Разработка ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии очистки двигателей на РУП «140-ремонтный завод» с модернизацией моечной машины (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.
1. Обоснование темы и задачи проекта.
 Характеристика предприятия.
 Анализ существующего технологического процесса очистки двигателя и его деталей на предприятии.
 Выводы и предложения по разработке ресурсосберегающей технологии очистки двигателя и его деталей.
2. . Проектирование технологического процесса очистки двигателя
 Этапы проектирования технологического процесса очистки
 Основные принципы создания ресурсосберегающих технологических процессов очистки и критерии их оценки
3. Обоснование производственной программы и годового объема работ.
 Расчет режима работы и фонд времени,
 Расчет программы очистки
4. Проектирование участка мойки двигателя.
 Расчет потребности в энергоресурсах (электроэнергия, пар, вода, дизельное топливо и пр.).
 Обоснование и выбор оборудования.
 Расчет численности и рабочих мест.
5. Конструкторская разработка.
 Обоснование выбранной конструкции.
 Анализ прототипов.
 Описания установки.
 Технические расчеты.
6. Безопасность жизнедеятельности.
6.1.Охрана труда
6.1.1 Анализ состояния охраны труда на производстве.
6.1.2.Требования безопасности при выполнении технологического процесса очистки двигателя и его деталей.
6.1.3.Производственная санитария
6.1.4.Расчёт естественного освещения
6.2.Пожарная безопасность.
6.2.1. Анализ состояния пожарной безопасности на производстве.
6.2.2.Расчет количества воды необходимого для тушения пожара.
6.3. Экологическая безопасность.
6.3.1. Анализ состояния экологической безопасности на предприятии.
6.3.2. Предложения по улучшению экологической обстановки на производстве.
6.4. Безопасность жизнедеятельности в условиях ЧС.
7. Технико-экономическое обоснование проекта.
Выводы.
Список использованных источников.
Приложения.


2.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ ДВИГАТЕЛЯ

2.1.Этапы проектирования технологического процесса очистки

Основными этапами проектирования являются:
−изучение исходной информации и технических требований к технологическому процессу очистки;
− изучение состава и свойств загрязнений и рекомендуемые способы их удаления;
− разработка ресурсосберегающих технологических процессов очистки;
− разработка систем регенерации очищающих сред;
− обоснование технического оснащения рабочих мест;
− обоснование режимов и расчет норм времени;
− технико-экономическая оценка принятых проектных решений;
− проектирование средств механизации и автоматизации технологического процесса очистки
При проектировании технологического процесса с целью совершенствования технологии необходимо иметь сведения о применяемых на предприятиях технологиях или схемах технологического процесса очистки сборочных единиц, деталей и регенерации очищающих сред
Исходной информацией для разработки технологического процесса очистки являются: технические и санитарные требования на очистку сборочных единиц и деталей; состав и свойства загрязнений и рекомендуемые способы их удаления; номенклатуру моющих средств и режимы их применения.
В зависимости от уровня очистки применяются различные методы контроля чистоты поверхности. Для макроочистки приемлемы визуальный метод, метод протирания и флуоресцентный, а для микроочистки и активационной очистки – флуоресцентный и метод смачивания водой. Совершенствование технологических процессов мойки и очистки двигателей и их деталей, безопасность выполнения моечных работ предполагает внедрение ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий очистки сельскохозяйственной техники, потребляющих меньшее количество энергоресурсов, затрат труда при проведении операций мойки, а также при техническом обслуживании и ремонте.

2.2. Основные принципы создания ресурсосберегающих технологических процессов очистки и критерии их оценки

