утеплителя не превышает 8 см.
При разработке грунта в начале января максимальная толщина утеплителя не превышает 26 см.
Таким образом использование пеноутеплителя позволяет существенно уменьшить понижение температуры утепленного грунта и уменьшить глубину его промерзания что позволяет уменьшить эксплуатационные затраты на разработку сезонно-мерзлого грунта траншейными экскаваторами. На глубине 12 м в декабре месяце температура суглинка северной зоны Красноярского края утепленного полимерной пеной стабилизируется на уровне 16 °С.
Безопасность и экологичность проекта
В Красноярском крае существует крайняя необходимость утепления грунта при строительстве и эксплуатации магистральных и промысловых нефтепроводов. Одним из эффективных способов подготовки грунта к зимней разработке является предохранение грунта от промерзания теплоизоляционными материалами.
При утеплении грунта огромное внимание уделяется безопасности и экологичности производства ресурсосбережению и охране окружающей среды. Для предотвращения аварийных ситуаций и снижения затрат на экскавацию мерзлого грунта при строительстве и эксплуатации нефтепроводов прогрессирует процесс автоматизации и механизации производства работ.
В данном проекте предложен намного более безопасный способ утепления и подготовки грунта к зимней разработки с помощью полимерных материалов.
1 Недостатки базовой конструкции (аналогов)
по обеспечению безопасности труда
В настоящее время для утепления грунта используют различные методы и способы (утепление с помощью опилок шлака утепление грунта снегом в начале зимы укрытие грунта полиэтиленовой пленкой электороподогрев грунта утепление углем ). Недостатками опилок шлака электро подогрева по обеспечению безопасности труда является:
Повышенная пожароопасность из-за возможности появления искры в процессе эксплуатации.
2 Анализ опасных и вредных производственных факторов
Проектируемый технологический процесс связанный с утеплением грунта обладает рядом опасных и вредных производственных факторов:
возможность травмирования движущимися частями машин и механизмов;
возможность поражения кислотой (в состав установки входит бак кислоты работающий под давлением;
возможность пожара взрыва.
Категория размещения проектируемой конструкции машины по [10]: 1-я – на открытом воздухе.
3 Санитарные требования к помещению или открытой производственной площадке для размещения проектируемого оборудования
Согласно с требованиями охраны труда и [11] данному технологическому процессу соответствует группа 1б (вызывает загрязнение одежды и рук). К санитарной характеристике данной группы относятся процессы вызывающие загрязнения тела и рук веществами 3-го и 4-го класса опасности. Санитарно-бытовые помещения предусматривают в зависимости от групп производственных процессов и включают в себя гардеробные умывальные уборные душевые помещения для хранения сушки и чистки спецодежды. В состав спецодежды входят: головной убор обувь рукавицы перчатки средства защиты глаз комбинезон куртка.
В климатических условиях России а именно Красноярского края (V – климатический пояс умеренный) работающие на открытой территории и в не отапливаемых помещениях (строители геологи нефтяники работники
сельского хозяйства лица занятые торговлей на открытой территории обслуживающие холодильные установки авиатехники и др.) большую часть года подвергаются воздействию ветра и холода.
Холод является одним из вредных факторов. Обусловливая общее и локальное охлаждение он вызывает напряжение различных функциональных систем человека приводит к снижению работоспособности увеличению травматизма нарушению здоровья.
Основная роль в защите человека от холода принадлежит поведенческой терморегуляции которая заключается в активном целенаправленном регулировании термической нагрузки на организм поскольку биологические возможности человека весьма ограничены [12].
Большое значение при проведении работ на открытой территории и в не отапливаемом помещении в холодный период года приобретают средства индивидуальной защиты от холода теплофизические параметры которых соответствуют условиям их использования обеспечивая должную защиту от охлаждения.
Сложность создания СИЗ заключается в противоречивости требований к ним: СИЗ одновременно должны обладать высокими теплозащитными показателями малой массой не ограничивать свободу движений защищать от внешней и производственной влаги ветра и не препятствовать удалению влаги с поверхности тела человека.
Создание СИЗ в соответствии с гигиеническими требованиями осложняется изменчивостью метеорологических условий физической активности человека продолжительности его пребывания на холоде особенностями теплообмена в области головы стоп кистей низкой эффективностью их утепления.
Работы по эксплуатации установки проводятся в течение 15 месяцев осенью(при температуре не ниже -100С).
Определим теплоизоляцию комплекта СИЗ от холода.
Теплоизоляция комплекта СИЗ (Iк м2· °СВт) рассчитывается по формуле:
Для расчета величины теплоизоляции необходимы сведения о величинах Тк и qп а также температуре окружающей среды (Тв) при которой предполагается эксплуатировать одежду.
Используя приложение 2 МР 2.2.8.2127-06 "Гигиенические требования к теплоизоляции комплекта средств индивидуальной защиты от холода в различных климатических регионах и методы ее оценки" [12] выбираем климатическую зону IБ температура окружающей среды Тв = - 10 о С скорость ветра равна 13 мс.
Расчет величины теплового потока необходимого для определения должной теплоизоляции комплекта СИЗ.