1.Многостадийность с выделением основной массы загрязнений на первых ступенях технологического процесса. Вначале сборочные единицы очищают снаружи, а затем узлы и детали после разборки и в заключение очищают детали в процессе ремонта перед сборкой и окраской оборудования.
2.Малостадийность предусматривает совмещение нескольких процессов в одной установке с выделением основной массы загрязнений на начальные стадии.
3.Применение процессов с низким энерго- и ресурсопотреблением.
4.Максимальное использование побочных веществ(пара, горячей воды, сжатого воздуха и т.д.) в технологическом процессе очистки сборочных единиц и деталей.
5.Минимальная, научно обоснованная, номенклатура СМС и типажа очистного оборудования.
6.Разработка технологий с оборотными и бессточными схемами регенерации моющих растворов с созданием локальных и централизованных систем очистки. Применение рециркуляции воды или моющих растворов по потокам,.
7.Применение перспективных методов для полного выделения всех компонентов из моющих растворов с чистотой, соответствующей целевым продуктам, что практически прекратит потери в окружающую среду.
 Основой внедряемой новой технологии очистки объектов является использование моечных машин нового поколения, в частности. высоконапорных моечных аппаратов, которые по сравнению с моечными машинами типа ОМ-4610-02, ОМ-3600, используемыми при типовой или заводской технологии позволяют:
 - работать с повышенной гидродинамической мощностью (произведение расхода воды на рабочее давление струи) на различных режимах (холодная, горячая вода, пароводяная смесь) с дозированием в моечную струю технических моющих средств и абразивных материалов;
 - выходить на оптимальный режим работы в течение нескольких минут;
 - значительно сократить расход воды, площадь и объем очистных сооружений и затраты на их создание;
 - эффективно удалять с поверхностей объектов различные виды загрязнений (маслянистогрязевые, остатки масел; смазок и агрохимикатов, старые лакокрасочные покрытия, продукты коррозии, нагар, накипь, технологические и другие ингредиенты);
 - сократить номенклатуру, массу и стоимость применяемого моечного оборудования;
 - обеспечить мобильность и универсальность используемых технологий очистки, применяя их для очистки машин, сборочных единиц и деталей. Наибольшие трудности возникают при очистке двигателя и его деталей при текущем ремонте.


5.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

5.1. Обоснование актуальности разработки

Совершенствование технологических процессов мойки и очистки двигателей и их деталей, безопасность выполнения моечных работ предполагает внедрение ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий очистки сельскохозяйственной техники, потребляющих меньшее количество энергоресурсов, затрат труда при проведении операций мойки, а также при техническом обслуживании и ремонте.
Предлагаемая конструкторская разработка является результатом критического анализа существующих типовых технологий очистки двигателей. В качестве конструкторской разработки приняты: турбофреза, пескоструйная насадка. Выбор темы обусловлен применением малоэффективных типовых решений на предприятии, которые не обеспечивают выполнение технических и санитарных требований к проводимым моечным операциям. Целью работы является разработка ресурсосберегающих технологий очистки , проведения мероприятий по усовершенствованию и модернизации старого оборудования или замена на новое более современное.