Величина qп вычисляется в соответствии с уравнением теплового баланса:
qп = qконв. + qрад. = qм – W –qк.дых. – qисп.дых – qисп.к + qт.с. (28)
где W - эффективная мощность механической работы Втм2;
qк.дых - теплопотери конвекцией при дыхании Втм2;
qисп.дых - теплопотери испарением влаги при дыхании Втм2;
qисп.к - потери тепла испарением влаги с поверхности Втм2;
qт.с - изменение теплосодержания в организме Втм2.
Изменение теплосодержания в организме представляет собой разность между величиной qм и суммой теплопотерь организма.
Величина qк.дых. может быть определена по формуле:
где Твыд. - температура выдыхаемого воздуха °С вычисляемая по формуле:
Величина qдых. вычисляется по формуле:
где Рвыд. - давление насыщенного водяного пара при температуре выдыхаемого воздуха (Твыд.) кПа;
Рв - давление водяного пара в атмосфере кПа.
Если для изготовления одежды используются паропроницаемые материалы то расчет потерь тепла испарением с поверхности тела человека может быть осуществлен по формуле:
где S - площадь поверхности тела обнаженного человека м2 (по Д' Буа).
Примечание. Средняя поверхность тела человека составляет 18 м2.
Для изготовления одежды предполагается использовать паропроницаемые материалы (индекс паропроницаемости пакета материалов составляет 030 и более) тогда величина теплового потока вычисляется:
При необходимости регламентации времени пребывания на холоде величина qп рассчитанная для случая сохранения теплового комфорта может быть увеличена в соответствии с допускаемой степенью охлаждения человека и продолжительностью его пребывания на холоде. Величина дефицита тепла в организме (Д) не должна превышать 52·Вт·чм2. Данная степень охлаждения человеком воспринимается как "прохладно" т.е. она является безопасной с позиций влияния на состояние его здоровья [13].
Величина qп используемая для вычисления теплоизоляции может быть определена с учетом планируемого времени непрерывного пребывания на холоде ( час):
где qп.к. - величина теплового потока при условии сохранения теплового комфорта.
При непрерывном пребывании на холоде например в течение трех часов для расчета теплоизоляции комплекта величину следует принять равной 17741 Втм2.
Значение средневзвешенной температуры кожи определяется в соответствии с допускаемым теплоощущением и уровнем энергозатрат. Для теплоощущения «комфортно» величина Тк равна:
Величина теплоизоляции комплекта для обеспечения теплового комфорта в течение длительного времени при уровне энерготрат 232 Втм2 рассчитывается из значений qпк и Тк равных соответственно 16008 Втм2 и 2785 °С:
Ik=(2785-(-10))16008=0236 (141 кло)
Величина Iк при допущении некоторого охлаждения (прохладно) по истечении трех часов определяется исходя из величин qп и Тк равных соответственно 17741 Втм2 и 287 °С:
Ik=(287-(-10))17741=0218 (121 кло)
Для условий воздействия ветра и выполнения физической работы вводится поправка в величину Iк рассчитанную для относительно спокойного воздуха которая определяется по формуле:
где В - воздухопроницаемость внешнего слоя спецодежды измеренная при перепаде давления 49 Па дм3м2·с;
- скорость ветра мс;
С – теплоизоляция в %.
Для II климатического региона согласно таблице 2 раздела 7 МР 2.2.8.2127-06 следует изготовить комплект имеющий теплоизоляцию 0752 м2*С0Вт. В качестве верха использовать материал имеющий воздухопроницаемость 20 дм3м2с. Исходя из указанной средней величины
теплоизоляции комплекта ее распределение следует осуществлять в соответствии с коэффициентами (к) приведенными в графе 2 табл.1 (Iк к) МР 2.2.8.2127-06.
Применительно к Ik=0752 м2*С0Вт теплоизоляция на различных участках тела: голова – 049; туловище – 131; плечо и предплечье – 124; кисть – 066; бедро и ягодицы – 108; голень – 081; стопа – 077.
Интегральный показатель условий охлаждения (обморожения) – ИПУОО
следует определять согласно уравнению:
ИППУОО=34654-04664tв+06337 (37)
где tв - температура воздуха о С;
- скорость ветра мс.
ИППУОО=34654+04664×10+06337×13=4014
Согласно таблице 3 МР 2.2.7.2129–06 охлаждение поверхности тела отсутствует.
Зависимость риска обморожения от интегрального показателя условий
охлаждения (ИПУОО балл) по таблице 1 составляет: риск обморожения – умеренный продолжительность безопасного пребывания на холоде – не более 60 мин.
При работе на установке особую предостороженность следует проявлять при обращении с кислотой (кислота ортофосфорная техническая ГОСТ 10678-76; требования безопасности: ортофосфорная кислота пожаро- и взрывобезопасная негорючая жидкость относится к веществам умеренной куммулятивности. При контакте с кожей вызывает ожоги воспалительные заболевания кожи при вдыхании кашель при попадании в глаза жжение. Класс опасности – 2). При работе с кислотой рабочие должны работать в защитной одежде состоящей из кислотостойких резиновых фартуков сапог и перчаток и защитных очков.
Шум - это любой звук который может вызвать потерю слуха или быть вредным для здоровья или опасным в другом отношении. В зависимости от частоты шум подразделяют на низкочастотный – диапазон частот ниже 400 Гц;
среднечастотный – от 400 до 1000 Гц; высокочастотный – свыше 1000 Гц.
Шум даже небольших уровней оказывает значительное влияние на слуховой анализатор который через центральную нервную систему связан с различными органами жизнедеятельности человека. Поэтому шум оказывает влияние на весь организм.
Длительное воздействие интенсивного шума на человека приводит к заболеваниям центральной и вегетативной нервной системы сердечно-сосудистой системы внутренних органов и психическим расстройствам.
Выраженные психологические реакции проявляются уже начиная с уровней шума 30 дБ. Нарушения вегетативной нервной системы и
периферического кровообращения наблюдаются при шуме 40 - 70 дБ. Воздействия шума в 50 - 60 дБ на центральную нервную систему проявляется в виде замедления реакций человека нарушений биоэлектрической активности головного мозга с общими функциональными расстройствами организма и биохимическими в структурах головного мозга. Интенсивный шум при ежедневном воздействии приводит к снижению производительности труда росту общей и профессиональной заболеваемости (тугоухости – шумовой болезни).
Гигиенические требования регламентируют следующие документы: ГОСТ 12.1.003-90 «Шум. Общие требования безопасности» [16]; СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ» [17].
Методы и средства защиты от шума не должны усложнять технологический процесс или отрицательно влиять на него. Для снижения шума применяют следующие методы:
уменьшения шума в источнике его образования (является наиболее рациональным и эффективным используется на стадии проектирования оборудования и технологических процессов);
уменьшение шума на пути его распространения (звукоизоляция экранирование звукопоглощение глушители шума);
применение средств индивидуальной защиты от шума;
регламентированные перерывы.
К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) органов слуха от шума относят вкладыши наушники шлемы. Подбор СИЗ производят с учетом их акустической эффективности.
На предприятиях в организациях и учреждениях должен быть обеспечен контроль уровней шума на рабочих местах не реже одного раза в год.
При эксплуатации установки для снижения воздействия шума на органы слуха человека используют регламентированные перерывы – 3 перерыва за смену по 10 мин.
5 Выделение вредных веществ
Быстротвердеющая пена ПКЗ изготавливается из карбамидоформальдегидных смол которые содержат значительное количество свободного формальдегида не вступившего в реакцию поликонденсации. Кроме того процесс отверждения мочевино-формальдегидных смол сопровождается выделением воды и формальдегида [18].
Таблица 6 - Выделение вредных веществ
Наименование вещества
Агрегатное состояние
Характер воздействия на организм человека
Обладает токсичностью негативно воздействует на генетический материал репродуктивные органы дыхательные пути глаза кожный покров. Оказывает сильное воздействие на центральную нервную систему.
6 Проектные решения по обеспечению безопасности труда на проектируемом оборудовании в соответствии ГОСТ 12.2.003
К работе могут быть допущены рабочие сдавшие техминимум по работе на установке и прошедшие предварительный медицинский осмотр. Оператор установки обязан иметь удостоверение машиниста компрессора.
До начала работы по утеплению грунта (в начале сезона) должны быть испытаны отдельные узлы и установка в целом. Бак кислоты работающий под давлением подлежит обязательному испытанию по правилам Котлнадзора.
Результаты испытания бака должны регистрироваться в его паспорте.
Перед первым пуском установка осматривается инженерно-техническим работником механической службы предприятия и в его присутствии осуществляется опрессовка бака работающего под давлением.
Должны быть испытаны механизмы всасывания и нагнетания компонентов и эмульсии. Во время испытания необходимо установить исправность редукторов сетчиков-литромеров расходомеров и манометров. При испытании должны быть проверены резино-тканевые рукава и их соединения. Рукава с дефектами должны быть заменены. Испытание всей установки необходимо проводить используя воду вместо эмульсии и кислоты. Выявленные при испытаниях неисправности отдельных узлов установки должны быть устранены немедленно. В начале смены следует проверять целостность резино-тканевых рукавов и их соединений.
В процессе работы необходимо тщательно следить за надежностью соединения рукавов. Недопустим ремонт и крепление отдельных узлов под давлением. В случае появления неисправности нужно остановить работу на установке до полного устранения неисправности.
При работе на установке особую предосторожность следует проявлять при обращении с кислотой. При работе с кислотой рабочие должны работать в
защитной одежде состоящей из кислотостойких резиновых фартуков сапог и перчаток и защитных очков.
Перед транспортировкой кислоты необходимо тщательно осмотреть бутыль с концентрированной кислотой и убедиться в отсутствии трещин в стекле.
При транспортировании стеклянная бутыль должна быть установлена в специальную корзину или обрешетку. Пустоты между бутылью и корзиной (или обрешеткой) должны быть заполнены мелкой стружкой. При различных операциях по переносу перестановке и транспортировке бутыль должна быть закрыта пробкой.
Пробка с бутыли снимается непосредственно перед перекачиванием кислоты.
Бутыль с кислотой переносится двумя рабочими. ЗАПРЕЩАЕТСЯ заливать концентрированную кислоту в бак кислоты переливанием прямо из бутыли.
Концентрированная кислота из бутыли в бак перекачивается закачивающим устройством.