5.2. Анализ прототипов
Анализируя существующие типовые и новые моечные машины для наружной и внутренней очистки двигателей нужно отметить, что по принципу работы, устройству и некоторым другим данным новые намного превосходят существующие, но также как и все имеют свои достоинства и недостатки.
Моечная машина KRANZLE-755 подает моющий раствор под давление 1,5 МПа, используя воду из водопровода.. Подача раствора 4,5-4,8 м3/ч. Мощность электродвигателя 3,3 кВт. Основным недостатком этой машины является то, что она работает на дизельном топливе что приводит к установке местной системы вентиляции воздуха. На РУП « 140-ремонтный завод» в моечном отделении применяется моечная установка, состоящая из следующих основных узлов: электродвигателя мощностью 3,3 кВт, нагнетательных шлангов с пистолетами; самовсасывающего насоса с подачей 3 м3/ч и рабочим давлением 1,4-1,5 МПа; всасывающего шланга с фильтром; тележки. Наибольшая высота всасывания 5-6м, длина нагнетательного шланга 10 м.
5.3. Описание установки
Очистные сооружения имеют две линии очистки стока и состоят из грязесборника, отстойников I и II ступенями, маслосборника, электрокоагулятора и маслосборного колодца.
Электрокоагулятор представляет собой кассету из пластин, выполняемых из стали (ст.3), которая устанавливается в специальной барке отстойника II ступени очистки. На электрокоагулятор подается постоянный ток от выпрямителя и происходит основной процесс образования электрохимического коагулятора. Последний сорбирует на своей поверхности тонкодисперсные взвешенные вещества и нефтепродукты, которые потом удаляются в процессе отстаивания. Кроме того, в отстойниках для повышения эффективности их работы применяются съемные дырчатые распределительные перегородки, изготовленные из полиэтиленовой пленки. Их постановка значительно улучшает гидравлический режим работы отстойников и повышает эффект очистки при небольших затратах.
Всплывшие нефтепродукты удаляются наиболее эффективными на настоящее время поплавковыми маслосборными устройствами, которые хорошо себя зарекомендовали на ряде предприятий Республики Беларусь (Минский подшипниковый, Минский велозавод, локомотивное депо, нефтебазы и др.) Принцип действия маслосборщиков типа АСН основан на прилипании нефтепродуктов на металлические дисковые ножи. Далее скребками, выполняемыми из маслостойкой резины нефтепродукт считается с ножей и попадает в приемный бункер, откуда насосом перекачивается в накопительную емкость. При этом примесь воды в собранном нефтепродукте составляет от 2 до 10%. Применение маслосборщика препятствует попаданию нефтепродуктов в окружающую среду, улучшает работу существующих очистных сооружений. Кроме того, собранный нефтепродукт представляет собой ценное сырье, которое после дополнительной регенерации используют в качестве консервационного материала, в закалочных ваннах, сжигают вместе с мазутом в топках котлов и т.д. Вторая секция очистки состоит из блока фильтров, создавая трех ступенчатую очистку оборотной воды. Блок состоит из трех независимых фильтров. При необходимости каждый из фильтров можно извлечь из блока, не применяя особых усилий.
Осадок, накапливающийся в грязесборнике и отстойниках наиболее рационально удалять на предприятии с использованием экскаватора и самосвала. В начале очищают экскаватором грязесборник, затем откачивают стоки из отстойников в грязесборник, уменьшая тем самым влажность и текучесть осадка и далее удаляют осадок из отстойников экскаватором в самосвал.. Осадок утилизируют путем захоронения его в отработанных карьерах, оврагах или балках., вдали от населенных мест, исключив вымывание токсичных ингредиентов в грунтовые воды, постановкой на основания захоронений специальных защитных экранов из полиэтиленовой пленки. Перспективные способы утилизации, которые могут применяться предприятием: использование специальных микроорганизмов, уничтожающих токсичные и вредные вещества, обогащение известью (2,5...5%) и применение в дорожном строительстве для устройства нижних слоев оснований дорожных одежд.
Грязесборник представляет собой траншею с параметрами LxBxH=10 х 1 х 2 м, что позволяет очищать их экскаватором в отличие от типовых проектов, где используются гидроэлеваторы, требующие дополнительных расходов электроэнергии и обезвоживания осадка.
С целью повышения производительности в моечных установках предложена конструкция многоступеньчатого центробежного насоса CR 3-25, который сокращает потребление воды в два раза и расход электроэнергии в 3,5 раза по сравнению с моечной установкой ЦКБ-1112, принятой в типовых технологиях. По сравнению с аналогами насос CR 3-25 имеет:
−датчик работы в сухую, который постоянно проверяет наличие жидкости в насосе, исключая риск аварии в результате работы в сухую;
−катриджевое уплотнение вала, предназначенное для повышения надёжности, простоты обслуживания и доступа;
−долговечные подшипники.
В дипломном проекте также разработана турбофреза, предназначенная для создания более мощного напора на выходе из нагнетательного шланга, а следовательно для повышения качества и производительности очистки.
Приведём техническую характеристику участка мойки:
Производительность:
−поста очистки, 150-200 м /ч
−очистных сооружений, до 5м /ч
Степень оборота воды, 85-100%
Остаточная концентрация загрязнений в оборотной воде; мг/л;
−взвешенных веществ 40 ( при необходимости 10)
−нефтепродуктов 10 ( при необходимости 2)
Основными преимуществами разработки по сравнению с аналогами являются: применение экономичных высоконапорных моечных аппаратов, быстровыходящих на оптимальный режим работы, использование высокоэффективных и экономичных очистных сооружений с самотечной оборотной системой водоснабжения, значительное сокращение потребления водопроводной воды, отсутствие сброса стоков в канализацию, экономия технических моющих средств при соблюдении технических, санитарных и экологических требований к проводимым моечным операциям.