Прием пищи в местах приготовления компонентов и изготовления ПКЗ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
На установках должна быть дежурная аптечка 05 л 10% раствора соды для промывания глаз и 2 л 20% раствора соды для промывания кожного покрова (при попадании кислоты).
Во время очистки выводного рукава от налипшей и затвердевшей смолы продуванием его сжатым воздухом от компрессора свободный конец рукава должен быть надежно закреплен. ЗАПРЕЩАЕТСЯ определять чистоту рукава заглядывая в него во время продувания.
При работе в ночное время покрываемый участок платформа автомашины и пульт управления должны быть освещены.
Хранение отпуск и транспортирование компонентов должны осуществляться в соответствии с требованиями технических условий и ГОСТов на эти материалы.
7 Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях
Все работники связанные с процессом установки и эксплуатации ПГУ допускаются к работе только после прохождения вводного и первичного противопожарного инструктажа а при изменении специфики работы проходят дополнительное обучение по предупреждению и тушению возможных пожаров в порядке установленном руководителем. О проведении инструктажей делается запись в специальном журнале.
В соответствии с действующим законодательством ответственность за обеспечение пожарной безопасности возлагается на руководителя работ по утеплению грунта который:
назначает приказом лиц ответственных за: пожарную безопасность подразделений (цеха склада участка и т. п.); проведение ремонтных и огневых работ; эксплуатацию технологических установок и оборудования; исправное техническое состояние электроустановок противопожарного водоснабжения средств связи и сигнализации систем оповещения людей о пожаре;
обеспечивает разработку планов ликвидации пожаров и аварий;
создает пожарно-техническую комиссию и добровольную пожарную дружину а также обеспечить их регулярную работу;
обеспечивает разработку инструкций по пожарной безопасности отдельных видов пожароопасных работ;
организует для работников проведение противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму;
обеспечивает средствами противопожарной пропаганды (плакаты стенды макеты панно и т. п.) средствами обучения и знаками пожарной опасности;
определяет постоянные места для проведения огневых работ курения а также порядок использования электрических плиток чайников кипятильников и других бытовых электронагревательных приборов;
организует своевременное выполнение противопожарных мероприятий предписаний и указаний контролирующих органов.
Территория обеспечена огнетушителями (бочки с водой ведра пожарные ткань асбестовая ящики с песком пожарные щиты и стенды) и пожарным инструментом (багры ломы топоры и др.) которые используются для локализации и ликвидации пожаров в их начальной стадии.
8 Инструкция по безопасной эксплуатации установки
Установку заправляют компонентами на расходном складе или около утепляемой площади куда их предварительно перевозят и складируют.
Перед заправкой установки компонентами все вентили и краны должны быть закрыты.
В бак 1 закачивают последовательно воду смолу и пенообразователь. Для этого открывают вентили 18 и 19 включают насос 2. Объем закачиваемых компонентов определяется по счетчику-литромеру 4. После наполнения бака 1 открывая вентиль 22 и закрывая вентиль 18 оставляют работать насос в течение 5 минут для перемешивания эмульсии.
В бак 8 закачивают кислоту и воду открывая вентиль 29 и включая закачивающее устройство 12. Объем перекачиваемых кислоты и воды определяется по счетчику-литромеру 13. После наполнения бака 8 отключают закачивающее устройство и закрывают вентиль 29.
Для получения ПКЗ включают передвижной компрессор 9. Давление сжатого воздуха поступающего в бак 8 понижается с помощью редуктора 10. Открытием вентиля 17 воздух подается в бак 8. После достижения в баке 8 рабочего давления (3 ати) открывают вентиль 20 и подают кислоту в смеситель 5. Открытием вентиля 21 в смеситель 5 подается воздух. Открывая вентиль 22 включая насос 2 и открывая вентиль 23 в смеситель 5 подают эмульсию. Кратность вспенивания эмульсии регулируется расходом воздуха с помощью вентиля 21.
При окончании работы установки останавливают насосы и закрывают вентили в следующей последовательности: 23 22 21 и 20 при другой очередности наблюдается завивка трубопроводов пеной.
В процессе работы возможны технологические перерывы связанные с очисткой камеры отверждения и выводного рукава смесителя от налипшей и затвердевшей смолы.
При израсходовании кислоты в баке 8 (перед очередной заправкой) закрывают вентили 23 21 20 17 и сбрасывают давление воздуха в этом баке открывая вентиль 24.
Оборудование обслуживают 3 человека: оператор шофер и рабочий. Оператор должен иметь удостоверение машиниста компрессора.
Экономическое обоснование проекта
В экономической части дипломного проекта рассчитываются затраты на утепление грунта при помощи заливочного карбамидоформальдегидного пенопласта ПКЗ с использованием мобильной пеногенерирующей установки. При расчете затрат на экскавацию утепленного грунта в качестве альтернативного варианта рассматривается круглосуточный разогрев грунта с применением угля в течение года.
1 Расчет затрат на утепление грунта при помощи ПКЗ с использованием пеногенерирующей установки (проектный вариант)
Для того чтобы утеплить грунт необходимо произвести следующие затраты:
- приобрести установку для приготовления и нанесения ПКЗ на грунт а также компоненты необходимые для приготовления карбамидоформальдегидного пенопласта;
- арендовать автомашину КамАЗ-4308 на которую будет крепиться пеногенерирующая установка.
Работы по утеплению грунта будут выполнять 2 человека: оператор и рабочий.
Время работы установки в течение года – 15 месяца.
А) Установка для приготовления и нанесения ПКЗ на грунт стоит около 60000 рублей (стоимость установки взята на основе экспериментальных расчетов). Срок ее эксплуатации 11 лет.
Так как в состав затрат на утепление грунта стоимость установки переносится через начисление амортизации произведем ее расчет за 15 месяца.
Для этого рассчитаем норму амортизации за год.
где Сос – первоначальная стоимость основного средства руб.
На – годовая норма амортизационных отчислений %
Сумма амортизационных отчислений в стоимостном выражении равна
Так как продолжительность работы установки 15 месяца в год в течение осеннего периода то за 15 месяца амортизация составит 5454 : 12 х 15 =682 руб.
Пеногенерирующая установка производит пенопласт для создания которого необходимы следующие компоненты представленные в таблице 7. Приведенные компоненты рассчитаны на то что с одного полностью заполненного бака эмульсии объемом 1400 литров выходит 2085 м3 пенопласта.
Таблица 7 Затраты на компоненты для производства пенопласта
Наименование компонента
Смола карамидоформальдегидная КФ-МТ015
Пенообразователь ПО-3
Кислота ортофосфорная
При определении эксплуатационной производительности установки принимаем следующие величины продолжительности выполнения различных операций для 1 цикла:
- подъезд к месту заправки на расстояние до 1 км и обратно
- заправка установки компонентами
- продолжительность изготовления ПКЗ с одной заправки установки
- технологические перерывы
Время на подготовительно-заключительные работы за смену составляют 30 мин.
Принят следующий режим работы:
Пятидневная рабочая неделя;
Количество рабочих дней за полтора месяца – 33 дн;
Количество смен в сутки – 1;
Продолжительность смены – 8 часов.
Количество циклов за смену:
Принято 3 цикла. За 1 цикл изготавливается 2085 м3 ПКЗ (при кратности 15). За смену изготавливается и наносится на грунт 2085×3=6255 м3 ПКЗ.
Объем выработки ПКЗ за 15 месяца составляет:
Площадь утепленного за 15 месяца грунта при толщине утеплителя 20 см при условии что 1 м3 пенопласта можно утеплить 5 м2 грунта составляет:
За 15 месяца загрузка установки составит
Б) Аренда автомобиля КамАЗ-4308(включая водителя):
Аренда КамАЗа составляет 700 руб.час следовательно аренда КамАЗа на весь рабочий период (15 месяца) составит:
В) Зарплата рабочему и оператору:
Для расчета заработной платы за 15 месяца необходимо рассчитать месячную заработную плату и умножить ее на 15. Расчет месячной заработной платы производится по формуле:
ФЗП = ЗП + ЗПрк + ЗПсн; (40)
где ЗП - месячная заработная плата; ЗПрк – районный коэффициент (30% от ЗП); Зсн – северная надбавка (30 % от ЗП).
Оператор: ФЗП = 10000 + 3000 + 3000 = 16000 руб.
Итого за 15 месяца = 16000 х 15 = 24000 руб.
Рабочий: ФЗП = 7000 + 2100 + 2100 = 11200 руб.
Итого за 15 месяца = 11200×15=16800 руб.
На заработную плату начисляются социальные взносы в размере 26 процентов в том числе 20 % - в пенсионный фонд; 29% - в фонд социального страхования; 2% - в территориальный фонд обязательного медицинского страхования и 11% - в федеральный фонд обязательного медицинского страхования.
Базой для расчета социальных взносов является фонд заработной платы.
ЗЕСН = ФЗП х 26 : 100 руб (41)
ЗЕСН = 40800 х 26 : 100 = 10608 руб.
Все затраты на утепление грунта при помощи ПКЗ с использованием пеногенерирующей установки представлены в таблице 8.
Таблица 8 - Затраты на утепление грунта при помощи ПКЗ с использованием пеногенерирующей установки
Компоненты для изготовления пенопласта
Амортизационные отчисления
Аренда автомобиля КамАЗ-4308
Зарплата рабочему и оператору
Социальные взносы на заработную плату
Рисунок 11- Состав затрат на утепление грунта при помощи ПКЗ
Таким образом затраты на утепление 10 м2 грунта при помощи ПКЗ с использованием пеногенерирующей установки составляют:
(1306882:1032075)×10=1267 руб.
2 Расчет затрат на разогрев грунта при помощи угля(базовый вариант)
Для разогрева грунта площадью 10 м2 при помощи угля необходимо:
- транспортировка угля
Стр = 280·2 = 560 руб.;
- стоимость угля используемого для разогрева поверхностного слоя грунта
Суг = 760·18 = 1368 руб.
- стоимость производства работ: разбрасывание угля на площади 10м2 дежурство рабочего в течение шести суток (в период разогрева) т.е. 144 часа часовая тарифная ставка – 17 руб. (по укрупненным данным предприятия).
- прочие затраты принимаем в размере 20% от общих затрат.