5.4 Технические расчеты

5.4.1 Расчет насосной установки

Наиболее рационально для работы в режиме оборотного водоснабжения использовать многоступенчатый центробежный насос, обладающие самовсасыванием, имеющие небольшие габариты и пониженную металлоемкость при КПД более высоком, чем у вихревых насосов и более высоких напорах при малых подачах.
Вначале определяем полный напор (Н), который должен обеспечивать центробежный насос(см.рис.1).
Н=Нг.в+Нг.н+hп.в+hп.н (5.1)
где Н – полный напор, м;
Нг.в – геометрическая высота всасывания, м;
Нг.н – геометрическая высота нагнетания, м;
hп.в – потери напора во всасывающем трубопроводе, м;
hп.н – потери напора в нагнетательном трубопроводе, м.

Рис.1. Схема насосной установки
1 – емкость с оборотной водой; 2 – заборный фильтр с обратным клапаном; 3 – всасывающий трубопровод; 4 – брандспойт; 5 – напорный трубопровод; 6 – насос.

Для эффективной работы самовсасывающего насоса при работе на оборотной воде конструктивно принимаем: Нг.в=2м, Нг.н=4 м.
Суммарные потери напора:
hΣ= hп.в+hп.н ≈ i·l=0.0173·30=0.52 м.
где i – гидравлический уклон;
L – длина трубопровода, м.
Тогда полный напор составит:
Н=2+4+0,52≈10 м.
Полезная (эффективная мощность) насоса выражается соотношением:
Nп= , кВт (5.2)
где j – удельный вес жидкости, кгс/м3;
Q – подача насоса (Q =1.5 м3/ч), м3/с;
Н – напор насоса, м.
Nп= =0,157 кВт.
Потребляемая мощность на валу насоса:
N= = =0,33 кВт (5.3)
где η – полный коэффициент полезного действия (η=0,48).
Мощность двигателя, необходимая для привода насоса находим из формулы:
Nдв=k·N; (5.4)
где k – коэффициент запаса прочности. Для насосов с N до 2 кВт k=1,5 [3].
Nдв=1,5·0,33 ≈ 0,5 кВт.
Выше приведенным расчетам соответствует многоступенчатый центробежный насос типа CR 3-25.

5.4.2 Расчет турбофрезы

Для высоконапорных моечных установок, работающих на оборотной воде целесообразно для улучшения качества очищаемых поверхностей применять специальные насадки. Такие как турбофреза, пескоструйная насадка, турболазер и другие. В данных насадках диаметр сопла не должен быть меньше чем 3...3,5мм , так как такие отверстия быстро забиваются грязью. Для расчетов примем диаметр насадка Дн=3,5 мм.
Расход воды при этом диаметре насадка составит:
Q=μ·Fн·V=μ· (5.5)
где Q – расход воды моечной установкой, м3/с;
μ – коэффициент расхода жидкости, зависящий от формы и шероховатости насадка. Для конических сходящихся насадков μ=0,94 (табл.1.9., с.70 [2]);
V – средняя скорость струи, м/с;
Дн – диаметр насадка, м;
Н – напор, м;
q – ускорение свободного падения, м/с2.
Подставив в формулу (5.5) соответствующие значения, получим:
Q=0,94· =0,000265 м3/с=0,815 м3/ч =815л/ч.
Гидродинамическое давление струи на отмываемую поверхность определим из уравнений, представленных в работе ([5] с.41-43):
Ре≈10·ρе·Fe·Ve2·sin α (5.6)
где Ре – сила удара струи на поверхность на расстоянии L от насадка Н Ре=R (см. рис.2);
ρе – средняя плотность аэрированной жидкости струи на расстоянии L от насадка, кг·с2/м4;
Fe – площадь поперечного сечения струи на расстоянии L от насадка, м2;
Ve – средняя скорость струи на расстоянии L от насадка, м/с.