Сраз = 17·144·12 = 29376 руб.
Суммарные затраты на разогрев грунта для экскавации с применением угля
С1 = 560 + 1368 + 29376 = 48656 руб.
3 Расчет затрат на экскавацию грунта
Расчет затрат от использования карбамидоформальдегидной пены-утеплителя для подготовительных работ по экскавации грунта выполнен применительно к экскаваторам 4-ой и 5 –ой размерных групп – экскаваторы типа ЭО 4121 ЭО 5122 на гусеничном ходу определяются исходя из переменных и постоянных издержек связанных с эксплуатацией экскаватора (формула 42).
Сэксп = С пер+ С пост (42)
Где С пер – переменные расходы м3 руб
С пост - постоянные расходы м3 руб.
Затраты определяются исходя из расчета на 1 м3 выемки грунта. Годовая программа для предприятия условно принимается 20000 м3.
Эксплуатационные затраты на экскаватор 4-ой размерной группы определяются по отдельным статьям калькуляции с учетом амортизационных отчислений и капитального ремонта по формуле 2.
ΣCпер = Соп +Сзр +Сзт +См+Сэ+ Ссм+Сгж+Смр+Сич+Спб+Скр+Сaм (43)
где Соп Сзр Сзт – заработная плата операторов техники; рабочих выполняющих операции технологического процесса вручную; ремонтных рабочих выполняющих техническое обслуживание и текущий ремонт машины руб.;
См – затраты на материалы используемые в технологическом процессе руб.;
Сэ – затраты на энергоносители руб.;
Ссм – затраты на смазочные материалы руб.;
Сгж – затраты на гидравлическую жидкость руб.;
Смр – затраты на материалы для технического обслуживания и текущего ремонта руб.;
Сич – затраты на замену быстроизнашивающихся частей руб.;
Спб – затраты на перебазировки руб.;
Скр – затраты на капитальный ремонт руб.;
Сам – амортизационные отчисления руб..
Заработная плата машинистов экскаватора рассчитывается по формуле:
где Kр – коэффициент учитывающий все виды доплат к заработной плате и начисления (в том числе районные коэффициенты доплаты за работу во 2-ю и 3-ю смены);
Тг – количество машино-часов работы машины в году маш-ч;
Стi – часовая тарифная ставка рабочего i-го разряда соответствующая действующим ставкам например на основе отраслевого тарифного соглашения руб.
Заработная плата рабочих выполняющих технологические операции вручную определятся методами технического нормирования с учетом действующих тарифных ставок и рассчитывается по формуле:
где Зр – расценка за выполнение ручных операций руб.;
В – годовой объем ручных работ ед. прод.
Затраты на заработную плату ремонтных рабочих рассчитываются следующим образом:
Сзр = Сср Кр Труд (46)
где Сср – средняя тарифная ставка работ по ремонту машин руб.;
уд – удельная трудоемкость технического обслуживания и текущего ремонта чел-ч м3 (значения уд могут быть приняты поданным таблицы 9.
Таблица 9 - Нормативные и расчетные коэффициенты
Машина (тип размерная группа)
Экскаватор 4-й размерной группы
Экскаватор 5-й размерной группы
Затраты на материалы используемые в технологическом процессе определяются по формуле:
где Рm – цена -го материала рубкг;
wmj – удельный расход материала кг м3.
Затраты на энергоносители для двигателей внутреннего сгорания рассчитываются по формуле:
где Рт – цена топлива рубкг;
wт – часовой расход топлива кг м3.
При этом часовой расход топлива определяется формулой:
wт =10310-3 Nен gен КN Кдв Кдм (49)
где Nен – номинальная мощность двигателя л.с;
gен – удельный расход топлива при номинальной мощности гл.с.ч.;
КN – коэффициент учитывающий изменение расхода топлива в зависимости от степени использования двигателя по мощности;
Кдв – коэффициент использования двигателя по времени;
Кдм – коэффициент использования двигателя по мощности.
Значения КN могут быть приняты с использованием таблицы 2.
Значения коэффициентов Кдв и Кдм для экскаваторов 5 и 4 размерной группы приняты соответственно 09 и 05 с использованием [3].
Затраты на смазочные материалы для техники с приводом от двигателей внутреннего сгорания рассчитываются по формуле:
где Ксг – коэффициент перехода от годовых затрат на топливо к затратам на смазочные материалы (Ксг = 019-022).
Таблица 10 - Значение КN при соответствующих значениях Кдм
Значение КN при соответствующих значениях Кдм
Затраты на гидравлическую жидкость рассчитываются по формуле:
гдеVг – емкость гидросистемы дм3;
qм – объемная масса гидравлической жидкости кгдм3;
Pгж – цена гидравлической жидкости руб.кг;
kд – коэффициент доливок (kд =15);
Tм – периодичность замены гидравлической жидкости маш-ч.
Затраты на материалы для технического обслуживания и текущего ремонта определяются по нормативам пропорционально первоначальной стоимости (цене) машины отнесенные к 1м3 разрабатываемого грунта:
где P0 – первоначальная цена машины руб.;
Нр – норма годовых затрат на все виды технического обслуживания и ремонта %.
Затраты на замену быстроизнашивающихся узлов и деталей рассчитываются по отношению к 1м3 разрабатываемого грунта по формуле:
где т – количество видов быстроизнашивающихся узлов и деталей;
Р – цена быстроизнашивающейся -й части руб.шт;
nj – количество одновременно заменяемых быстроизнашивающихся -х частей шт;
Tсл – нормативный срок службы быстроизнашивающихся -х частей маш-ч.
Затраты на перебазировки экскаватора определяются различными методами в зависимости от способа перемещения с объекта на объект и рассчитываются по отношению к 1м3 разрабатываемого грунта по формуле:
Спб = Pпб · nпб (54)
где Pпб – затраты (цена) на одну перебазировку руб.;
nпб – число перебазировок в течение года;
а) при перемещении экскаватора своим ходом затраты на одну перебазировку рассчитываются следующим образом:
где Тпб – продолжительность одной перебазировки маш-ч;
б) при перемещении техники без разборки (или с частичной разборкой) на трейлере затраты на перебазировки можно рассчитать так:
где Стр – часовой тариф использования трейлера руб.;
Стж – ставка заработной платы такелажников руб.;
Тпр – время погрузки-разгрузки машины ч.
Затраты на капитальный ремонт в расчете на 1 м3 (год) могут быть определены по формулам:
а) Скр=Ркр ·(Тг· ) (57)
б) Скр=( Кр · Сзт· кр + Сзчк) ·(Тг· ) (58)
гдеРкр – затраты на капитальный ремонт руб.;
kч – коэффициент перехода от мото-часов к машино-часам;
Тмр – ресурс до капитального ремонта мото-час;
кр – трудоемкость капитального ремонта чел-ч;
Сзчк – расход запасных частей на один капитальный ремонт руб.
Расход запасных частей на один капитальный ремонт отнесенный к 1 м3 разрабатываемого грунта можно приближенно рассчитать по формуле:
где Нзчк – доля затрат на запасные части от первоначальной цены машины
Значения кр и Нзчк для экскаваторов представлены в таблице 11.
Таблица 11 - Трудоемкость капитального ремонта и доля затрат на запасные части
Кроме указанных выше затрат связанных непосредственно с производством услуг при эксплуатации экскаватора на 1 м3 в смету затрат входят прочие затраты общехозяйственного характера например затраты связанные хранением транспортировкой пенопласта.
В фактические издержки предприятия при составлении отчетной калькуляции кроме перечисленных включаются также: потери от брака потери от простоев по внутрипроизводственным причинам выплаты работникам увольняемым с предприятия в связи с его реорганизацией сокращением численности работников.
Все эти прочие расходы носят внепроизводственный общефирменный характер а поэтому должны относиться на себестоимость единицы продукции работ или на затраты на эксплуатацию единицы техники косвенным путем.
Кроме указанных ранее затрат ( Спер) приведенных в таблице 4 дополнительно учитываются и постоянные затраты например косвенные затраты на заработную плату административно-управленческого вспомогательного и обслуживающего персонала косвенные материальные издержки (общепроизводственного и непроизводственного характера) а также прочие косвенные расходы (на маркетинговые исследования на подготовку производства новых видов услуг на рекламу и т.п.) суммарные производственно-хозяйственные расходы относимые на эксплуатационные затраты экскаватора и др. Принимаем постоянные затраты в размере 2486 рубм3. (усредненное значение для Северных территорий).
Таблица 12 - Затраты на эксплуатацию машины
Суммарные эксплуатационные затраты в расчете на 1 м3 выемки грунта экскаватором рассчитываются по формуле 1:
Сэксп = Спер + Спост (60)
=14837 + 2486 = 17323рубм3.
4 Экономия затрат на экскавацию 1 м3 сезонно-мерзлого грунта
Затраты на экскавацию грунта в базовом и проектном вариантах одинаковые и составляют 17323 руб и так как эксплуатационные затраты на экскавацию грунта с использованием экскаваторов 4 или 5 размерной группы одинаковые то они в расчетах не учитываются.
Дополнительные затраты на разогрев грунта по базовому и проектному вариантам составляют:
Базовый вариант С1 = 48656 руб.
Проектный вариант С2 = 1267 руб.
Экономия от использования проектного варианта производства работ составляет:
Э10м2 = 48656 - 1267 = 35986 руб.
Учитывая что объем экскавации мерзлого грунта на площади 10м2 составляет 20 м3 экономия на 1 м3 составляет
Э1м3 = 3598620 = 1799 руб.
Экономическая эффективность технологических и организационных мероприятий характеризуется соотношением экономического эффекта полученного за год (или за определенный объем работ) и затрат обусловленных внедрением технологических решений.
Экономический эффект от применения карбамидоформальдегидного пенного утеплителя выражается показателем экономии на единицу продукции т. е. экономии затрат на экскавацию 1 м3 мерзлого грунта.
5 Экономический эффект производства земляных работ
с утеплением карбамидоформальдегидным пенопластом
Принятый годовой объем производства работ 20 тыс. м3. Экономия от снижения затрат в проектном варианте в пересчете на годовой объем производства работ составит:
Эгод = 1799·20000 = 3598600 руб.