Рис.2. Схема воздействия струи на загрязненную поверхность:
1 – насадок; 2 – струя; 3 – загрязненная поверхность; 4 – поток растекающейся жидкости; 5 – гидравлический прыжок потока; Дн – диаметр насадка; L– расстояние от насадка до поверхности; m, m1, m2 – масса струи; ν, ν1, ν2 – скорость потока; α – угол наклона струи; Н – зона действия нормальных напряжений; Р – зона действия касательных напряжений.

Среднюю плотность аэрированной жидкости найдем из следующего уравнения:
ρе=ρ0·Кс, (5.7)
где ρ0 – плотность струи у насадка, ρ0 = 102 кг·с2/м4;
Кс – коэффициент, зависящий от соотношения L/Дн, для насадков Дн=3...5 мм и расстояний L равных 100, 200, 500 и 1000 мм Кс соответственно равно 0,97; 0,65; 0,52 и 0,40.
Тогда, ρе100= 99 кг·с2/м4; ρе200=66 кг·с2/м4; ρе500=53 кг·с2/м4; ρе1000=41 кг·с2/м4.
Скорость истечения жидкости из насадка определим из уравнения:
Ve=φ , (5.8)
где φ – коэффициент скорости, зависящий от формы отверстия и типа насадка. По данным (табл.1.9., с. 70 [2]) принимаем φ=0,96 для конического сходящегося насадка;
Н – напор, м;
q – ускорение свободного падения, м/с2.
Подставив соответствующие значения, получим:
Ve=0,96 =24 м/с.
Площадь поперечного сечения аэрированной струи на расстоянии l от турбофрезы принимается Fe≈5·Дн2 (с.43 [5]).
Fe=5·0,00352=0,000062 м2=0,6 см2=60 мм2.
Тогда гидродинамическое давление струи на поверхность составит:
Ре=10·ρе·5Дн2·Ve2·sin α.
Для расстояний до турбофрезы, равных 100, 200, 500 и 1000 мм соответственно получим следующие гидродинамические давления:
Ре100=26 Н≈2,7кГ; Ре200=17,5≈1,8кГ; Ре500=14Н≈кГ; Ре1000=11Н≈кГ.
В зоне Н возникают нормальные разрушающие давления σ=Ре/ Fн, подставив соответствующие значения, получим:
σ100=2,7/0,6=4,5кГ/см2; σ200=1,8/0,6=3.0кГ/см2; σ500=1,4/0,6=2.3кГ/см2; σ200=1,1/0,6=1.8кГ/см2.
σ при прочих равных условиях пропорционально напору Н жидкости перед насадком.
Таким образом , данной турбофрезой можно удалять растительные остатки, пылегрязевые отложения и другие загрязнения, имеющие предел прочности не более 10 МПа.

РЕЦЕНЗИЯ:
на дипломный проект студента факультета «Технический сервис в АПК» Белорусского государственного аграрного технического университета Бабича Виталия Евгеньевича на тему «Разработка ресурсосберегающей и экологически безопасной технологии очистки двигателей на РУП «140-ремонтный завод»

Дипломный проект выполнен на 9 листах графической части с расчётно-пояснительной запиской на 100 страницах и соответствует заданию. Тема дипломного проекта актуальна и направлена на совершенствование технологии очистки двигателей и базовых деталей на РУП «140-ремонтный завод».
В дипломном проекте проведён анализ состояния организации очистки двигателей Д-240, Д-245, СМД, ЯМЗ-236,238 их базовых деталей на предприятии, разработан оптимальный технологический процесс очистки с внедрением ресурсосберегающей и экологически безопасной технологий. Спроектирован участок по очистке двигателей с модернизацией существующего оборудования, разработана технологическая планировка участка, разработаны мероприятия по обоспечению безепасности в чрезвычайных ситуациях.
Расчёт эффективности мероприятий по совершенствованию организации и технологии очистки двигателей подтвердил правильность принятых решений.



ЗАМЕЧАНИЯ:
1. На участке по очистке двигателей отсутствует кран-балка.

В целом дипломный проект выполнен на достаточном уровне, студент Бабич В.Е. подготовлен для работы по специальности.
Дипломный проект заслуживает оценки «отлично», а его автор присвоения квалификации «инженер» по специальности «Ремонтно-обслуживающее производство в сельском хозяйстве» специализации «Организация и технология технического сервиса».