Таким образом использование метода подготовки грунта к экскавации с применением карбамидоформальдегидного пенопласта дает возможность предприятию получить годовой эффект при производстве работ по экскавации мерзлого грунта в размере 3598600 (три миллиона пятьсот девяносто восемь тысяч шестьсот) руб.
На основании всех вышеприведенных расчетов можно сделать вывод о том что предложенная мною установка для нанесения пенопласта не только хороша по техническим физическим параметрам проста в эксплуатации но еще и очень экономична что позволит предприятию получить дополнительную прибыль. Применение данного метода утепления грунта позволит снизить уровень пожарной и экологической опасности повысить производительность работ по экскавации грунта в зимний период а так же значительно уменьшить глубину промерзания грунта в зимнее время.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНКОВ
ТУ-67-09-01-91 «Пена карбамидоформальдегидная заливочная».
ГОСТ 14231-88 «Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия».
ТУ-6-14-508-80 «Пенообразователь №3».
ГОСТ 10678-76 «Кислота ортофосфорная термическая. Технические условия».
ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие жаростойкие и жаропрочные».
ГОСТ 24379.1-80 «Болты фундаментные. Конструкция и размеры».
ГОСТ 15150-69 «Машины приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории условия эксплуатации хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».
СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания».
2 МР 2.2.8.2127-06 «Режим труда и отдыха работающих в холодное время на открытой территории или в неотавлеваемых помещениях».
Методические рекомендации МР 2.2.8.2127-06 «Гигиенические требования к теплоизоляции комплекта средства индивидуальной защиты от холода в различных климатических регионах и методы ее оценки».
Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: Учеб. Для вузовС.В. Белов А. В. Ильницкая А.Ф. Козьянов. – М.: Высш. шк. 2008.
Безопасность и экологичность проекта: метод. указания по преддипломной практике и дипломному проектированию для студентовсост. Л. Н. Горбунова.-Красноярск: ИПЦ КГТУ 2006.
ГОСТ 12.1.003-90 «Шум. Общие требования безопасности».
СанПиН 2.2.2.540-96 «Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ».
ГОСТ 12.1.007-76 «Классификация и общие требования безопасности».
Безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях: учеб. Пособие Л.Н. Горбунова А.А. Калинин В.Я. Кондрасенко и др.- Красноярск: ИПЦ КГТУ 2003.
Патент № 2167060 РФ B29C6720 B29C4446 A62C500 A62C502 B29K101:00. Переносная установка для получения вспененных самоотверждающихся композиций Мелкозеров В.М.; Рязанова Т.В.; Нагорный Л.Д.; Чемакин М.П.; Кислов А.И.; Хоперский Г.Г. опубл. 20.05.2001.
Патент № 2026188 СССР B29C6720 B29K105:04. Установка для изготовления изделий из пенопласта Данилович Г.Н.; Мананков М.Е.; Дитц В.М опубл. 09.01.1995.
Патент № 2139191 РФ B29C6720 C08J906. Способ получения пенопласта из пенообразующей и смоляной композиции и установка для его осуществления Власов Олег Александрович. опубл. 10.10.1999.
Патент № 2055000 РФ B29C6720 B29K105:04. Устройство для получения пенопласта. Немчинов П.И.; Венцкевичус А.И. опубл. 27.02.1996.
Патент № 2015912 РФ B29C6720 B29K105:04. Устройство для получения вспененных материалов. Яковлев И.Н.; Гурьев В.В. опубл. 15.07.1994.
Патент № 2051799 РФ B29C6720 B29K105:04. Способ получения изделий из карбамидного пенопласта. Левинский Б.В.; Бушков Д.А.; Курченко С.М.; Москвитин В.А.; Брызгалов А.М. опубл. 10.01.1996.
Патент № 2070856 РФ B29C6720 B29B740 E04D510. Способ получения пенопластовой смеси в частности для теплоизоляционного материала смесительная головка для его осуществления и теплоизолирующий материал. Херберт Пригнитц опубл. 27.12.1996.
СТО 4.2–07–2010 Система менеджмента качества. Общие требования к построению изложению и оформлению документов
учебной и научной деятельности.
Филиппов Г. С. Комбинированный способ подготовки сырьевых материалов к зимней разработке Г. С. Филиппов В. М. Мелкозеров А. И. Заика Цемент. - 1985. -№ 7. - С. 9-10.
Васильев С. И. Принципы классификации мерзлых грунтов на основе использования коэффициента трудности разработки С. И. Васильев В. Г. Жубрин 3. С. Ташпаева ; М. 1988. - Деп. ЦНИИТЭСтроймаш 16.05.1990 № 39 СД90.
Мелкозеров В. М. Охрана окружающей среды и рациональное недро-пользование В. М. Мелкозеров С. И. Васильев; Сиб. федерал. ун-т. Красноярск: ИПК СФУ 2007. - 197 с.
Васильев С. И. Способ предохранения грунтов Восточно-Сибирского региона от сезонного промерзания С. И. Васильев В. М. Мелкозеров; Информ. листок № ИЛ 029-077-2008. - Красноярск.
Васильев С. И. Мобильный промышленный комплекс по производству полимерного теплоизоляционного материала и сорбентов С. И. Васильев В. М. Мелкозеров; Информ. листок № ИЛ 029-078-2008. - Красноярск.